關(guān)于水文地質(zhì)鉆探技術(shù)的探討

胡啟鋒，陳浩習(xí)

（江西有色地質(zhì)勘查二隊，江西 贛州 343000）

在水文地質(zhì)普查以及勘探工作當(dāng)中，水文地質(zhì)鉆探技術(shù)發(fā)揮著十分重要的作用，通過應(yīng)用此項技術(shù)應(yīng)用，能夠全面詳實地獲取水文地質(zhì)資料，指導(dǎo)深層地下水開發(fā)利用，這是開展鉆井工程最為重要的技術(shù)手段之一。其任務(wù)是基于水文地質(zhì)測繪以及水文地質(zhì)物探前提下，對地下水含水層的巖性、構(gòu)造、層次、厚度、埋深、水量、水溫、水質(zhì)等相關(guān)信息數(shù)據(jù)進行獲取，對水文地質(zhì)測繪以及物探遙感無法有效應(yīng)對的水文地質(zhì)問題進行驗證與解決，進而提供更加全面詳實的水文地質(zhì)資料與信息，科學(xué)合理的對地下水資源開發(fā)利用[1]。

1 鉆探工作必須遵循的準(zhǔn)則

（1）水文地質(zhì)鉆探工作有效開展應(yīng)當(dāng)認(rèn)真落實，先水文地質(zhì)測繪以及物探工作，之后進行專探施工，首先開展踏探工作，在進行相應(yīng)的設(shè)計，之后進行施工，基于水文地質(zhì)測繪和物探工作前提，對水文地質(zhì)鉆孔進行布置，只有將地質(zhì)施工設(shè)計工作充分做好，才能進行鉆探施工。

（2）用探采結(jié)合鉆孔，應(yīng)當(dāng)以勘探為主，同時結(jié)合探采科學(xué)合理的進行，滿足勘探工作需求，在對全面詳實的水文地質(zhì)資料獲取的同時，進行鉆探施工，滿足成井需求。

（3）只有全面了解和掌握鉆探區(qū)域水文地質(zhì)信息資料，才可以更好的進行水井鉆探施工，并在施工實際運用有效的措施，來對水文資料進行收集與評價，在成井工藝要求下進行成井。

2 鉆探工作的基本要求

（1）作為獲取水文地質(zhì)信息的重要技術(shù)手段，水文地質(zhì)鉆探發(fā)揮著十分重要的作用，必須要與地質(zhì)設(shè)計要求相滿足，實現(xiàn)地質(zhì)設(shè)計目的，所以要認(rèn)真遵循需要和可能的精神，在專探設(shè)計以及施工過程當(dāng)中，選擇更加優(yōu)異的方法與工藝，更好的滿足地質(zhì)設(shè)計要求。而且應(yīng)當(dāng)努力提高地質(zhì)施工設(shè)計準(zhǔn)確程度，以免最大程度避免由于不當(dāng)設(shè)計而引發(fā)新的損失[2]。

（2）專探工程施工過程當(dāng)中，必須要遵循高效、安全、優(yōu)質(zhì)、低耗質(zhì)量第一這一原則，來選擇應(yīng)用先進的鉆探技術(shù)方法，運用新的工藝，保證經(jīng)濟效益與質(zhì)量，而且，在強化全面質(zhì)量管理活動當(dāng)中，避免單一的要求進尺速度，對工程質(zhì)量成不利影響，或者不重視生產(chǎn)安全以及經(jīng)濟效益等。

（3）對于鉆孔各種原始數(shù)據(jù)詳細(xì)的記錄與整理，資料提交過程當(dāng)中必須要保證其準(zhǔn)確性，真實性與可靠性，發(fā)現(xiàn)弄虛作假行為應(yīng)當(dāng)嚴(yán)厲處理。

（4）作為水文地質(zhì)鉆探工作人員，在工作實際，應(yīng)當(dāng)認(rèn)真學(xué)習(xí)，嚴(yán)格按照操作規(guī)程進行操作，更好地保證水文地質(zhì)鉆探施工質(zhì)量。

3 水文地質(zhì)鉆探技術(shù)

（1）多工藝空氣鉆探技術(shù)。這種鉆探技術(shù)是通過壓縮空氣或者將還有壓縮空氣氣體混合物，當(dāng)做鉆探過程當(dāng)中循環(huán)沖洗介質(zhì)，為破巖機提供相應(yīng)的動力，并借助沖洗介質(zhì)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)進的一種技術(shù)手段?，F(xiàn)如今，隨著科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，此項狀態(tài)技術(shù)也獲得了極大提升，空氣鉆探技術(shù)目前已經(jīng)形成循環(huán)介質(zhì)、方式以及碎巖方法與應(yīng)用多工藝技術(shù)體系。

主要包括的特點體現(xiàn)在以下幾個方面：低密度介質(zhì)對于稅延效率提升有著非常重要的促進作用，還能使鉆頭得到有效冷卻，對巖屑進行清除，迅速的進行成為判斷，可以在不穩(wěn)定地層當(dāng)中對孔壁進行保護，避免對環(huán)境造成污染，對含水層以及低壓油氣層進行保護，促進產(chǎn)出率不斷提升，尤其是在一些嚴(yán)寒凍結(jié)層和干旱地區(qū)施工非常有利。同時也有利于露天礦爆破孔施工和抗滑錨固孔施工，硬巖鉆孔速度通過空氣潛孔錘進行轉(zhuǎn)進，氣舉反循環(huán)鉆，井孔最大直徑能夠達(dá)到2m～3m，而且可以進行井深兩千米的施工。

（2）多介質(zhì)反循環(huán)鉆探技術(shù)。這項鉆探技術(shù)是在鉆探施工過程當(dāng)中，與常規(guī)鉆探方法相比，循環(huán)介質(zhì)呈現(xiàn)相反的方向，反循環(huán)鉆一般應(yīng)用雙壁鉆具，液體和壓縮空氣是循環(huán)介質(zhì)的主要組成。鉆探工作開展過程當(dāng)中，主要利用雙壁主動鉆桿以及雙壁氣水龍頭和雙壁鉆桿內(nèi)外管環(huán)隙作為循環(huán)介質(zhì)來鉆到孔底，對孔底破巖器具進行驅(qū)動，并將巖心與巖屑，通過鉆桿中心通道來獲取巖樣與巖心。雙壁鉆具結(jié)構(gòu)是反循環(huán)鉆進具有的獨特特點，不必將孔內(nèi)鉆具提出，便能將地質(zhì)樣品進行獲取，證明這一方法優(yōu)點主要體現(xiàn)在，鉆進速度效率非常的高，用時較短，具有較低的勞動強度，同時具有較好的洗井效果，孔底比較清潔，能夠有效延長鉆頭使用壽命，可以同時進行轉(zhuǎn)進以及取樣，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效的良好效果，依照循環(huán)介質(zhì)的差異性，水利反循環(huán)以及空氣反循環(huán)是主要的反循環(huán)鉆探技術(shù)。另外還有液動沖擊回轉(zhuǎn)，鉆探技術(shù)和繩索取芯鉆探技術(shù)等，這些先進的技術(shù)手段在油氣井，地?zé)豳Y源以及水井地下水勘探過程當(dāng)中發(fā)揮著十分重要的作用。

4 項目概況

項目在興國縣梅窖鎮(zhèn)、杰村鄉(xiāng)、高興鎮(zhèn)、隆坪鄉(xiāng)、均村鄉(xiāng)、永豐鄉(xiāng)、城崗鄉(xiāng)、古龍崗鎮(zhèn)、興江鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)缺水村組實施水文地質(zhì)鉆探，查明地質(zhì)、含水層結(jié)構(gòu)及其參數(shù)，同時實施探采結(jié)合，解決缺水需求村組群眾的安全用水問題。

4.1 鉆進工藝與設(shè)備

（1）鉆進方法。采用以空氣為循環(huán)介質(zhì)的空氣潛孔錘全面鉆進。當(dāng)巖屑在孔內(nèi)沉淀較大或上返風(fēng)速達(dá)不到要求時，改為空氣泡沫潛孔錘鉆進。

（2）鉆探設(shè)備。①鉆機。選用石家莊宣化鉆采SL800A型鉆機及徐工集團XSL7/350型鉆機施工。②空壓機。鉆機配備美國壽力DWQ1200XXH型空壓機及阿特拉斯XATS1200型空壓機。為了滿足空氣潛孔錘正常鉆進所需空空氣能，另外，給空壓機配備了一個2m3儲氣缸。

4.2 鉆孔質(zhì)量要求

（1）鉆進方法采用空氣潛孔錘擴孔鉆進工藝。

（2）巖屑采取。①每進尺5m采取1個巖樣；遇斷層、裂隙含水層或地層巖性變化時則加密采樣。采樣量不少于0.50kg，滿足顆粒分析和鑒別地層要求。②巖樣洗凈后晾干裝袋，按要求編號；每袋填放標(biāo)簽，自上而下按次序裝箱。③鉆孔結(jié)束后，對巖樣進行拍照留檔。照片采用米格紙底圖，標(biāo)注回次、袋號、巖性、深度等信息。

4.3 鉆孔彎曲與測量

①鉆孔彎曲度：頂角偏差不超過1.5°/100m。②終孔后測量頂角和方位角。

4.4 簡易水文地質(zhì)觀測

①在提鉆后以及下鉆前進行相應(yīng)的觀測，并對水位進行測量，時間間隔控制在五分鐘。②如果鉆進過程當(dāng)中遭遇溶洞漏水以及涌水、鉆具陷落、返漿顏色變化等現(xiàn)象，應(yīng)及時記錄其孔深。

5 孔深誤差的測量與校正

①終孔過程當(dāng)中測量孔深，控制誤差在1‰不需要對孔深進行修正。②利用鋼卷尺進行測量，并做好相應(yīng)的校正工作。③校正終孔，現(xiàn)場監(jiān)測由水文地質(zhì)編錄員來完成。

6 成井工藝要求

（1）井身結(jié)構(gòu)。開孔口徑不小于Ф350mm，鉆進至基巖5m后下入Ф325mm（螺旋鋼管），管外注水泥漿3m封閉，上部用粘土充填。在基巖鉆進過程中，遇構(gòu)造帶破碎嚴(yán)重，須下入護壁管（濾水管），終孔口徑不小于Ф150mm。

（2）測井?dāng)?shù)據(jù)采集。①測井前，應(yīng)保證探頭在鉆孔中順暢無阻。②除現(xiàn)場直接記錄在計算機內(nèi)的原始數(shù)據(jù)外，并及時準(zhǔn)確的填寫其他原始數(shù)據(jù)。③涂改原始數(shù)據(jù)過程當(dāng)中，必須要保持原字跡依然能夠識別。④各種方法探管回程差不應(yīng)當(dāng)有正值出現(xiàn)，并應(yīng)當(dāng)將相應(yīng)的記錄工作充分做好，深度回程差應(yīng)當(dāng)在1‰以下，如果回程差超過1‰時，必須要將原因及時調(diào)查，同時重新開展測量。⑤儀器在規(guī)定測程范圍內(nèi)實際測量值的誤差不得超過±5%，不同物性曲線有矛盾存在時，應(yīng)當(dāng)將檢查測量工作充分做好，相同測量技術(shù)條件下，控制在5%誤差以下，無特殊情況所有方法應(yīng)在提升電纜時連續(xù)記錄，分段測量時，銜接處應(yīng)在20m以上。（6）測井結(jié)束后，應(yīng)及時提交鉆孔測井綜合成果圖及其它有關(guān)圖表，測井綜合成果圖包括測井曲線和解譯計算成果。

（3）下管。①下管兒過程當(dāng)中，被下管的深度進行確定，同時還應(yīng)當(dāng)明確過濾管的長度以及具體安裝位置，依照下管先后秩序，對每根井管進行丈量，并做好排列工作，進行相應(yīng)的編號，保證下管深度符合要求，科學(xué)合理的安裝過濾管。②認(rèn)真檢查每根井管，保證其質(zhì)量。③全面檢查下管工具與設(shè)備，確保其使用質(zhì)量。④加強統(tǒng)一指揮，彼此配合，科學(xué)規(guī)范的操作，當(dāng)遇到阻力時，不可猛墩強提，經(jīng)緩慢提動、轉(zhuǎn)動處理后仍下不去時應(yīng)將井管提出，處理障礙后再下管。⑤井管下完后，要將管柱吊直，并在孔口將其扶正、固定。

（4）填礫。①填礫前應(yīng)將填礫設(shè)計工作充分做好，對于濾料規(guī)格與質(zhì)量認(rèn)真檢查。②按填礫設(shè)計高度計算用量，現(xiàn)場備足濾料，做好相應(yīng)的記錄工作。③通過孔口井管周圍均勻的進行填礫，不應(yīng)當(dāng)填入過程當(dāng)中在同一方位進行。④填礫時，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)測量孔內(nèi)填礫面高度，有堵塞問題發(fā)生時，應(yīng)當(dāng)通過有效的措施來進行消除，并做好回填工作。⑤濾料回填到相應(yīng)位置時，開展止水以及管外封閉，對于填礫面位置再次進行確定，如果存在下沉情況，必須要回填到相應(yīng)位置。

（5）止水與封孔。①止水材料應(yīng)具有良好的隔水性能，無毒、不污染水質(zhì)。②止水部位應(yīng)選擇在良好隔水層處，隔水層厚度不應(yīng)小于5m～10m。③封孔應(yīng)采用粘土球或水泥漿管外封閉止水，止水物厚度宜大于5m。

（6）洗井。抽水試驗前，將深井泵置于洗井段位置，以反復(fù)關(guān)停水泵，震蕩水位降深方法清洗鉆孔，直至水清砂凈。

（7）抽水試驗。①抽水試驗按照《水文地質(zhì)調(diào)查規(guī)范（1：50000）》（DZ/T0282-2015）、《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50027-2001）、合同要求及本項目工作方案執(zhí)行。②正式抽水試驗前要做試抽和穩(wěn)定水位觀測，必須有相關(guān)數(shù)據(jù)記錄。③采用單孔穩(wěn)定流法試驗，按三個落程先大后小進行，最大降深值根據(jù)水文地質(zhì)條件和抽水設(shè)備能力確定，其余兩次降深值分別為最大降深值的2/3和1/3。最大降深穩(wěn)定延續(xù)時間基巖含水層不少于8h～16h，中砂、細(xì)砂和粉砂含水層不少于16h，中小降深穩(wěn)定延續(xù)時間可為8h～12h，穩(wěn)定時間內(nèi)孔水位波動值不超過3cm。當(dāng)水量很小或水位降不下時，可作一次降深，必須要保持24h的穩(wěn)定時間，不能滿足抽水孔水位時，應(yīng)當(dāng)開展最大降深非穩(wěn)定流試驗。根據(jù)視s-lgt曲線確定延續(xù)的抽水時間。④穩(wěn)定流抽水試驗在開展過程當(dāng)中，應(yīng)符合涌水量以及水位穩(wěn)定性，保持一定范圍內(nèi)波動不應(yīng)當(dāng)有持續(xù)下降以及上升趨勢，水位波動范圍應(yīng)當(dāng)控制在平均降深值的1%（降深10m以內(nèi)，主孔水位波動值應(yīng)不超過3cm，觀測孔不超過2cm），涌水量波動值不能超過平均流量的3%。試驗過程中，要密切注意附近水點、地面及建筑物變化情況。⑤在抽水試驗穩(wěn)定時間內(nèi)，不得任意改變柴油發(fā)電機組變頻器頻率大小或抽水設(shè)備的運行狀態(tài)。（6）抽水試驗后，應(yīng)檢查孔深，沉淀物不得淤塞進水孔段；應(yīng)及時整理，提交抽水試驗綜合成圖表。

7 原始資料及鉆孔技術(shù)檔案要求

（1）所有鉆孔鉆探試驗結(jié)束后，均應(yīng)提交單井成井報告，并提交以下原始資料：鉆孔施工設(shè)計書、鉆孔開工審批表、鉆探班報表、鉆孔地層描述表、地質(zhì)鉆孔巖心編錄表、鉆孔終孔通知書、鉆孔井管排管記錄表、鉆孔井管安裝記錄表、鉆孔填礫記錄表、鉆孔止水封閉記錄表、鉆孔洗井記錄表、抽水試驗觀測記錄表、鉆孔測井野外工作記錄表、鉆孔測井解譯記錄表、鉆孔測井曲線、鉆孔測井解譯報告、鉆探事故報告表、鉆孔施工小結(jié)、鉆孔基本情況表、鉆孔綜合柱狀圖表、鉆孔質(zhì)量檢查驗收記錄表。

（2）鉆探班報表過程當(dāng)中，通過碳素筆做好相應(yīng)的記錄，并有相關(guān)負(fù)責(zé)人簽字交班。

（3）地質(zhì)鉆孔巖心編錄表內(nèi)容必須齊全，巖性描述規(guī)范，巖屑粒度大小比例觀測準(zhǔn)確。總之，此次水文地質(zhì)鉆探工作的開展，滿足了找水打井工作要求，提高了鉆探效率，保證了鉆探工作質(zhì)量。并對水井進行不同流量的多次抽水檢驗，出水量60m3/h時，井水約50min變?yōu)榍宄?，出水?0m3/h時，井水約20min變?yōu)榍宄?，該井完全達(dá)到供水要求。