水文水井鉆探技術(shù)現狀及鉆探新技術(shù)的應用

  摘要:本文對我國目前水文水井鉆探技術(shù)現狀進(jìn)行了分析,對優(yōu)質(zhì)高效鉆探新技術(shù)進(jìn)行了綜述,特別是多工藝空氣鉆探技術(shù),多介質(zhì)反循環(huán)鉆探技術(shù),繩索取心鉆探技術(shù),液動(dòng)錘鉆探技術(shù),受控定向分枝孔鉆探技術(shù)等,并對其應用情況進(jìn)行了歸納總結,分析展望了上述新技術(shù)在地下水勘查與開(kāi)發(fā)中廣闊的應用前景.

 

  關(guān)鍵詞: 水文水井 空氣鉆探 反循環(huán)鉆探 液動(dòng)錘 定向分枝孔

 

  我國人均水資源量?jì)H為世界平均水平的1/4.目前,全國660多個(gè)建制市中,有330個(gè)不同程度的缺水,其中嚴重缺水的108個(gè),32個(gè)百萬(wàn)人口以上的大城市中,有30個(gè)長(cháng)期受缺水的困擾.可見(jiàn),我國是水資源貧乏的國家,不僅在許多地區已成為經(jīng)濟發(fā)展的"瓶頸",而且成為直接威脅人類(lèi)生存的大問(wèn)題.因此,合理勘探開(kāi)發(fā)地下水資源具有十分重要的經(jīng)濟意義和深遠的社會(huì )意義.

 

  一、水文水井鉆探技術(shù)的現狀

 

  水文地質(zhì)鉆探是勘探開(kāi)發(fā)地下水的一個(gè)重要技術(shù)手段,其任務(wù)就是在地面水文地質(zhì)調查的基礎上,進(jìn)一步查明地下水的埋藏條件,運動(dòng)規律和含水層的水質(zhì),水量以及水溫等水文地質(zhì)規律,為合理的開(kāi)發(fā)利用,保護或補給地下水提供所需的資料.

 

  建國以來(lái),我國的水文水井鉆探技術(shù)經(jīng)歷了50多年的發(fā)展,有了長(cháng)足的進(jìn)步,現從工藝與設備兩個(gè)方面對其發(fā)展現狀作一簡(jiǎn)要分析.   1. 鉆探工藝

 

  水文水井鉆探工藝技術(shù)經(jīng)歷了無(wú)循環(huán)靜液柱護壁鋼絲繩沖擊鉆進(jìn),清水或普通泥漿正循環(huán)回轉鉆進(jìn),低固相優(yōu)質(zhì)泥漿正循環(huán)回轉鉆進(jìn),泵吸反循環(huán)和氣舉反循環(huán)回轉鉆進(jìn),多工藝空氣鉆進(jìn)以及多介質(zhì)反循環(huán)鉆進(jìn)等階段.目前我國水文水井鉆探工藝呈現如下特點(diǎn).

 

  o 循環(huán)介質(zhì)  水基,氣基介質(zhì)并存,可共選擇余地大.對水源比較充足地區以水基介質(zhì)為主,對干旱缺水地區則以氣基介質(zhì)為主.根據勘探區不同地層條件可共選擇的主要介質(zhì)如下:

 

  水基鉆井液:清水,普通泥漿,加重泥漿,無(wú)固相泥漿,飽和鹽水,各種乳膠液以及潤滑鉆井液等.

 

  氣基鉆井液:空氣(壓縮空氣),霧狀氣(氣水混合),穩定泡沫,膠質(zhì)泡沫及充氣泥漿(泡沫泥漿)等.

 

  沖洗液在孔內循環(huán)方式有三種:正循環(huán)鉆進(jìn),反循環(huán)鉆進(jìn)(氣舉,雙壁管),正反循環(huán)(混合)鉆進(jìn)等.

 

  o 碎巖方法及碎巖工具  碎巖方法經(jīng)歷了鋼絲繩沖擊鉆進(jìn),鉆粒,硬質(zhì)合金回轉鉆進(jìn),牙輪鉆頭回轉鉆進(jìn)到球齒鉆頭氣動(dòng)或液動(dòng)沖擊回轉鉆進(jìn)等.目前,沖擊鉆進(jìn),回轉取心鉆進(jìn),回轉全面鉆進(jìn),沖擊回轉鉆進(jìn)等鉆進(jìn)方法都有應用.在卵礫石地層水井鉆鑿工程中,鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)仍是一種有效的方法.而在水文地質(zhì)普查孔,水文地質(zhì)勘探孔鉆探過(guò)程中多用回轉取心鉆進(jìn)和沖擊回轉鉆進(jìn)方法.

 

  在探采結合孔和水井鉆探過(guò)程中多用回轉全面鉆進(jìn),沖擊回轉鉆進(jìn)方法.

 

  2. 鉆探設備

 

  早期的水文水井鉆探設備多借用巖心鉆探設備,由于鉆進(jìn)能力不能滿(mǎn)足要求,一般采用小口徑鉆進(jìn)取心(樣),大口徑分級擴孔成井方法.水井鉆探多采用鋼絲繩沖擊鉆進(jìn),靜水壓護壁,撈砂筒排渣的工藝方法.目前使用的水文水井鉆探設備多為專(zhuān)用設備.常用的鉆機除了20世紀50~70年代研制的DPP-100型,SPJ-300型,SPJT-300型,SPS-400 型SPS-600型和紅星-400型外,多采用新型車(chē)裝SPC系列鉆機(鉆深100-600m),散裝TSJ系列鉆機(鉆深600-2000m).20世紀80~90年代研制的SDY-600型,FD-300型全液壓動(dòng)力頭車(chē)裝鉆機對提高我國的水文水井勘探技術(shù)水平及鉆探新工藝的推廣應用起到了極大的推動(dòng)作用.

 

  除此之外有關(guān)部門(mén)還引進(jìn)了美國的T4W,T3W,德國的B3A,法國的R28等型號的車(chē)裝全液壓水文水井鉆機.據不完全統計上述鉆機中應用最多的機型是SPJ-300,SPC-300和TSJ-1000型."九五"期間,由勘探所與濟南探礦廠(chǎng)聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功SJ-1500型,SJ-2000型轉盤(pán)水井鉆機,其最大特點(diǎn)是主卷?yè)P機配備有水剎車(chē)及油馬達平衡給進(jìn)系統,適于鉆進(jìn)1500-2000m的水文地質(zhì)孔和800-1500m的水井及地熱井.張家口探礦廠(chǎng)研制成功了SPS2000型水井鉆機,用于1500m深層地下水及淺層地熱的開(kāi)采.    鉆探用泥漿泵主要有:衡陽(yáng)探礦機械廠(chǎng)生產(chǎn)的BW系列,石家莊煤探機械廠(chǎng)生產(chǎn)的TBW系列.為了適合深孔泡沫鉆進(jìn)的需要,吉林大學(xué)研制成功了BWZ-250,BWZ-1100型水泵泡沫增壓裝置;為了滿(mǎn)足深孔氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)的需要,勘探所與蚌埠空壓機總廠(chǎng)聯(lián)合研制成功了WF-5/60C型壓縮機,可滿(mǎn)足3000m以?xún)鹊臍馀e反循環(huán)鉆進(jìn)的需要.

 

  3. 成井管材

 

  過(guò)去多用水泥管,鑄鐵管和厚鋼管,這些管材笨重,易腐蝕,易結垢,影響水井壽命.現在常用塑料管,橋式鍍鋅濾水管,貼礫濾水管,玻璃鋼管代替.