淺析特殊地質(zhì)環(huán)境下的深層地下水鉆探技術(shù)

孫紅偉

河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院（450000）

淺析特殊地質(zhì)環(huán)境下的深層地下水鉆探技術(shù)

孫紅偉

河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院（450000）

文章闡述了水文、水井鉆探的概念，對(duì)特殊地質(zhì)環(huán)境下的深層地下水鉆探技術(shù)展開(kāi)探討，旨在為促進(jìn)特殊地質(zhì)環(huán)境下深層地下水鉆探的順利進(jìn)行提供一些研究思路。

特殊地質(zhì)環(huán)境；深層地下水；水文水井鉆探

0 引言

我國(guó)土地資源廣袤，不同地區(qū)地質(zhì)環(huán)境不盡相同，在特色地質(zhì)環(huán)境下，為地下水開(kāi)采工作帶來(lái)了不小的難度，為了切實(shí)滿(mǎn)足人們用水需求，就要求對(duì)地下水鉆探技術(shù)展開(kāi)科學(xué)合理應(yīng)用[1]。因此，對(duì)特殊地質(zhì)環(huán)境下的深層地下水鉆探技術(shù)開(kāi)展研究，有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 水文、水井鉆探概述

1.1 水文鉆探

水文鉆探主要是為了對(duì)地下水一系列水文地質(zhì)規(guī)律予以查明，諸如地下水賦存環(huán)境、運(yùn)動(dòng)規(guī)律、賦存量等，依托對(duì)地下水儲(chǔ)量的勘探，為地下水的科學(xué)開(kāi)發(fā)利用、保護(hù)以及補(bǔ)給等提供可靠依據(jù)。

1.2 水井鉆探

水井鉆探指的是為了滿(mǎn)足供水需求而開(kāi)展的鉆鑿管井的鉆探工程。水井鉆探對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的孔徑大，所以稱(chēng)之為井。伴隨地表水、大氣水、地下水等相關(guān)管理工作的不斷推進(jìn)，水井鉆探已超出供水范圍，實(shí)現(xiàn)了與地下水補(bǔ)給、污水處理以及城市地面沉降回升等工程的結(jié)合。

1.3 水文、水井鉆探特征

1）地層復(fù)雜。水文鉆探通常作業(yè)于第四紀(jì)卵礫石層、砂層、粘土層等地層環(huán)境。該部分地層環(huán)境會(huì)使鉆探作業(yè)面臨難以取芯、漏失以及塌陷等問(wèn)題。所以通常將它們稱(chēng)作復(fù)雜地層，也就是安全事故多，效率低下，采芯、鉆進(jìn)難度大的地層。

2）鉆孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了獲取分層水文地質(zhì)信息數(shù)據(jù)，需要對(duì)每一含水層相互間的水力聯(lián)系予以切斷。由此使得下入套管層次多，鉆孔直徑大，止水要求高，井身結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

3）鉆進(jìn)技術(shù)眾多。受地層復(fù)雜影響，就算是相同鉆孔中，通常還會(huì)面臨不盡相同的各類(lèi)地層，所以，需要應(yīng)用到多項(xiàng)鉆進(jìn)技術(shù)。

4）設(shè)備種類(lèi)繁多。因?yàn)樾枰獞?yīng)用到多項(xiàng)鉆進(jìn)技術(shù)，需要配備相應(yīng)的鉆進(jìn)設(shè)備，所以，現(xiàn)階段水文水井鉆探需要應(yīng)用到各式各樣的鉆進(jìn)設(shè)備。

2 特殊地質(zhì)環(huán)境下的深層地下水鉆探技術(shù)

全面地下水鉆探企業(yè)在時(shí)代發(fā)展新形勢(shì)下，要緊隨社會(huì)發(fā)展腳步，不斷推進(jìn)改革創(chuàng)新，在先進(jìn)技術(shù)、成功發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的支持下逐步強(qiáng)化特殊地質(zhì)環(huán)境下深層地下水鉆探。如何促進(jìn)特殊地質(zhì)環(huán)境下深層地下水鉆探的順利進(jìn)行，可以從以下幾個(gè)方面著手:

2.1 多工藝空氣鉆探技術(shù)

多工藝空氣鉆探技術(shù)的應(yīng)用，要求對(duì)所在地區(qū)地質(zhì)條件開(kāi)展全面分析，結(jié)合切實(shí)施工前提，促進(jìn)深層地下水開(kāi)發(fā)效率的提高，促進(jìn)深層地下水開(kāi)發(fā)質(zhì)量的改善。該項(xiàng)鉆探技術(shù)主要可劃分為氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)、氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)等，其中，氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)現(xiàn)階段在基巖地層鉆進(jìn)水井中得到大量推廣，具備良好的鉆進(jìn)效率，其鉆進(jìn)速度可達(dá)到牙輪鉆進(jìn)的5～10倍，鉆頭使用周期長(zhǎng)，鉆孔不易傾斜，可保護(hù)地下水滲透性[2]。氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)現(xiàn)階段則在地?zé)峋?、大口徑深水井中得到廣泛推廣，一些企業(yè)通過(guò)將氣動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)、氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)開(kāi)展組合應(yīng)用，收獲了可觀的應(yīng)用成效。對(duì)于一些復(fù)雜地層、大口徑工程孔正循環(huán)難以鉆進(jìn)的情況而言，氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)可發(fā)揮有效作用。巖屑在鉆桿內(nèi)上返迅速，縮減巖屑在孔內(nèi)反復(fù)破碎，不僅有助于提高鉆進(jìn)效率，提升鉆頭使用周期，還可減輕施工強(qiáng)度，極大水平縮減鉆探成本。

2.2 大口徑液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)

液動(dòng)潛孔錘指的是一種將循環(huán)液作為動(dòng)力的碎巖設(shè)備，作為一項(xiàng)先進(jìn)的鉆進(jìn)技術(shù)，現(xiàn)階段，大口徑液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)在我國(guó)大陸科學(xué)深鉆中得到有效推廣，該項(xiàng)技術(shù)在中硬—堅(jiān)硬巖層中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相較于一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)均更有效率，并且可避免引發(fā)孔斜及縮減巖心堵塞[3]。

2.3 多分支孔受控定向鉆探技術(shù)

受控定向鉆探技術(shù)應(yīng)用于水文水井鉆探中，極為依托孔底馬達(dá)、相應(yīng)彎外殼調(diào)節(jié)方向朝計(jì)劃方向開(kāi)展鉆進(jìn)，以達(dá)到規(guī)劃的靶區(qū)范圍，受控定向鉆探技術(shù)可在一個(gè)主孔內(nèi)的各個(gè)方向、各個(gè)深度鉆出不同分支孔，極大程度提高鉆進(jìn)效率，縮減鉆探成本，促進(jìn)鉆孔的綜合利用。近年來(lái)，該項(xiàng)技術(shù)在固體礦產(chǎn)勘查中得到成功推廣，還在煤層氣、鹽礦等領(lǐng)域得到推廣，為社會(huì)及生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，特殊地質(zhì)環(huán)境下的深層地下水鉆探是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，鑒于此，相關(guān)人員務(wù)必要不斷研究、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，清楚水文、水井鉆探內(nèi)涵特征，結(jié)合特殊地質(zhì)環(huán)境特征，強(qiáng)化對(duì)多工藝空氣鉆探技術(shù)、大口徑液動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)、多分支孔受控定向鉆探技術(shù)等技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用，促進(jìn)特殊地質(zhì)環(huán)境下深層地下水鉆探的順利進(jìn)行。

[1]吳尊東.特殊地質(zhì)條件下的深層地下水綜合鉆探技術(shù)研究[J].地球,2016(3):162-163.

[2]羅加祥,代金旭.西部特殊景觀區(qū)深層地下水綜合鉆探技術(shù)論述[J].西部探礦工程,2008,20(2):56-58.

[3]任良治,鄺光升,李俊福,羅中良，帥松.鉆探技術(shù)在重慶“四山”地下水監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2016，43(10):145－149.