开放式钻孔的成本

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为什么每个钻孔都应在钻成当天进行封堵

监管立场

ITRC（《裂隙岩》，2017年）：防止垂直交叉污染是钻井作业的一项基本原则；应尽量缩短钻孔作为垂直通道的时间。Fracturedrx-1.itrcweb.org/appendix-c-drilling

美国环保署（CLU-IN）：柔性衬管和封隔器被认定为可防止或最大限度减少新污染路径形成的工具。clu-in.org/issues/Fractured Rock

新泽西州（N.J.A.C. 7:9D）：水井施工规定要求未作为水井完工的钻孔部分必须进行报废处理并封堵；
新泽西州环境保护部《现场采样程序手册》（2024年版）规范了监测井的操作实践。Dep.nj.gov/srp/guidance/fspm

纽约（纽约州环境保护局 CP-43）：未加封且被不当废弃的井是“污染通道”，构成严重的环境责任。

美国国家科学院（2015）：建议使用封隔器或柔性衬管隔离井眼段，以防止污染物迁移和地球化学混合。 Nationalacademies.org/read/21742

问题：开放的钻孔是活跃的污染物传播途径

一个贯穿基岩的钻孔通过水力作用将断裂带连接起来。ITRC（州际技术与监管委员会）的《裂隙岩指导方针》将此称为“非自然状态”，在此状态下，水和污染物会沿垂直方向向下流动，从而扩散污染，并使污染特征鉴定和修复工作变得更加困难。大部分损害在数天内而非数月内发生，且其中很大一部分因基质扩散而不可逆转。

标有编号的技术横截面图，显示在钻孔之前，浅层非水相液体（DNAPL）羽流被限制在孤立的岩缝内

污染物将
限制在了一条孤立的断层中

SWL
DNAPL

带编号的技术横截面图，显示了DNAPL羽流沿一个未衬里的开放钻孔向下扩散，进入多个深层岩层断裂带

由于新钻的钻孔，污染物扩散到了其他断层中

SWL
DNAPL
新开的钻孔

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证据：系统开放3天，数据损坏长达一年

斯特林等人（2005）在《地下水》一书中描述了一口穿过裂隙砂岩中三氯乙烯（TCE）污染羽的取芯钻孔，该钻孔在89–100米深度处的TCE浓度为2,100–33,000 µg/L。岩芯分析表明，这部分深层污染几乎全部源于在安装监测设备前短短几天内，开放井孔条件下污染物向下的流动。美国国家科学院关于裂隙岩的报告引用了这项研究，并指出此前未受污染的裂隙在污染后最长可维持长达一年之久。

图表展示了一个标有编号的四步水平流程图，其中灰色、黄色、橙色和红色的阴影块分别代表地下污染的时间线

第0天：钻孔完成——断层连通
第1-3天：垂直横向流动——污染物向下移动
韦克斯：《基质扩散——物质进入岩石》
《Forever: Irreversible》——网站模型已损坏

Sterling等人（2005）：几乎所有的深层污染都是在开孔阶段形成的，而非之后

对顾问的启示：

交叉污染的数据可能会破坏场地概念模型，并导致进行不必要的深入调查或修复工作。
如果钻孔导致浅层污染物向更深处扩散，那么调查本身就会产生法律责任。
敞孔地球物理和水力数据可能会因周围的垂直流而受到影响（Pehme 等，2007，《GWMR》第 27 卷第 2 期：57–70）。

解决方案：空白衬里

一种聚氨酯涂层尼龙衬管，其尺寸根据钻孔情况定制，在水压作用下被翻转至钻孔内，从而在钻孔当天就将整个孔洞密封起来（Cherry、Parker 和 Keller，2007，GWMR）。充满水的衬管紧贴井壁，其密封裂缝和空洞的效果比传统封隔器更为彻底。

即时保护：从第一天起就杜绝垂直交叉连接——这正是斯特林所描述的问题发生的时间窗口。
可完全拆除：与灌浆不同，衬管可整体翻出，从而保护井孔，以便进行地球物理勘探或改造成多层系统。
工作密封层：支持在安装过程中进行透水系数剖面测定，在密封（自然梯度）条件下进行温度记录，以及利用反应性覆盖层进行非水相液体（NAPL）测绘——该密封层在提供保护的同时还能生成数据。
法规一致性：直接满足ITRC/EPA关于在压裂岩层作业现场尽量缩短开孔时间的预期。

带编号的技术横截面图，显示了一根水管将水注入卷盘上的柔性波纹衬管中，该衬管沿钻孔套管向下延伸，以密封基岩裂缝

水管
长笛内衬
卷轴上的衬垫（从内向外）
内胆水位
静水位
钻孔中的地下水被推入地层，或通过抽水排除

结论

一根空白衬管的价格，仅相当于重新钻探一个钻孔或一轮存在争议的分析数据成本的一小部分。在钻探当天进行密封，是防范因自身操作导致的交叉污染最经济的保障措施。 监管机构已经替你阐述了这一观点。

主要参考文献：Sterling、Parker、Cherry 等（2005）《地下水》43(4) — PubMed 16029181；Cherry、Parker 和 Keller（2007）《GWMR》27(2)；佩姆等人（2007）《GWMR》第27卷第2期：57–70；ITRC FracRx-1（2017）；NRC/NASEM（2015）。