自動化泥漿循環(huán)凈化裝置在水井鉆探中的應(yīng)用

吳昂昂

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊，安徽合肥230011）

由于我國大部分地區(qū)水系網(wǎng)絡(luò)并不密集，水井就成為了這些地區(qū)生活用水的重要來源。為了能夠更加高效、更加科學(xué)地開發(fā)地下水資源，科研人員對水井鉆探技術(shù)進(jìn)行了綜合分析。在使用泥漿回旋鉆進(jìn)法進(jìn)行鉆探時，若遇到砂層或砂礫層，很容易因破碎帶的泥砂污染泥漿導(dǎo)致泥漿的性能遭受破壞。若砂粒進(jìn)入水泵，會直接影響水泵的正常施工，從而使得整個水井鉆探工程被迫停止運轉(zhuǎn)。因此在使用泥漿進(jìn)行水井鉆探的過程中，自動化泥漿循環(huán)凈化裝置的使用是施工過程中非常重要的環(huán)節(jié)之一[1]。自動化泥漿循環(huán)凈化裝置的主要作用是通過設(shè)備的回收分離特性，將混雜在泥漿中的砂粒凈化，使造孔過程中產(chǎn)生在泥漿中的雜物能夠不對孔壁造成負(fù)面影響。為了能夠深入了解自動化泥漿循環(huán)凈化裝置對水井鉆探的整體技術(shù)路線產(chǎn)生的影響，以便之后繼續(xù)深入研究水井鉆探技術(shù)，本文對自動化泥漿循環(huán)凈化裝置在水井鉆探中的應(yīng)用進(jìn)行分析和研究。首先需要探究水井鉆探過程中使用自動化泥漿循環(huán)凈化裝置的必要性，分析砂礫混入泥漿的原因。研究自動化泥漿循環(huán)凈化裝置的作用機理，探究該裝置的關(guān)鍵技術(shù)手段。最后再對自動化泥漿循環(huán)凈化裝置在水井鉆探中的應(yīng)用進(jìn)行探究，通過以下幾點分析自動化泥漿循環(huán)凈化裝置對水井鉆探工程做出的影響。

1 砂自動化泥漿循環(huán)凈化裝置在水井鉆探中的必要性分析

想要在水井開鑿之后實現(xiàn)最初的施工目的，就必須在水井鉆探的最初階段做好水井定位工作。一般情況下適合進(jìn)行水井鉆孔的地層都是第四系中松軟的砂土層、粘土層、卵礫石層等，這些地層土質(zhì)松散，構(gòu)造帶破碎，極不穩(wěn)定[2]。而施工過程中挖掘的抽水孔等設(shè)施孔徑較大，一般能達(dá)到200~500mm，因此在使用泥漿進(jìn)行鉆探的過程中，極容易使大量的砂礫裹挾在泥漿中，有時鉆孔至幾十米的深度，就能夠撈到大量的砂粒，甚至?xí)鼓酀{泵被迫停止工作[3]。因此鉆探完成后，為了順利成井，需要及時將泥砂中攜帶的砂礫清除，以避免鉆孔深度或下管深度受到影響。此時就可以使用自動化泥漿循環(huán)凈化裝置作為砂礫清除和凈化的設(shè)備。

2 自動化泥漿循環(huán)凈化裝置關(guān)鍵技術(shù)研究

自動化泥漿循環(huán)凈化裝置主要由儲漿器、泥漿泵、振動篩、攪拌器等四個部件組成[4]。其中儲漿器的容積計算公式為：

式中：Q——自動化泥漿循環(huán)凈化裝置中每米泥漿的用量；

V——在該水井鉆探工程中鉆孔的體積；

d——孔徑系數(shù)，通常為一常數(shù)。

泥漿泵的選型通常需要根據(jù)往期水井鉆探工程的最大泵量平均值計算本期數(shù)據(jù)，且不同的管泵其技術(shù)參數(shù)也不相同，具體的自動化泥漿循環(huán)凈化裝置泥漿泵技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 泥漿泵技術(shù)參數(shù)

在利用泥漿泵的技術(shù)參數(shù)計算現(xiàn)場供電量時，可以在原功率的基礎(chǔ)上額外適量增加1~2kW，具體數(shù)值以當(dāng)?shù)氐暮０魏蜌夂驔Q定。

振動篩通常需要極精巧的設(shè)計，一方面需要將振動篩的最大泵量與泥漿泵的最大泵量保持一致，另一方面將長寬高的外形尺寸與泥漿泵相匹配[5]。對于振動篩這一類在啟動的過程中會出現(xiàn)機械振動的設(shè)備零件，需要進(jìn)行相應(yīng)的減震工作，而且需要依據(jù)不同的水井鉆探工程設(shè)置不同的減震方式，絕不能在正式的鉆探過程中產(chǎn)生太過劇烈的震動。

最后的攪拌器主要分為凈化倉和配漿倉，其長寬高等外形尺寸與質(zhì)量和電功率都不相同，根據(jù)具體的泥漿總量選取適當(dāng)?shù)臄嚢杵餍吞枴?/p>

3 自動化泥漿循環(huán)凈化裝置在水井鉆探中的應(yīng)用探究

自動化泥漿循環(huán)凈化裝置在水井鉆探工程中主要是為了清除多余的砂礫，其所能起到良性影響主要分為以下幾點。第一，使用自動化泥漿循環(huán)凈化裝置能夠控制泥漿中固體顆粒和水分含量的比例，該設(shè)備對于控制水井鉆探工程中的泥漿比重和固相含量能夠起到極大的促進(jìn)作用[6]。自動化泥漿循環(huán)凈化裝置的鉆頭孔徑一般分為?311mm和?500mm兩種，綜合而言，使用?500mm的鉆頭擴(kuò)孔能夠使泥漿的固液比重降低5%~7%，清除一半以上泥漿中的砂礫，極大地提高了泥漿的擴(kuò)孔效率。第二，自動化泥漿循環(huán)凈化裝置改善了水井鉆探工程后期的工作狀況，通過及時排除泥砂等固體顆粒，保證了孔內(nèi)的整潔和干凈，減少孔內(nèi)結(jié)構(gòu)事故發(fā)生的概率。同時也能通過合理使用泥漿泵，保護(hù)易損零件，從而達(dá)到減少修理設(shè)備時間的目的。而且，因為本文研究的泥漿循環(huán)凈化裝置自身所具備的自動運行功能，在開機系統(tǒng)運行時，由電動機帶動的設(shè)備會具備更好的凈化效果，有利于井內(nèi)清洗，改善工作條件，同時縮短工期，提高成井質(zhì)量。第三，使用自動化的泥漿循環(huán)凈化裝置，能夠降低裝置運行和維護(hù)的成本。既不需要雇傭?qū)I(yè)人員時刻緊盯泥漿循環(huán)裝置，也不需要清理砂礫，更換無法改變的泥漿。這樣以來，自動化泥漿循環(huán)凈化裝置就能夠極大地降低生產(chǎn)成本和維護(hù)成本，避免資金浪費，提高了時間的利用率。第四，在洗井時，自動化泥漿循環(huán)凈化裝置還能夠起到使周邊井壁泥皮厚度下降的效果，進(jìn)而縮短洗井周期和成井速度，從而提高水井鉆探工程的施工效率，降低水井中的泥漿含量損失。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文詳細(xì)論述了自動化泥漿循環(huán)凈化裝置在水井鉆探工程中的應(yīng)用效果，對水井鉆探工程中使用自動化泥漿循環(huán)凈化裝置的必要性做出了分析，并簡單介紹了自動化泥漿循環(huán)凈化裝置的幾點關(guān)鍵技術(shù)。此次分析對設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性未進(jìn)行實驗分析，在未來研究中將會對此做出補充研究。