深层承压自流井封堵系统与方法
【专利说明】
(一)
技术领域
[0001]本发明属于地下水监测技术领域，特别涉及深层承压自流井封堵系统与方法。
(二)
【背景技术】
[0002]传统的水位及水质观测，想获得不同含水层的水位水质，必须打多个井，每一个井只能观测一层含水层，这样造成占地面积大，施工时间长，资金投入大。如今在同一眼井内，采用分层封井的方式，同时实现了不同含水层水位和水质的监测，这种单井多层位监测井占地面积小，施工简单且降低了成本。不过在单井多层位监测井施工过程中，需要采用有效的分层止水方法，以更好的完成成井工作。
[0003]地下水根据埋藏类型划分为潜水和承压水。承压井中的水因受到静水压力的影响，承压含水层中的地下水会沿钻孔上涌至相当于当地承压水位的高度，当地面低于承压水位时，承压水会涌出地表，形成自流井。对于承压力较大的含水层，在建设地下水监测井时，首先要解决地下水自流问题，防止承压水涌出地表；其次，在建设地下水监测井施工过程中的分层止水尤为困难，主要原因是地下水的承压力大，很容易击穿临时封堵材料，即使在相对隔水层灌注水泥浆体进行分层止水，由于地下水的穿透性强，承压水也会在封堵施工过程中找到突破点，击穿水泥浆体，造成分层止水失败。因此，在对承压力较大的地下水进行分层监测时，分层止水更是成井工作中最重要的一步，如果止水层处理不好，将导致不同含水层之间产生水力联系，各含水层之间发生串层，失去了单孔多层位监测的意义。
[0004]鉴于承压自流井承压性较大，为避免成井时地下水自流以及由于压力过大造成分层止水封堵时水泥浆体流动或击穿水泥浆体，造成分层止水失败或者是水泥无法在允许时间内凝固，本发明提出了适用于深层承压井的封堵系统及封堵方法。该封堵系统能在控制地下水自流、避免涌出地面的基础上，通过降低地下水水头压力，保持含水层顶板上下水头压力平衡，便于施工封堵，应用于自流井或者是水头压力较大的监测井的施工过程中。
(三)
【发明内容】
[0005]为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种施工简单、易于操作、成本低廉的深层承压自流井封堵系统与方法，避免了承压自流井成井时地下水自流；克服了承压自流井承压性较大造成的分层止水用水泥浆体流动或击穿水泥浆体，防止了水泥无法在允许时间内凝固所造成的分层止水失败，阻止了地下水的渗透性，避免了底层地下水沿裂隙面进入到上层含水层形成的含水层串层，达到了永久封堵止水的效果，解决了现有技术中存在的问题。
[0006]本发明是通过如下技术方案实现的:
[0007]深层承压自流井封堵系统，其特征是:包括一静水柱，在静水柱内部套设一多层位监测管，所述多层位监测管为连续多通道监测管，在所述连续多通道监测管和静水柱的管壁上对应各含水层位置均对应设有若干个与单条通道管相连通的进水孔；在所述连续多通道监测管管壁上对应各相对隔水层的下部分别焊接一组法兰盘，在各相对隔水层下部对应的一组法兰盘之间缠绕海带层；在所述连续多通道监测管外部的法兰盘盘面上设有一圆孔，在圆孔内套设有捆绑相连的注浆管组和排压管组，所述注浆管组由若干根注浆管组成，各注浆管的底端分别伸至与各相对隔水层下部对应的法兰盘上方，所述排压管组由若干根排压管组成，各排压管的底端分别伸至与各含水层上部相对应的井内位置处。
[0008]所述连续多通道监测管为连续多通道PVC监测管。
[0009]在所述连续多通道监测管顶部设有即时启用设施，所述即时启用设施为安装在连续多通道监测管的各单条通道管顶部的手动蝶阀或球阀。
[0010]所述静水柱由设置在井内的井壁管和高出井口地面以上的上下开放设置的管柱组成，所述管柱的下端与井壁管的上端插接相连。
[0011]对应各相对隔水层下部设置的多层监测管外壁上的一组法兰盘的数量为2个，所述两个法兰盘上下间隔距离为2-4米。
[0012]—种用上述深层承压自流井封堵系统进行封堵的方法，包括如下操作步骤:
[0013](I)钻孔结束后，在井内设置高出地面的静水柱，即在井壁管上端连接一管柱，保证水体在高出地面的井壁管内静止；
[0014](2)根据钻孔取样所获得的地层信息，准确得到含水层及相对隔水层的位置，结合相对隔水层位置在多层监测管上焊接法兰盘:具体是在各相对隔水层下部位置处对应的多层监测管外壁上分别焊接一组法兰盘，在多层监测管外部的各组法兰盘上分别对应设有用于注浆管组和排压管穿过的圆孔；
[0015](3)将多个注浆管和排压管一同穿过法兰盘上用于注浆管组和排压管穿过的圆孔，将多个注浆管分别安装在与各相对隔水层下部对应的一组法兰盘的上方；同时，将多个排压管的下端分别安装在与各含水层上部相对应的位置；
[0016](4)在多层监测管的单组两法兰盘上下之间的空间内缠绕包裹海带层；多层监测管、注浆管、排压管、法兰盘和法兰盘之间的海带层安装成为一个整体并向井中输送至井内设置的位置处；
[0017](5)根据各相对隔水层的厚度，计算出各相对隔水层位置的法兰盘上方需浇铸的水泥浆量；
[0018](6)在海带吸水膨胀将多层监测管外部的各组法兰盘外围的井内空隙临时封堵的同时，所述排压管能够以水流的形式进行排水减压；在海带层临时封堵结束、排压管排水降压正常运行后，采用注浆管分别在各海带层上部的法兰盘上浇铸相应体积量的水泥浆；待水泥浆完全凝固，在井口进行排压管上端管口的封堵；形成分层止水端口，实现分层封堵止水。
[0019]步骤(2)所述一组法兰盘的数量为2个，所述一组2个法兰盘的上下间隔距离为2-4 米。
[0020]所述监测管为连续多通道PVC监测管，在所述连续多通道PVC监测管内均匀固设有若干条通道管；所述各条通道管分别通过在多通道PVC监测管管壁上设置若干个进水孔与各含水层相连通。
[0021]—种用上述深层承压自流井封堵系统进行封堵的方法，还可以包括如下操作步骤:
[0022](I)钻孔结束后，在井内设置高出地面的静水柱，即在井壁管上端连接一管柱，保证水体在高出地面的井壁管内静止；
[0023](2)根据钻孔取样所获得的地层信息，准确得到含水层及相对隔水层的位置，结合相对隔水层位置在多层监测管上焊接法兰盘:具体是在各相对隔水层下部位置处对应的多层监测管外壁上分别焊接一组法兰盘，在多层监测管外部的各组法兰盘上分别对应设有用于注浆管组和排压管穿过的圆孔；
[0024](3)将多个注浆管和排压管一同穿过法兰盘上用于注浆管组和排压管穿过的圆孔，将多个注浆管分别安装在与各相对隔水层下部对应的一组法兰盘的上方；同时，将多个排压管的下端分别安装在与各含水层上部相对应的位置；
[0025](4)在多层监测管顶部安装即使启用设施，即在多层监测管内的各