多工藝空氣鉆進技術在水井施工中的應用

陳昌友　章招興

[摘要]多工藝空氣鉆進技術，是現代鉆探技術的一項重要成就和衡量鉆探技術水平的標志之一，對反循環鉆進技術和空氣鉆進技術進行概述，并分別舉例說明其在水井施工中的應用。

[關鍵詞]多工藝空氣鉆進技術 水文鉆探 應用實例

中圖分類號：TE2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0220107－01

一、多工藝空氣鉆進技術

（一）反循環鉆進技術的應用。首先簡要說一下反循環鉆進，反循環鉆進是與正循環鉆進相對而言的。它是指沖洗液從鉆桿與孔壁間的環狀間隙或者從雙壁鉆桿的內外管之間的間隙中進入孔底，來冷卻鉆頭并攜帶巖屑，由鉆桿內孔返回地表的一種反循環鉆進方法。由于鉆桿內孔斷面比鉆桿與孔壁間的環狀過水斷面小的多，因此，沖洗液在鉆桿內將獲得很大的上返流速，從而提高了排除孔內巖屑的能力，保持孔內清潔，減少巖屑在孔底再次破碎的機會，而大幅度的提高鉆進效率。

（二）空氣鉆進技術的應用。空氣鉆進技術出地表的一種高效率、先進鉆進方法。空氣鉆進主要用于干旱缺水地區、是以壓縮的空氣代替或部分代替沖洗液，冷卻鉆頭和吹洗鉆孔把巖屑攜帶常年永凍層、鉆孔多層漏水層用水鉆進較困難地區，采用空氣鉆進可以提高鉆進效率、降低鉆探成本，鉆進中不用停鉆待水，增加了純鉆進時間，縮短施工周期。空氣鉆進可分為：干空氣鉆進、泡沫鉆進、充氣泥漿鉆進等方法。

二、多工藝空氣鉆進技術的應用實例研究

在具體施工中空氣鉆進的各種方法是相互結合使用的，根據設備情況、地層情況、施工不同階段、孔內情況等因素加以靈活的運用。為了更好的闡明多工藝空氣鉆進技術的技術特點，本文將結合實例對其中的一些方法進行總結。

（一）氣舉反循環方法應用實例。對某地區一口井開始采用的是傳統的泥漿正循環鉆進方法，由于地層復雜，多次出現孔內事故，先后報廢兩個孔，在這種情況下，本文決定嘗試應用氣舉反循環鉆進方法進行施工，并且第一次采用該方法就獲得了成功，成井時間比傳統的鉆進方法縮短了4倍。

1．總體設計。根據對該井的初步勘察及以往的資料，針對其第四系卵礫石層厚、水位埋深較淺、卵礫石粒徑一般小于5cm的特點，詳細翻閱了有關資料，決定采用正循環泥漿鉆進和氣舉反循環兩種方法相結合進行鉆進。具體設計主要為：使用牙輪鉆頭，設計孔深150m，0-40m采用正循環泥漿鉆進，40m到終孔采用氣舉反循環鉆進。其中正循環泥漿鉆進主要用于開孔。巖樣芯采取率要求：完整基巖≥70%，風化殼破碎帶平均≥40%。每鉆進30m校正孔深一次，允許誤差0.2；孔斜要求每100m間距內≤1o。鉆進過程中要詳細記錄孔內水位變化及地層變化情況；孔內坍塌掉塊現象；鉆機具運行情況。

2．施工過程。氣舉反循連續取樣鉆進，配套WF-5/60C空氣壓縮機。高壓空氣從壓縮機排風管排出，經穩壓罐后進入雙通道水龍頭的環隙通過雙壁主動鉆桿，雙壁鉆桿的環隙進入氣水混合室，在混合室內與水混合，形成負壓，從而把鉆具中心通道內的液體及巖樣排出。鉆具組合：雙通道氣水龍頭+四方108×108雙壁主動鉆桿+正循環轉換接頭+127/76雙壁鉆桿+氣水混合器+變絲接頭+89單壁鉆桿+變絲接頭+鉆挺+變絲接頭+反循環三牙輪鉆頭。

該井用Ф416mm筒式合金鉆頭開孔，采用正循環泥漿鉆進，開孔時泥漿較稠，鉆進至40m時，換用氣舉反循環連續取樣鉆進法，先用Ф373mm鑲齒反循環牙輪鉆頭進行鉆進，鉆進至105.3m，換徑為Ф295mm反循環連續取樣鉆進，孔深145.6m終孔。歷經7天，平均時效1.21m/h，最高時效達3.69m/h。鉆孔結束后，下入Ф325井管成井，進行簡單洗井，經抽水試驗，水質分析，達到設計要求，涌水量達1689m3/d，超過設計要求，水質良好。

隨著這口井及以后多口井的成功，效率高、質量優、成本低的特點逐漸體現出來，不僅提高了市場競爭能力，也為當地的經濟建設提供了有力的支援，受到了政府和百姓的高度贊揚。

（二）充氣泥漿鉆進方法應用實例。空氣鉆進技術分類很多，它可以與正循環、反循環、潛孔錘、泡沫劑等相結合，衍生出很多種方法。在本節只對應用較多、方便適用的充氣泥漿正循環鉆進技術在水源井中的應用進行一下闡述。

1．總體設計。根據以前的經驗和翻閱的資料，在反循環鉆機供應不上的情況下，決定采用充氣泥漿鉆進的方法。具體設計為：設計孔深120m，采用牙輪鉆頭，充氣泥漿正循環鉆進至終孔。巖樣芯采取率要求：完整基巖≥70%，風化殼破碎帶平均≥40%，每鉆進30m校正孔深一次，允許誤差0.2%；孔斜要求每100m間距內≤2o。開孔和鉆進不穩地層時，要根據情況及時調整泥漿稠度，防止坍塌。鉆進過程中要詳細記錄孔內水位變化及地層變化情況。鉆孔結束后進行測井，要求用聯合洗井法進行洗井，達到水清砂凈。水凈后，要求二次降深抽水試驗，大、小降深穩定時間分別為12h，8h；抽水穩定后取全分析水樣一組。

2．施工過程。充氣泥漿正循環連續取樣鉆進，配套WF－5/60C壓縮機。高壓空氣從壓縮機排風管排出，經穩壓罐后進入雙通道水龍頭進入主動鉆桿，與進入的泥漿混合形成穩定而均勻的氣泡泥漿，從而降低了泥漿密度，提高了泥漿上返速度，有利于排渣和進尺。鉆具組合：雙通道氣水龍頭+四方108×108主動鉆桿+89單壁鉆桿+變絲接頭+鉆挺+變絲接頭+正循環三牙輪鉆頭。

該井用Ф416筒式合金鉆頭開孔，采用傳統正循環鉆進，開孔時泥漿較稠，鉆進至l0m時，換用充氣泥漿正循環連續取樣鉆進法，先用Ф373mm鑲齒正循環牙輪鉆頭進行鉆進，鉆進至106m時，換徑為Ф295mm正循環連續取樣鉆進，孔深118.2m終孔。歷經16天，平均時效0.4m/h，最高時效達1.69m/h。鉆孔結束后，下入Ф325井管成井，進行焦磷酸鈉、活塞、空壓機聯合洗井，經抽水試驗，水質分析，達到設計要求，涌水量達1100m3/d，超過設計要求，水質良好。

三、結論

通過對空氣鉆進方法的應用實例的分析，得出結論：多種鉆進方法應結合使用，但要遵循簡單的原則；在研究區不同地貌單元應采用的鉆進方法；多工藝空氣鉆進方法在卵礫石層中的應用特點；多工藝空氣鉆進方法在鉆進效率及鉆探成本方面的特點等結論。

參考文獻：

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[2]張海花、李富凰、趙鴻杰，多工藝空氣鉆進聯合施工工藝及其應用實例，西部探礦工程，2003(7):120-122.

[3]李世新、韋漠等，多工藝空氣鉆進技術在微細粒型金礦鉆探中的應用，探礦工程，2003，（增刊）：208-210.

[4]耿海燕，低水位條件下實施氣舉反循環鉆進的方法田，電力勘測，1996(3):30-32.

作者簡介：

陳昌友，男，地質工程師，1987年畢業于安徽理工大學煤田地質與勘查專業，現為安徽省煤田地質局二隊工程師，主要從事地質、巖土工程施工。