地热钻井

钻井工程引起地下水污染的类型

  金属井管腐蚀破裂引起的地下水污染

  目前,国内的钻井工程所采用的井管或技术套管都是金属管材,主要包括无缝钢管、铸铁管、螺旋钢管、高频焊管等。这金属管材在地下水中都存在着腐蚀破裂问题,其方式以联合腐蚀为主。主要腐蚀类型有应力腐蚀;溶解氧浓度差腐蚀、缝隙(垢下)腐蚀、选择性腐蚀、磨损腐蚀、均匀腐蚀等。这些腐蚀类型同时发生和存在于同一井内。所以,地L金属井管或技术套管的腐蚀速度远远大于地面上其他金属的腐蚀。一般腐蚀以局部穿孑L形式出现,一些地区的腐蚀速度在2.5mm/a,如郑州污水处理地热井郑州柳林温泉地热井河南省旅游地热井、河南省广播电视厅地热井、河南省农科院地热井等都是在使用不到3年就发生了腐蚀破裂而造成地下水水质恶化与污染。


  通过SJ-2型井下彩色电视检查系统对不同地区300余眼地下水井矿井的检测发现:其腐蚀破裂位置一般均在静水位和动水位之间,也就是说,金属井管或技术套管的腐蚀破裂位置在井的上部或浅层。因为这些井段内主要存在着应力腐蚀、溶解氧浓度差腐蚀、磨损腐蚀等类型的联合腐蚀。在多种联合腐蚀作用下,金属井管很快在短期内出现腐蚀破裂。当金属井管或技术套管腐蚀破裂后,就相当于人为地把地表浅层与地下深层直接连通。这样一来,地表和浅层的污染物通过井管或技术套管的孑L洞直接流入地下深处,从而造成地下深层水污染。


  此过程不存在水体自净作用,污染物来源和类型与周边环境(工业、农业城市排污)有关,它受降水强度影响较大。降水强度大时,其污染程度加剧;降水强度弱时,其污染程度降低。如郑州新密市某纸厂400 m供水井,井管在12 m、90 m等处腐蚀破裂。


  无降水时,水井可正常使用;当下雨或下雪时,其水质变黑或变混而不能正常使用。河南大象出版社地热井,由于进管在56m、70m、76m等处腐蚀破裂,所以本来是地热矿泉水的水质变混、发臭、亚硝酸盐超标等现象发生。


  许多报废遗弃的供水管井或其他地下工程,由于没有进行必要的封闭或处理,同样也以这种形式直接污染地下水

  农用井或废弃井引起的地下水污染

  农用井广泛分布在农村,特别是华北平原的农用灌溉井,几乎相距300~500 m -眼,可见数量之多。其深度一般在200 m以内,井管材料大多为水泥管,并且在成井时不止水,整个井内空间与地表直接连通。当农作物施肥或喷洒农药时,其有机物或有害、有毒物质则很容易直接进入地层深处。常年累月使这些污染物不断积累并顺着水流方向迁移,从而导致区域性的地下水污染。


  这种地下水的污染主要使天然水体富营养化(N、P、K含量过高),产生大量的藻类,藻类又消耗水体中的溶解氧,从而造成水质恶化。另外,在施加农药时,部分有毒物随之带入地下,致使地下水不能饮用。

  钻井过程中泥浆或废水造成的地下水污染
  传统的钻井工程一般都使用泥浆循环液,在泥浆配制时要加入许多高分子有机处理剂。特别是在地热井工程石油钻井工程、煤田地质勘探等深井(孔)施工过程中,其泥浆压力柱往往在几百米到几千米,其压力之大可想而知。当施工周期较长时,井内泥浆在高压作用下逐渐向井四周辐射污染。其辐射半径与井内泥浆柱压力和时间有关,在~般亚黏土或亚砂土地层中泥浆可辐射渗透10~20 m;在透水性较好的砂层中,泥浆辐射渗透可达500—1 000 m;若遇裂隙发育较好的地层,其辐射渗透距离会更远,如图4所示.有些单位在施工中,选用工业废水配制泥浆或用做循环液,相当于把污水或污染物直接排放到几百米或几千米的地层深处,从而造成地下水污染。