摘要:本文對我國目前水文水井鉆探技術現狀進行了分析,對優質高效鉆探新技術進行了綜述,特別是多工藝空氣鉆探技術,多介質反循環鉆探技術,繩索取心鉆探技術,液動錘鉆探技術,受控定向分枝孔鉆探技術等,并對其應用情況進行了歸納總結,分析展望了上述新技術在地下水勘查與開發中廣闊的應用前景.

 

  關鍵詞: 水文水井 空氣鉆探 反循環鉆探 液動錘 定向分枝孔

 

  我國人均水資源量僅為世界平均水平的1/4.目前,全國660多個建制市中,有330個不同程度的缺水,其中嚴重缺水的108個,32個百萬人口以上的大城市中,有30個長期受缺水的困擾.可見,我國是水資源貧乏的國家,不僅在許多地區已成為經濟發展的"瓶頸",而且成為直接威脅人類生存的大問題.因此,合理勘探開發地下水資源具有十分重要的經濟意義和深遠的社會意義.

 

  一、水文水井鉆探技術的現狀

 

  水文地質鉆探是勘探開發地下水的一個重要技術手段,其任務就是在地面水文地質調查的基礎上,進一步查明地下水的埋藏條件,運動規律和含水層的水質,水量以及水溫等水文地質規律,為合理的開發利用,保護或補給地下水提供所需的資料.

 

  建國以來,我國的水文水井鉆探技術經歷了50多年的發展,有了長足的進步,現從工藝與設備兩個方面對其發展現狀作一簡要分析.   1. 鉆探工藝

 

  水文水井鉆探工藝技術經歷了無循環靜液柱護壁鋼絲繩沖擊鉆進,清水或普通泥漿正循環回轉鉆進,低固相優質泥漿正循環回轉鉆進,泵吸反循環和氣舉反循環回轉鉆進,多工藝空氣鉆進以及多介質反循環鉆進等階段.目前我國水文水井鉆探工藝呈現如下特點.

 

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

 

  水基鉆井液:清水,普通泥漿,加重泥漿,無固相泥漿,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,膠質泡沫及充氣泥漿(泡沫泥漿)等.

 

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

 

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

 

  在探采結合孔和水井鉆探過程中多用回轉全面鉆進,沖擊回轉鉆進方法.

 

  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,由于鉆進能力不能滿足要求,一般采用小口徑鉆進取心(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,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型全液壓動力頭車裝鉆機對提高我國的水文水井勘探技術水平及鉆探新工藝的推廣應用起到了極大的推動作用.

 

  除此之外有關部門還引進了美國的T4W,T3W,德國的B3A,法國的R28等型號的車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聯合開發成功SJ-1500型,SJ-2000型轉盤水井鉆機,其最大特點是主卷揚機配備有水剎車及油馬達平衡給進系統,適于鉆進1500-2000m的水文地質孔和800-1500m的水井及地熱井.張家口探礦廠研制成功了SPS2000型水井鉆機,用于1500m深層地下水及淺層地熱的開采.    鉆探用泥漿泵主要有:衡陽探礦機械廠生產的BW系列,石家莊煤探機械廠生產的TBW系列.為了適合深孔泡沫鉆進的需要,吉林大學研制成功了BWZ-250,BWZ-1100型水泵泡沫增壓裝置;為了滿足深孔氣舉反循環鉆進的需要,勘探所與蚌埠空壓機總廠聯合研制成功了WF-5/60C型壓縮機,可滿足3000m以內的氣舉反循環鉆進的需要.

 

  3. 成井管材

 

  過去多用水泥管,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.