我國抗旱打井的若干技術問題

許劉萬，王艷麗，于保國

（1．中國地質科學院勘探技術研究所，河北 廊坊065000；2．河北省地礦局第四地質大隊，河北 承德067000）

1 前言

干旱是我國的主要自然災害之一。國家對水利建設的高度重視及投資力度的加大，對旱災的抵御能力有了進一步的提升，但總體來看抗旱能力仍然偏低。近年來，受全球氣候變化和經濟社會對用水量增加的影響，我國的干旱災害范圍也在擴大。從地下水開發利用反映的問題來看，由于大量集中開采淺層地下水資源，造成一系列生態環境問題，其表現為地下水污染，河道常年斷流，城市地面沉降，沿海海水入侵，地下水堿化，農田鹽堿化，洼地干枯萎縮。另外，造成中國城市水資源缺乏原因是大中城市流動人口劇增，生活污水也相應增多，供需矛盾突出。水資源時空分布極不平衡，每年夏季因天氣酷熱，自然會造成用水高峰期，一旦久旱無雨，使得可供水資源進一步減少。供水設施建設與經濟發展不成比例，導致用水緊張。缺水不僅嚴重影響人民群眾的基本生存，而且是造成長期貧困的主要原因。

為解決全國抗旱問題，國務院總理溫家寶2011年11月2日主持召開國務院常務會議討論通過了《全國抗旱規劃》；為解決好我國嚴重缺水問題，許多專家積極獻計獻策，共同為開采地下水“把脈會診”，提高全社會對地下水循環規律的認識，遵循地表水與地下水多次相互轉化、相互調劑的關系，提高水資源總利用率；始終貫徹“節約資源，保護環境”的基本國策，堅持在保護中開發，在開發中保護的總原則，堅持“開源和節流并舉、節約優先、治污為本、高效利用”的總方針，加強用水的統籌規劃與管理。為搞好抗旱打井，我們從事鉆探技術研究的單位，應該積極參與，促進科研成果轉化，包括研制不同類型的水井鉆機和配套新技術工藝方法，加強已有成果的綜合深入研究，堅持科研與生產之間的密切結合，優質高效地為施工單位服務，這對促進干旱缺水地區經濟社會發展具有十分重要的意義。

2 如何開展抗旱打井工作

把抗旱作為水利工作的重中之重，把城鄉居民飲水安全作為抗旱救災工作的重中之重，抗旱打井工作就要沖在前頭。從2006年四川、重慶的特大干旱，2010年的云南、貴州、廣西、四川和重慶的干旱，到2011年的云南、廣西、山東、河北的干旱，又到今年云南和部分省的干旱。這些時刻牽動著黨和國家對受災地區人民的關懷，每年抗旱都充分體現了全國水利一家親，一方大旱，八方支援。開辟水源，打井調水。在每年抗旱保民生的關鍵時刻，中國地質調查局始終走在前邊，為抗旱打井提供技術支持和資料服務。全面整理、分析和利用已有地質、水文地質資料，迅速提供或編制受旱地區打井水文地質圖，圈定打井范圍和層位，為抗旱打井提供技術指導。要想有把握的打井取水，首先就應利用水文地質資料，采用物探等途徑進一步查清水文地質條件和地下水資源確定好井位，方能要求打井隊伍嚴格把好鉆孔、下管、填礫、洗井、安裝五道關，保證成井質量，力求打一眼，成一眼，搞好配套，發揮作用。

抗旱打井就是為干旱地區提供應急的補充和調節水源。要建立完善的水井運行管理制度，應急抗旱打井就是要突擊一個“快”，快速找到地下水、快速地最大限度地將地下水開采出來。

另外，要加大抗旱宣傳，提高群眾對旱情嚴峻性的認識，提高群眾抗旱的緊迫性和主動性，推廣節水抗旱種植技術，努力減少水資源消耗，加大防治水污染力度。加強城鄉生活用水管理，有效利用雨洪資源，擴大利用再生水。認真貫徹好全國抗旱規劃，樹立全民節水意識，科學配置水資源，我們相信一定會取得抗旱減災的勝利。

3 抗旱打井鉆機的選擇

目前國內水井鉆機生產廠家較多，而且與小口徑地質勘探鉆機從性能上比較還有明顯區別。首先要根據施工環境條件、施工方案來確定，選擇質量可靠、性能穩定、信譽好、售后服務快捷的品牌。從抗旱打井具體情況來說，一般孔深多在150～500m之間，孔徑450mm以內，同時還要考慮下井管，安裝抽水設備的需要，能適合采用多種鉆進工藝，回轉扭矩大，提升能力大，搬遷、移動性能好。從鉆機行業的分類來說比較明確，切記不要“一機多用”，如果超出鉆機自身的工作優勢，去做不適應的工作，只能損壞設備，增加不安全因素。

從近年來抗旱的地區來說，邊遠山區較多，交通不太方便，散裝的轉盤鉆機比較適合，部分地區也可適用車裝式、拖車式、履帶式的，這主要依據實際情況來定。對于有些機械式散裝鉆機，操作簡單，經過簡單培訓就可使用；但對于一些結構復雜或者全液壓動力頭鉆機，就需要進行專門培訓，否則工作不便，甚至損壞設備以及造成安全隱患。再是選擇鉆機還要考慮配件能否方便更換，價格的合理性、通用性、可替代性。如果配件很難更換，尤其易損件，造成的不便，耽誤生產，那就不合算了。當然對于一個企業來說設計產品就應全面考慮，對于用戶來講鉆機選購要事先了解清楚。這里還要說明的一個問題，對于有些單位或個人積極參加抗旱打井，也曾利用小口徑巖心鉆機去施工，忽視了抗旱打井快速成井的要求，使得高效鉆進工藝實現困難。可見抗旱打井除對水井鉆機選擇有一個全面了解外，施工工藝配套技術也需知道，這樣才能很好的投入到抗旱打井工作中去。

4 抗旱打井主要采用的鉆進技術

水作為人類賴以生存和發展的重要資源，生態環境的重要因素。每年的旱災導致災區許多人畜飲水困難，糧食減產。所以統籌抗旱，水源和用水需求是抗旱救災的關鍵，抗旱打井是解決這一問題最有效的途徑。傳統的水文水井鉆探技術以水或泥漿作為攜帶巖屑冷卻鉆頭和保護孔壁的鉆進循環介質，不僅鉆進效率低、成本高、易堵塞含水層，影響出水量。加之旱區本身就受到缺水的困擾，如若再用水鉆進無形中增加了旱區人民的困難。因此，提高鉆進效率、降低施工成本、增加出水量，只有采用氣動潛孔錘高效鉆進技術、復雜地層氣動潛孔錘跟管鉆進技術以及基巖水井壓裂增水新技術。這些“節水型”鉆探技術確實在抗旱打井中發揮了極其重要的作用，深受旱區人民的歡迎。

近年來，抗旱實踐證明從部隊給水團到相關單位等參加抗旱打井，基本上都是以多工藝空氣鉆進技術為主進行施工，而且該工藝特別適合于干旱缺水地區。其優越性為：提高了鉆進效率，降低了鉆探成本，鉆進中不會因缺水而停鉆，增加了純鉆進時間，縮短了施工周期，見圖1～6。

圖1 SPC－600車裝轉盤鉆機

圖2 履帶式全液壓動力頭鉆機

圖3 SPJ－400散裝轉盤鉆機

圖4 SPC－300車裝轉盤鉆機

把空氣作為鉆孔沖洗介質使用，現在已成為鉆探施工應用的熱門技術，不光在抗旱打井中取得了很好的效果，而且應用領域不斷擴大，得到了大家認可。

圖5 SPJ－300散裝轉盤鉆機

圖6 小口徑水井施工

在抗旱打井中，大部分單位使用了多工藝空氣鉆進技術，但也有些單位因為一次性投資大，未用此種技術。通過生產實際對比，用于不用差別很大。例如：2008年貴州省抗旱扶貧打井項目，為有把握的開展這一項目，還特意請勘探技術研究所作為鉆探技術支撐。針對本地區地層特點，首先確定了以氣動潛孔錘鉆進為主，氣舉反循環鉆進為輔的施工方法。共開動鉆機12臺，克服了頻現的孔內裂隙、溶洞發育、坍塌、掉塊、埋鉆、卡鉆等事故，以及山區搬遷不便等諸多困難，總共完成了130多眼打井任務，孔深范圍150～200m，單孔最大出水量4000余m3／d，平均出水量1280余 m3／d，鉆進效率比正循環泥漿鉆進提高7～10倍。大大解決了畢節、銅仁等地區人畜吃水難問題。同時，勘探技術研究所為北京軍區給水工程團赴云南抗旱打井，在應用正循環氣動潛孔錘復雜地層施工困難的情況下，特意配套了反循環氣動潛孔錘鉆進工藝，解決了施工過程中遇到的技術難題，具體配套見圖7、8。此外，還為蘭州軍區給水工程團在河南洛陽、三門峽抗旱打井現場技術服務。為更好地發揮空氣鉆進技術在抗旱打井中的優勢，勘探技術研究所還承辦了水文水井及多工藝空氣鉆進技術培訓交流會，見圖9。這一切都充分體現了勘探技術研究所領導對此項工作的高度重視，及作為抗旱打井技術支撐的重大作用。

各地抗旱打井所采用工藝方法有力地說明，在硬巖和礫巖中使用空氣鉆進最好使用氣動潛孔錘鉆進。有關鉆進技術中，循環介質對鉆速和鉆頭的影響見表1。

圖7 貴州省抗旱打井項目配套反循環鉆探器具

圖8 北京軍區給水團云南抗旱打井配套反循環鉆探器具

圖9 水文水井及多工藝空氣鉆探技術培訓交流會

圖10 多工藝空氣鉆探技術觀摩現場

5 結語

搞好抗旱打井，除要求各級政府和有關部門加強組織領導，完善投入機制，認真落實各項政策措施外，還要充分挖掘現有各類水利工程的抗旱功能，強化應急聯合調度，提高調控水平和整體抗旱能力。在打井方面具體體現在鉆探工藝和鉆探設備的合理配套。所以，開采地下水是解決旱情的重要應急措施，打井找水由此成為抗旱大戰中重要的一項，許多單位紛紛組織打井隊伍赴旱災地區承擔任務。匯聚起迎戰旱魔的力量，樹立起奪取抗旱最后勝利的信心。

從抗旱打井施工反映的問題看，一是交通條件惡劣；二是施工用水奇缺；三是大部分鉆機由于超負荷運轉，急需維修保養，加上地域偏僻，鉆機零配件購置困難，影響正常施工；四是當地生活條件艱苦異常，條件差；五是必須重視安全。這些問題各施工單位在組織上做到了協調管理，分工明確；在技術上，優先采用了氣動潛孔錘鉆進技術，成井速度快，出水量大。在整個抗旱過程中，由于工作成果突出，良好的團隊精神，均得到了當地政府和老百姓的高度評價和肯定。

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