潜孔锤钻进在黔南、黔西南旱区应急找水中的应用

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1、潜孔锤钻进在黔南、黔西南旱区应急找水中的应用张孟才刘光荆卉李彪黑龙江省九O四水文地质工程地质勘察院黑龙江哈尔滨150027摘要：介绍了潜孔锤钻进方法在黔南、黔西南旱区应急找水中的应用实例,重点阐述了气动潜孔锤的岩溶区钻进工艺。实践证实，气动潜孔锤钻进效率高、成井快，对含水层无污染，在地层满足钻进条件时是应急抗旱钻井中的首选钻探方法。关键词：潜孔锤钻进；旱区；应急找水；效率高2009年5月至2010年4月，由于持续少雨、高温，致使我国西南多个省份呈现不同程度的干旱灾害。贵州省出现秋、冬、春连续干旱天气，为80年一遇的

2、特大旱灾，其中黔南州、黔西南州受灾最重，人民群众生产、生活用水严重短缺。在全国支援西南抗旱、保民生促发展等工作全面开展之际，国土资源部根据国务院批示由中国地调局下达木项目。我单位自2010年3月末进入灾区，至5月29日探采结合井施工结束，历时2个月，钻探总进尺13594.5m,圆满完成了应急抗旱任务。1工程概况1.1区域地质区内范围较大，具有多种地貌形态，出露地层除部分有缺失外，从前震旦系至第四系地层皆有分布，累计最大厚度约为15000mo各时代地层的平面分布以三叠系最广，其次为二叠系，石炭系和泥盆系，其他各系地层

3、分布面积较小。就岩性而论，除见有少许二叠系峨眉山玄武岩和前震旦系板溪群的轻变质岩系外,其余均为海相或陆相沉积，以碳酸盐岩类分布面积最广（包括夹层在内）占区内总面积的80%左右；其次为碎屑岩，占总面积的18%左右，第四纪的松散沉积物，则零星分布于各地。1.2场地地层条件场地内基岩上部大多覆盖有粉质粘土、卵石、碎石层，受岩溶及地下水冲刷影响，大部份基岩面高低不平，套管难以完全下到孔底，套管底部漏磴、漏浆现象非常严重。受岩层的产状、构造及溶沟、溶洞等因素的影响易造成套管、钻具弯曲和偏孔。地层破碎、溶洞发育U多有充填物，可

4、能引起塌孔、掉块、埋钻等钻探中常见的孔内事故。2钻进工艺方法潜孔锤钻进能大幅度提高坚硬岩石的钻进效率，比-•般冋转钻进提高几倍到十几倍[1-2],同吋采用气动潜孔锤进行钻进不需要使用泥浆作为循环介质有效减轻了泥浆对含水层渗透性的影响，可以进一步提高成井质量[3-4],目前国内外都在加强对这种钻进方法的研究，并逐步扩大其使用范围[5-6]o鉴此，本次应急打井确定以潜孔锤钻进为主，同吋结合当地地质条件及抗旱打井要求，共调动了适合不同地貌单元作业的不同性能的钻探设备共计18台套,型号有dbJ-560/空气潜孔锤、长探JY

5、-300型、动力头钻机/空气、XY-4T型、SPJ・300型等多种型号。2.1钻进方法(1)基岩上部卵石、碎石层选择潜孔锤跟管钻进技术，开孔孔径?300mm,采用?300mm偏心钻头，跟?273套管护壁。当钻进完整岩石3-5m时，固井止水。下步钻进采用?254正循环潜孔锤钻头。如遇卵石层或卵石过人，套管无法跟进时，可加大孔径至?350mm,跟?325mm护壁管。钻穿卵石层或大卵石后可继续跟?273mm管钻进；如遇卵石旋转、滚动或卵石层过厚难以钻进吋，可改用灌注速凝水泥浆封固的办法。水泥浆的材料是：425普通硅酸盐水

6、泥。钻穿卵石、碎石层时套管要紧密跟进，防止井下砂石堆塌埋住钻具，护壁套管下至完整基岩。(2)当?273mm管外壁固井止水后，宜用?254mm正循环潜孔锤钻进，注意空压机风压、风量及钻孔排粉情况。当钻进遇到溶洞时，如果排粉通畅可继续采用正循环潜孔锤钻进，这时要增加排粉频率和排粉时间。如排粉不畅或不排粉要及时提钻改进钻进方法或釆取排风措施。钻进宜采用贯通式潜孔锤或反循环钻进技术；或采用下套管的方式保持排粉通畅。按贵州成井标准如果深度大于60m可直接下入护壁管?219mm无缝钢管。如果深度不够可用?254mm贯通式潜孔锤

7、钻进。直至达到深度60m以上，才能下?219mm管。(1)?219mm管下完后，主要依靠正循环潜孔锤钻进技术，采用?185mm锤头钻进，遇到溶洞或裂隙如排粉或排水正常可继续钻进，如排水排粉困难可增加排粉频率，如不排粉可采用贯通式反循环技术钻进，直至终孔。2.2正循环潜孔锤钻进工艺在黔南、黔西南岩溶区潜孔锤钻进施工中发现，采用正循环潜孔锤钻进在钻进效率、钻进深度等方面具有明显优势，但在构造发育层段优势渐劣，且钻进安全性较差。(1)钻进效率：钻机的钻进效率除地层因素外主要取决于空压机的风量，对于同一套地层相同型号的空压

8、机，以孔径?254mm为例由于正循环排粉排水通畅，冲击器做功充分钻进效率较高，区内钻进速率一般在6-10m/h；反循环由于受钻杆内径的限制排粉排水受制约，冲击器做功虽然正常但钻进效率较正循环低,一般在3-5m/ho(2)钻进深度：正循环潜孔锤钻机的钻进深度主要取决于空压机的压力，正常钻进每钻进10m需要消耗1个压。加上遇到水量大或漏风严重地段要大打折扣。故额