浅论水井钻探施工工艺

摘要：水文水井钻探的目的和特点是勘探地下水和国防建设的重要手段，水井的钻探工艺的发展是伴随着时代经济与科学技术的发展而同步进行的，结合水井钻探的基本技术和施工要求与新型的水井钻探工艺，可以比较清楚的对水井的钻探施工工艺有一个较为全面的了解，同时明确水井的钻探施工建设对于经济发展与国防建设的重要性。

关键词：钻探工艺，空气潜孔锤钻

伴随着现今经济形式的快速发展以及科学技术的不断进步，人们对于自身的生活条件的需求也在随之而不断地提高，“水”就自然而然地成为了这其中的一个重要的生活按需求资源。没有水，人们将无法生存；没有水，人们将无法进行经济建设；没有水，那么一切都将化为乌有。同时，将“水”的重要性上升到国防的高度上，我们依然可以不难发现这样的一个现象，一个国家对其行使范围的所有领地内的各种资源进行探明，绘制，开采是其维护其国防建设，国家的一个重要表现。只有当一个国家对其所拥有的相关性资源进行系统的探明，绘制和开采，才能更好更全面的对本国相关的资源形势与分布进行系统性的分析与归纳，从而在其基础之上进行相应的国防经济建设规划的制定和实施，才能够有效地维护国家的经济建设与繁荣，社会的安宁与稳定。

水文水井钻探的目的和特点是对一个国家进行勘探地下水和国防建设的重要手段，是在轻工业、重工业、水电工程、国防交通、矿山开采、等等的施工建设前都应要系统详细的查明在该施工建设区域和施工所经路线内的地下水的埋藏条件，活动规律以及其含水层的水质和水量的具体情况，以使得能够充分的利用地下水资源为国家的经济建设服务，同时也可以有利于对缺水地区进行相关的水利工程的建设施工工作，保障缺水地区人民的正常的生产生活的需求。

水井钻探施工工艺的发展经历了一个漫长的发展过程，在这期间水井钻探施工工艺从最起初的盲目开凿发展成为现如今的具有高新技术成果应用的集勘探，钻探，后期处理等为一体的现代化的一项建设施工工艺。下面就将结合有关水井钻探施工的目的，特点，结构规程等对现代化水井的钻探施工工艺进行简单的介绍。

首先，钻探施工的目的是研究该地区的地质剖面，确定该地区的的地层结构当中的含水层的的具体层数，以及其含水层的厚度与深度。以用来明确在该地质结构中是否有开采地下水的必要性以及相关的施工建设是否会对其地下水质有所影响。

其次，查明岩石的主要成分，岩石的性质及其构造和该含水层岩石的物理性质以及颗粒的组成成分，对该地区具体的地质结构情况有一个较为具体的情况分析，同时探明测定其含水层的地下水位情况，以编译为以后的施工规划和具体的施工地点，采用具体的何种钻探技术施工工艺做好相关的准备工作。

最后，确定该地区地质结构当中含水层的水力参数以及其彼此之间的相互关系，采取相关的地下水样进行水质情况的科学性分析，同时更为重要的是应利用钻孔技术进行地下含水层的水动态观测和检测，以便于有效的预测出该地下含水层的水动态的变化规律和变化发展趋势，以便有利于对地下水进行科学的开采，应用与保护。

水文水井在其钻探开始之前，还需要该地质结构的特点进行其身结构的设计，因为井身结构的设计是否合理是事关施工安全，优质高效，经济和准确的获得地质资料完整性，精确性的有效保证。所以在钻探施工前的此项工是必不可少的。

第一，井身结构要素的确定。由水文地的井钻进的深度，地质勘探和开发地下水目的层的具体埋藏深度所决定。通常情况下以水文地质孔的最底层的含水层最为钻探的应到深度。同时也还应该考虑保障孔的寿命以及沉沙管的长度等相关的情况。

第二，井径包括开孔直径，空中间变径和终孔直径三个方面。其别是终孔直径的问题需考虑的情况尤为重要，为了满足准确的获得水文地质资料，进行必要的岩心分析与实验，所以有关地质部门对于终孔直径做出了明确的规定，其终孔直径不得小于110mm，在供水井中需要考虑水泵直径，一般情况下过滤管直径比水泵的外直径大两倍。

第三，井身结构的科学设计能够有效地保护含水层，使其水质不受污染与损害，同时为全井顺利的钻井创造良好的条件，是整个的施工周期缩到最短，减少不必要的浪费。

第四，在从下往上逐段设计孔径和其具体的深度时，在最大限度的满足地质和生产的要求的基础之上可以对地质剖面的施工度和孔径和深度上稍留些余地，以减少在地质勘探时产生的误差，减少不必要的返工情况。

在通常的情况之下，水井的钻进工艺通常采用轻压，慢转，大水泵的施工规程。在地质结构中软层中的岩石的可钻性较小，轻压可以有效地防止钻杆折断的事故的发生，有效改善钻杆柱的受力状态，防止孔的倾斜。慢转是为了适应水文井孔直径大、扭距大的特点而采用的钻探技术，平均钻机的转数在20~120r/min之间，同时还可以设立若干个档次，进而有效地控制钻机的转数频率情况。在具体的钻探施工当中，由于孔壁与钻杆环状之间的间隙较大，采用大水泵可以将排量加大以来增加环状间隙的流速，防止在钻探过程中岩石碎屑的重复破碎而带来的事故的发生，使得孔底净化。

在现代的钻探施工中，由于各个地区的地质结构不同，常规的钻探工艺有的很难进行有效地施工操作，所以在从反常规的回转钻进法的发展的基础上，演变出了许多新式的钻探施工工艺，例如空气钻，反循环钻，潜孔锤钻进等先进的钻探方法。其中空气潜孔锤钻井技术在我国的西部缺水地区得到了广泛的应用，其施工时间短，生产用水少，材料消耗少的特点相对于其他水井钻探工艺和方法都具有明显的优势。

空气潜孔锤钻进技术是属于空气钻进技术的一个分支，他的主要的钻进方法就是将空气进行压缩，使其即成为冲洗的介质有作为了碎岩能量的一种冲击回转方法。在我国西部这样的一个干旱缺水，施工用水困难的地区进行水井钻探，空气钻进方法就成为了首选地方法。这种钻探工艺有效的解决了在用水困难地区拉水打钻成本高，效率低，施工时间长的问题。空气潜孔锤钻进所需要的设备及机具主要有：钻机，空气压缩机，供风管路，钻杆，潜孔冲击器，钻头等。但是在采用空气潜孔锤的钻进工艺时也应严格的执行其钻进技术的参数，例如，改钻进技术的转数主要是根据该地区的岩石的性质，钻头的直径，冲击器的冲击功和冲击频率来决定，一般而言，其直径在200mm的左右的钻孔，软岩层的转数在30~50r/min之间，中硬地层的转数在20~40r/min之间，硬岩层的转数在10~30r/min之间；钻进的轴向压力则是主要与钻头的直径，岩石的性质有关，一般情况下，每厘米的钻头直径平均施加0.9KN左右即可，而一般在200mm左右的钻孔的最佳的压力范围在15~18KN之间，就能够发挥出其最好的工作效率。

目前就国内情况而言，应用较为广泛的钻探工艺有空气潜孔锤钻进，空气泡沫潜孔锤钻进等等，其主要特点是钻进硬岩的效率高，钻头寿命长，回转速度低，扭矩小，钻压小，防止孔斜，并且完井后不用在洗净的特点等等，这些优点都将为我国钻探技术的发展奠定更好的发展基础和前途。