关于水文地质钻探技术的探讨

胡啟锋，陈浩习

（江西有色地质勘查二队，江西 赣州 343000）

在水文地质普查以及勘探工作当中，水文地质钻探技术发挥着十分重要的作用，通过应用此项技术应用，能够全面详实地获取水文地质资料，指导深层地下水开发利用，这是开展钻井工程最为重要的技术手段之一。其任务是基于水文地质测绘以及水文地质物探前提下，对地下水含水层的岩性、构造、层次、厚度、埋深、水量、水温、水质等相关信息数据进行获取，对水文地质测绘以及物探遥感无法有效应对的水文地质问题进行验证与解决，进而提供更加全面详实的水文地质资料与信息，科学合理的对地下水资源开发利用[1]。

1 钻探工作必须遵循的准则

（1）水文地质钻探工作有效开展应当认真落实，先水文地质测绘以及物探工作，之后进行专探施工，首先开展踏探工作，在进行相应的设计，之后进行施工，基于水文地质测绘和物探工作前提，对水文地质钻孔进行布置，只有将地质施工设计工作充分做好，才能进行钻探施工。

（2）用探采结合钻孔，应当以勘探为主，同时结合探采科学合理的进行，满足勘探工作需求，在对全面详实的水文地质资料获取的同时，进行钻探施工，满足成井需求。

（3）只有全面了解和掌握钻探区域水文地质信息资料，才可以更好的进行水井钻探施工，并在施工实际运用有效的措施，来对水文资料进行收集与评价，在成井工艺要求下进行成井。

2 钻探工作的基本要求

（1）作为获取水文地质信息的重要技术手段，水文地质钻探发挥着十分重要的作用，必须要与地质设计要求相满足，实现地质设计目的，所以要认真遵循需要和可能的精神，在专探设计以及施工过程当中，选择更加优异的方法与工艺，更好的满足地质设计要求。而且应当努力提高地质施工设计准确程度，以免最大程度避免由于不当设计而引发新的损失[2]。

（2）专探工程施工过程当中，必须要遵循高效、安全、优质、低耗质量第一这一原则，来选择应用先进的钻探技术方法，运用新的工艺，保证经济效益与质量，而且，在强化全面质量管理活动当中，避免单一的要求进尺速度，对工程质量成不利影响，或者不重视生产安全以及经济效益等。

（3）对于钻孔各种原始数据详细的记录与整理，资料提交过程当中必须要保证其准确性，真实性与可靠性，发现弄虚作假行为应当严厉处理。

（4）作为水文地质钻探工作人员，在工作实际，应当认真学习，严格按照操作规程进行操作，更好地保证水文地质钻探施工质量。

3 水文地质钻探技术

（1）多工艺空气钻探技术。这种钻探技术是通过压缩空气或者将还有压缩空气气体混合物，当做钻探过程当中循环冲洗介质，为破岩机提供相应的动力，并借助冲洗介质来实现转进的一种技术手段。现如今，随着科学技术高速发展，此项状态技术也获得了极大提升，空气钻探技术目前已经形成循环介质、方式以及碎岩方法与应用多工艺技术体系。

主要包括的特点体现在以下几个方面：低密度介质对于税延效率提升有着非常重要的促进作用，还能使钻头得到有效冷却，对岩屑进行清除，迅速的进行成为判断，可以在不稳定地层当中对孔壁进行保护，避免对环境造成污染，对含水层以及低压油气层进行保护，促进产出率不断提升，尤其是在一些严寒冻结层和干旱地区施工非常有利。同时也有利于露天矿爆破孔施工和抗滑锚固孔施工，硬岩钻孔速度通过空气潜孔锤进行转进，气举反循环钻，井孔最大直径能够达到2m～3m，而且可以进行井深两千米的施工。

（2）多介质反循环钻探技术。这项钻探技术是在钻探施工过程当中，与常规钻探方法相比，循环介质呈现相反的方向，反循环钻一般应用双壁钻具，液体和压缩空气是循环介质的主要组成。钻探工作开展过程当中，主要利用双壁主动钻杆以及双壁气水龙头和双壁钻杆内外管环隙作为循环介质来钻到孔底，对孔底破岩器具进行驱动，并将岩心与岩屑，通过钻杆中心通道来获取岩样与岩心。双壁钻具结构是反循环钻进具有的独特特点，不必将孔内钻具提出，便能将地质样品进行获取，证明这一方法优点主要体现在，钻进速度效率非常的高，用时较短，具有较低的劳动强度，同时具有较好的洗井效果，孔底比较清洁，能够有效延长钻头使用寿命，可以同时进行转进以及取样，实现优质高效的良好效果，依照循环介质的差异性，水利反循环以及空气反循环是主要的反循环钻探技术。另外还有液动冲击回转，钻探技术和绳索取芯钻探技术等，这些先进的技术手段在油气井，地热资源以及水井地下水勘探过程当中发挥着十分重要的作用。

4 项目概况

项目在兴国县梅窖镇、杰村乡、高兴镇、隆坪乡、均村乡、永丰乡、城岗乡、古龙岗镇、兴江乡等乡镇缺水村组实施水文地质钻探，查明地质、含水层结构及其参数，同时实施探采结合，解决缺水需求村组群众的安全用水问题。

4.1 钻进工艺与设备

（1）钻进方法。采用以空气为循环介质的空气潜孔锤全面钻进。当岩屑在孔内沉淀较大或上返风速达不到要求时，改为空气泡沫潜孔锤钻进。

（2）钻探设备。①钻机。选用石家庄宣化钻采SL800A型钻机及徐工集团XSL7/350型钻机施工。②空压机。钻机配备美国寿力DWQ1200XXH型空压机及阿特拉斯XATS1200型空压机。为了满足空气潜孔锤正常钻进所需空空气能，另外，给空压机配备了一个2m3储气缸。

4.2 钻孔质量要求

（1）钻进方法采用空气潜孔锤扩孔钻进工艺。

（2）岩屑采取。①每进尺5m采取1个岩样；遇断层、裂隙含水层或地层岩性变化时则加密采样。采样量不少于0.50kg，满足颗粒分析和鉴别地层要求。②岩样洗净后晾干装袋，按要求编号；每袋填放标签，自上而下按次序装箱。③钻孔结束后，对岩样进行拍照留档。照片采用米格纸底图，标注回次、袋号、岩性、深度等信息。

4.3 钻孔弯曲与测量

①钻孔弯曲度：顶角偏差不超过1.5°/100m。②终孔后测量顶角和方位角。

4.4 简易水文地质观测

①在提钻后以及下钻前进行相应的观测，并对水位进行测量，时间间隔控制在五分钟。②如果钻进过程当中遭遇溶洞漏水以及涌水、钻具陷落、返浆颜色变化等现象，应及时记录其孔深。

5 孔深误差的测量与校正

①终孔过程当中测量孔深，控制误差在1‰不需要对孔深进行修正。②利用钢卷尺进行测量，并做好相应的校正工作。③校正终孔，现场监测由水文地质编录员来完成。

6 成井工艺要求

（1）井身结构。开孔口径不小于Ф350mm，钻进至基岩5m后下入Ф325mm（螺旋钢管），管外注水泥浆3m封闭，上部用粘土充填。在基岩钻进过程中，遇构造带破碎严重，须下入护壁管（滤水管），终孔口径不小于Ф150mm。

（2）测井数据采集。①测井前，应保证探头在钻孔中顺畅无阻。②除现场直接记录在计算机内的原始数据外，并及时准确的填写其他原始数据。③涂改原始数据过程当中，必须要保持原字迹依然能够识别。④各种方法探管回程差不应当有正值出现，并应当将相应的记录工作充分做好，深度回程差应当在1‰以下，如果回程差超过1‰时，必须要将原因及时调查，同时重新开展测量。⑤仪器在规定测程范围内实际测量值的误差不得超过±5%，不同物性曲线有矛盾存在时，应当将检查测量工作充分做好，相同测量技术条件下，控制在5%误差以下，无特殊情况所有方法应在提升电缆时连续记录，分段测量时，衔接处应在20m以上。（6）测井结束后，应及时提交钻孔测井综合成果图及其它有关图表，测井综合成果图包括测井曲线和解译计算成果。

（3）下管。①下管儿过程当中，被下管的深度进行确定，同时还应当明确过滤管的长度以及具体安装位置，依照下管先后秩序，对每根井管进行丈量，并做好排列工作，进行相应的编号，保证下管深度符合要求，科学合理的安装过滤管。②认真检查每根井管，保证其质量。③全面检查下管工具与设备，确保其使用质量。④加强统一指挥，彼此配合，科学规范的操作，当遇到阻力时，不可猛墩强提，经缓慢提动、转动处理后仍下不去时应将井管提出，处理障碍后再下管。⑤井管下完后，要将管柱吊直，并在孔口将其扶正、固定。

（4）填砾。①填砾前应将填砾设计工作充分做好，对于滤料规格与质量认真检查。②按填砾设计高度计算用量，现场备足滤料，做好相应的记录工作。③通过孔口井管周围均匀的进行填砾，不应当填入过程当中在同一方位进行。④填砾时，应当详细测量孔内填砾面高度，有堵塞问题发生时，应当通过有效的措施来进行消除，并做好回填工作。⑤滤料回填到相应位置时，开展止水以及管外封闭，对于填砾面位置再次进行确定，如果存在下沉情况，必须要回填到相应位置。

（5）止水与封孔。①止水材料应具有良好的隔水性能，无毒、不污染水质。②止水部位应选择在良好隔水层处，隔水层厚度不应小于5m～10m。③封孔应采用粘土球或水泥浆管外封闭止水，止水物厚度宜大于5m。

（6）洗井。抽水试验前，将深井泵置于洗井段位置，以反复关停水泵，震荡水位降深方法清洗钻孔，直至水清砂净。

（7）抽水试验。①抽水试验按照《水文地质调查规范（1：50000）》（DZ/T0282-2015）、《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）、合同要求及本项目工作方案执行。②正式抽水试验前要做试抽和稳定水位观测，必须有相关数据记录。③采用单孔稳定流法试验，按三个落程先大后小进行，最大降深值根据水文地质条件和抽水设备能力确定，其余两次降深值分别为最大降深值的2/3和1/3。最大降深稳定延续时间基岩含水层不少于8h～16h，中砂、细砂和粉砂含水层不少于16h，中小降深稳定延续时间可为8h～12h，稳定时间内孔水位波动值不超过3cm。当水量很小或水位降不下时，可作一次降深，必须要保持24h的稳定时间，不能满足抽水孔水位时，应当开展最大降深非稳定流试验。根据视s-lgt曲线确定延续的抽水时间。④稳定流抽水试验在开展过程当中，应符合涌水量以及水位稳定性，保持一定范围内波动不应当有持续下降以及上升趋势，水位波动范围应当控制在平均降深值的1%（降深10m以内，主孔水位波动值应不超过3cm，观测孔不超过2cm），涌水量波动值不能超过平均流量的3%。试验过程中，要密切注意附近水点、地面及建筑物变化情况。⑤在抽水试验稳定时间内，不得任意改变柴油发电机组变频器频率大小或抽水设备的运行状态。（6）抽水试验后，应检查孔深，沉淀物不得淤塞进水孔段；应及时整理，提交抽水试验综合成图表。

7 原始资料及钻孔技术档案要求

（1）所有钻孔钻探试验结束后，均应提交单井成井报告，并提交以下原始资料：钻孔施工设计书、钻孔开工审批表、钻探班报表、钻孔地层描述表、地质钻孔岩心编录表、钻孔终孔通知书、钻孔井管排管记录表、钻孔井管安装记录表、钻孔填砾记录表、钻孔止水封闭记录表、钻孔洗井记录表、抽水试验观测记录表、钻孔测井野外工作记录表、钻孔测井解译记录表、钻孔测井曲线、钻孔测井解译报告、钻探事故报告表、钻孔施工小结、钻孔基本情况表、钻孔综合柱状图表、钻孔质量检查验收记录表。

（2）钻探班报表过程当中，通过碳素笔做好相应的记录，并有相关负责人签字交班。

（3）地质钻孔岩心编录表内容必须齐全，岩性描述规范，岩屑粒度大小比例观测准确。总之，此次水文地质钻探工作的开展，满足了找水打井工作要求，提高了钻探效率，保证了钻探工作质量。并对水井进行不同流量的多次抽水检验，出水量60m3/h时，井水约50min变为清澈，出水量30m3/h时，井水约20min变为清澈，该井完全达到供水要求。