２０１１年第１期 西部探矿工程 ２５ 围井注水试验检测高喷防渗帷幕渗透系数的应用 裴生虎 ，张鹏 （江苏鸿基岩土工程有限公司，江苏扬州２２５００２） 摘要：围井泣水试验作为检测防渗帷幕渗透性能的一种原位试验，能通过理论计算，准确得出渗透 系数并与室内渗透试验互相验证，在许多大中型工程中得到广泛应用。 关键词：渗透系数；围井试验；注水试验；高压摆喷桩；高压旋喷桩 中图分类号：ＴＵ４１１．４文献标识码：Ｂ文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２Ｏ１１）Ｏ１一ＯＯ２５一Ｏ２ １工程概况 水泥配置水泥浆液，水灰比１：１，浆液比重不小于１．５。 泰州口岸船舶有限公司永安厂区位于泰州电厂南 ４围井试验及计算 侧的长江边，厂区内拟新建一座１Ｏ万吨级船坞。为保 围井注水试验采用常水头法进行，即在围井内设置 证船坞基坑开挖安全、顺利及船坞永久结构可靠使用， 一固定水位（本次试验水位 １．０９ｍ），通过量杯或便于 结合场地地质、地层条件，中船第九设计院工程有限公 计量的水表等，不断向围井内注入水，保持固定水位不 司设计在坞口、驳岸、坞室基坑外侧采用钻孔灌注桩排 变，测得稳定注水量Ｑ后，代人公式计算渗透系数。 桩围护，每两根灌注桩中间在距灌注桩轴线０．８ｍ处设 置一根摆角１２０。的高压摆喷桩止水临时帷幕，使摆喷 摆喷桩 桩与灌注桩形成完整有效帷幕，满足工程防渗需要。为 检验高喷帷幕渗透施工质量，在进行高压摆喷桩钻孔取 样，试验室检测合格的情况下，业主、设计要求进行一组 围井试验，在原位检测、验证工程防渗帷幕的质量。 ２围井布设 围井注水试验位置由业主、监理方选定在坞尾 ＮＯ：１９轴附近。为确保封闭围井的可靠性，设计要求 利用直径１．０ｍ高压旋喷桩将封闭三面围封，使之与灌 注桩及摆喷桩形成封闭围井。围井布置高压旋喷桩８ 根，高压旋喷桩桩顶高程 ２．０ｍ，桩底高程－－２５．５ｍ （与设计摆喷桩底高程相同），围井内有效围封面积 图１围井桩位布置图 ３．２５ｍ。（满足规范围井内面积大于３．０ｍ。要求），围井 封闭施工后，在围井内布置９根高压旋喷桩封底，封底 厚度１．０ｍ（高程一２５．５～一２４．５ｍ），使之形成有效围 围井渗透系数的计算根据水电水利工程高压喷射 灌浆技术规范（ＤＬ／Ｔ５２００－－２００４）附录Ｂ中Ｂ．１，围井 井。详见围井桩位布置图（图１）。 施工完成不少于１４ｄ后，将围井开挖一定深度（２ｍ左 ３围井施工 右），检查围井施工质量，测得围井外地下水位后，进行 先完成围井外围旋喷桩施工，再完成围井封底旋喷 注水试验。见图２。 桩施工。围井高压旋喷施工采用三管法施工，主要技术 渗透系数按Ｂ．１式进行计算： 参数如下：高压水压力≥３５ＭＰａ，注浆压力≥１ＭＰａ，注 浆量大于８０Ｌ／ｍｉｎ，气压≥０．７ＭＰａ，提升速度 Ｋ一丽 １０ｃｍ／ｍｉｎ，旋转速度１０ｒ／ｍｉｎ，利用３２．５级复合硅酸盐 （下转第３９页） ＊收稿日期：２０１０—０４—０２ 第一作者简介：裴生虎（１９７１一），男（汉族），宁夏永宁人，工程师，现从事桩基施工、基坑防渗处理、堤防加固及防渗处理技术工作。 ２０１１年第ｌ期 ３结论 西部探矿工程 ３９ Ｅ３］ Ｓｍｉｔｈ．Ｌａｙｅｒｅｄ Ｍｏｄｕｌｕｓ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ， （１）国内外在裂缝高度延伸机理、缝高的敏感性因 素等方面取得了一些卓有成效的研究成果，为控缝高工 艺技术的发展奠定了基础。 （２）影响水力压裂裂缝高度的主要因素包括：岩石 特性、油层和隔层应力差、工程参数等。研究表明对缝 高控制起主要作用的是生产层和遮挡层的应力差，其次 是岩石特性和各种工程参数。 （３）目前控缝高技术包括常规缝高控制技术、人工 Ｐｒｏｐｐａｎｔ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ，ａｎｄ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ［Ｊ］． ＳＰＥ７１ ６５４，２００１． ［４］Ｈａｎｓｏｎ，Ａ Ｗ ａｎｄ Ｌｙｏｎｓ，Ｄ ＷＩ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆｒａｃｔｕｒｉｎｇ Ｆｏ－ ｏｔｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｕ ５．Ｐａｔｅｎｔ３．１９６４（６）：１５１—６７８． ［５］Ｓｉｍｏｎｓｏｎ，Ｅ Ｒ ａｎｄ Ａｂｏｕ－Ｓａｙｅｄ，Ａ Ｓ ｏｎｔＣａｉｎｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｓ－ ｓｉｖｅ Ｈｙｄｒｕｎｉｃ Ｆｒａｃｕｔｒｅｓ［Ｊ］．ＳＰＥ６０８９，１９７８． ［６］ Ｂ０ｉｔ．Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ［Ｊ］． ＳＰＥ１０３７２，１９８１． ［７］Ｎｇｕｙｅｎ，Ｈ Ｘ ａｎｄ Ｌａｒｓｏｎ，Ｄ Ｒ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｈｅｉｇｈｔ Ｃｏｎｔａｉｎ－ ｍｅｎｔ ｂｙ Ｃｒｅａｔｉｎｇ ａｎ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｂａｒｒｉｅｒ ｗｉｔｈ ａ Ｎｅｗ Ａｄｄｉｔｉｖｅ 隔层控缝高技术、冷却地层控缝高技术等。其中人工隔 层控缝高技术在现场应用较多，国内在该领域取得了一 定研究成果，开发了相应的封隔剂产品，但推广应用较 少。 ｒＪ］．ＳＰＥ１２０６ １，１９８３． ［８］郭大立，赵金洲，等．控制裂缝高度压裂工艺技术实验研究 及现场应用［Ｊ］．石油学报，２００２，２３（３）：９１—９４． （４）通过裂缝诊断技术可以验证各种控制裂缝高度 技术的有效性，并能及时反馈，优化工艺，完善控缝高技 术。现场应用证明，井温测井是一种经济有效的缝高诊 断技术，具有一定推广价值。 参考文献： ［９］胡永全，任书泉．水力压裂裂缝高度控制分析［Ｊ］．大庆石 油地质与开发，１９９６，１５（２）：５５－５８． ［１Ｏ］陈小新，魏英杰，等．浮式转向剂控制裂缝高度工艺技术 ［Ｊ］．油气田工程，２０００，５（４）：７８—８０． Ｅｌ１］李年银，赵立强，等．裂缝高度延伸机理及控缝高酸压技 术研究ＥＪ］．特种油气藏，１３（２）：６１—６３． ［１２］周文高，等．控制压裂缝高技术研究及影响因素分析［Ｊ］． 断块油气田，１３（４）：７０—７２． ［１］Ｔｅｕｆｅｌ，Ｌ Ｗ，Ｃｌａｒｋ，Ｊ Ａ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｉｎ Ｌａｙｅｒｅｄ Ｒｏｃｋ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｃｏｎｔａｉｎ－ Ｅ１３］万仁溥，罗英俊．采油技术手册（第九分册）［Ｍ］．北京：石 油工业出版社，２００２． ｍｅｎｔ［Ｊ］．ＳＰＥ９８７８，１９８４． ［２］Ｊｅｆｆｅｒｙ，Ｒ Ｇ．Ｔｈｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｈｕｉｄ Ｌａｇ ａｎｄ Ｆｒａｃ－ ｔｕｒｅ Ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｏｎ Ｈｙａｒａｕｌｉｃ Ｆｒａｃｔｕｒｅ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ［Ｊ］． ＳＰＥ１８９５７，１９９８． ［１４］高印军，权咏梅，等．利用井温资料解释裂缝高度［Ｊ］．油 气井测试，１３（４）：３４—３７． （上接第２５页） ￡——高喷墙平均厚度，ｍ，根据设计要求ｔ取 ０．６ｍ＝６０ｃｍ； Ｌ一一围井周边高喷墙轴线长度，ｍ，根据桩位实 测Ｌ＝（１１５×３＋７６×６＋６８．１×２＋７０．２×２）ｃｍ＝ １０７７．６ｃｍ； Ｈ——围井内试验水位至井底的深度，ｍ，计算Ｈ 一２５．５２ｍ＝２５５２ｃｍ，见图２。 ｈ。——地下水位至井底的深度，ｍ，计算ｈ。一 ２４．３１ｍ＝２４３１ｃｍ，见图２； 经计算，Ｋ一２．０×１０～ｃｍ／ｓ。 ５结论 设计要求帷幕的渗透系数小于１０～ｃｍ／ｓ，试验室 高喷帷幕的渗透系数１０－。ｃｍ／ｓ，围井注水试验渗透系 数２．７×１０一ｅｍ／ｓ，满足设计要求。围井注水试验作为 图２围井注水试验剖面示意图 一种无损原位检测手段，可以较直观检验围井内防渗体 的防渗质量，但围井施工成本较高，不利于中、小型工程 式中：Ｋ——渗透系数，ｍ／ｄ，计算换算为ｃｍ／ｓ； 稳定流量，ｍＺ／ｄ，根据试验测定取Ｑ为 ２００ｍＬ／ｍｉｎ（２００ｍＩ．／３０ｍｉｎ＝０．１１ｃｍ。Ｉｓ）； 使用。围井注水试验渗透系数反映的为均质体的渗透 系数，公式的计算条件忽略了井内外地层渗流的水头损 失，故计算所得的Ｋ值比实际的Ｋ值偏大。
