水文水井钻探

水文水井钻探水文水井钻探•目的和任务：•通过水文水井地质钻探取得地下水文地质资料，开发利用地下水。•在水文地质测绘、水文地质物探的基础上，进一步查明含水层的岩性、层次、构造、厚度、埋深、分布范围及水量、水质、水温等水文地质条件、特征和参数，解决和验证水文地质测绘和物探遥感工作中难以解决的水文地质问题，为评价和合理开发利用地下水资源提供可靠的水文地质资料和依据。成井后开采地下水，为工业、农业、林业、牧业、国防建设和人民生活提供生产生活用水。1、钻孔类型a）水文地质孔：•一般用于水文地质研究程度较低的普查地区，取得地质、水文地质相关信息。满足岩芯采取率、校正孔深、测孔斜、简易水文地质观测、原始编录、封孔等六项钻探工作指标，并作电测井校对，采取水、土（岩）样。•b)地质勘探孔：•一般用于水文地质勘查、勘探阶段。其目的除与水文地质孔相同外，须进行单孔及分层抽水试验。除满足地质孔的基本要求外，还需了解地下水的水位、水量、水质、水温等。1、钻孔类型•c)探采结合孔：•在满足水文地质勘探试验的基础上，结合供水需要将勘探孔改建成供水井。满足管井供水的水量、水质、含砂量、井径等要求。•d)观测孔：•有抽水试验观测孔和长期观测孔(简称长观孔)两种,应满足水文地质孔的基本要求。2、钻孔深度划分•钻孔划分为浅孔、中深孔、和深孔。•a)浅孔：钻孔深度小于或等于l00m的钻孔。•b)中深孔：钻孔深度介于100m到500m的钻孔。•c)深孔：钻孔深度大于500m的钻孔。3、典型钻孔(井)结构型式•一径成孔(井)•除孔口管外，一径到底，一道管柱的钻孔。这类钻孔通常用于较稳定的第四纪松散地层或基岩为主的水文地质钻孔、探采结合孔或观测孔。下入井管、过滤管并填砾孔之孔径一般应比井管直径大150～200mm。3、典型钻孔(井)结构型式•多径成孔(井)•具有两个或两个以上变径孔段的钻孔，即多次变径，并用一套或多套管柱的钻孔。通常是上部为第四纪松散层、下部为基岩或具有两个以上主要含水层的水文地质钻孔、探采结合孔。通常只在第四纪地层中下井管、过滤管并填砾或不填砾；基岩除破碎带、强烈风化带或岩溶地层需下管外，一般为裸孔。4、钻进方法分类•钻进方法分为三类，即取芯钻进、全面钻进、扩孔钻进。•a)取芯钻进:以采取柱状岩芯为目的的钻进方法与过程。取芯钻进主要有普通硬质合金钻进、针状硬质合金钻进、金刚石复合片钻进、金刚石钻进和液动冲击回转钻进等方法。•b)全面钻进:全面破碎孔底岩石的钻进方法与过程。全面钻进主要有冲击钻进、合金刮刀钻头钻进、牙轮钻进、气动潜孔锤正（反）循环钻进、气举反循环钻进、泵吸反循环钻进、液动冲击回转钻进、气动潜孔锤跟管钻进等方法。•c)扩孔钻进：在小口径钻孔的基础上，按成井需要进行加大口径的工作。主要有潜孔锤扩孔钻进、合金钻头扩孔钻进、牙轮钻头扩孔钻进等方法。5、钻进方法与工艺选择•应根据岩石的钻进特性以及孔径、孔深和施工条件，分别选择相适应的钻进方法。•基岩地层应尽可能采用一次钻进成井工艺施工；第四系地层，需全部取芯的钻孔，可采用小口径钻进取芯，大口径扩孔成井工艺；只需定深取样的钻孔，可采用局部取芯钻进工艺结合定深取样，一次钻进成孔；不要求取芯的钻孔，应采用不取芯钻进工艺施工，一次钻进成井。•在施工现场供水条件相当困难的情况下，应结合区域水文地质条件，在同一孔中，采用空气潜孔锤与空气反循环组合钻进工艺,上部孔段采用正循环潜孔锤钻进，下部孔段采用气举反循环钻进。9、施工准备与开孔施工准备：•1、确定孔位•应根据地质（项目）设计要求，由地质(物探)、钻探技术人员到现场确定孔位。在满足施工的条件下，尽可能不占或少占耕地。•应了解施工现场地下电缆、管道以及地面高压电线分布情况，钻孔距离地下埋设物的安全距离应＞5m。钻塔外边缘距高压线路的安全距离应大于塔高的2倍。•施工现场应保证“三通一平”(水、电、路通，场地平整)，并要求在钻塔起落范围内不得有障碍物。9、施工准备与开孔•修建地基：•修建时必须考虑到地形、风向、雨季洪水和周边崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害环境条件的的影响，并采取相应的安全措施。•地基必须平整、坚实，须采用填土修建时，必须进行打桩、夯实；塔基填方面积不得大于塔基的1/4，且不宜在钻孔附近；深孔或在沼泽地区施工时，塔角和钻机底座地基宜采用水泥墩加固。9、施工准备与开孔•制订钻孔生产计划措施：•开钻前由地质和钻探部门共同下达钻探设计书，机台应按照设计书要求，制订出完成任务的计划和措施，并对泥浆材料、砾料、井管、钻具、油料等做相应准备。•对现场的安全措施和设备安装以及测量仪表等进行检查、试车，符合安全要求后才准开钻。9、施工准备与开孔•开孔：•1、回转钻进开孔：应采用短钻具和轻压慢转的方法钻进，遇松散层可用优质泥浆护孔，对水龙头和高压胶管要用绳索牵引或用导向装置将其扶正，钻进过程中要用升降机将主动钻杆吊直，防止主动钻杆倾斜、摆动。•2、冲击钻进开孔：首先将钻具吊起对位，找正钻孔中心，开挖孔口坑，然后将钻具下放到孔口坑内，用短冲程、单冲次冲击钻进，放绳要准确、适量，保持钻具垂直冲击钻进，防止钻具摆动伤人和导致孔斜。•3、开孔钻进时必须采取护孔和防斜措施，防止孔口塌陷和确保钻孔垂直。在易塌的表土层开孔，可以用粘土投入孔内护壁，待钻穿易塌表土层后，下入孔口管，其底部和四周用粘土围填、捣实，不得有渗漏。•4、开孔钻进深度，一般应超过正常钻进所用粗径钻具长度后，才准改用正常的工艺钻进。11、全面钻进之一钢丝绳冲击钻进11、全面钻进之一钢丝绳冲击钻进钻头的选择和使用：•1、根据不同岩性可以采用钻杆连接钻头冲击或肋骨抽筒冲击两种形式。见下表。•2、在粒径较大的砂卵砾石层、漂砾及风化基岩中钻进，选用冲击钻头钻进配合抽筒捞渣；粘土及粒径小的砂、卵砾石层选用肋骨抽筒钻进，结合捞渣进行。•3、冲击钻头底部形状有一字形、工字形、十字形和圆形，根据地层情况选用。其口径规格有305mm、350mm、400mm、450mm、508mm、550mm、610mm等。•4、肋骨抽筒按其镶焊的肋骨片形状分为菱形、梯形和圆形，按地层选用。其口径规格为219mm、273mm、340mm、406mm、473mm等。•5、钻头（或肋骨抽筒）与冲击钻杆用螺纹或法兰盘连接，钻杆上端与钢丝绳相连，钻具上加系保险绳。11、全面钻进之一钢丝绳冲击钻进不同地层适用的钻具型式地层性质钻具型式粘土或半胶结地层底出刃菱形或圆圈梯形肋骨抽筒砂、砾、砂卵半胶结地层圆钢肋骨钻头松散砂砾、卵石地层梯形肋骨抽筒（可采用密集双层）砂、卵砾石地层圆钢加焊肋骨钻头卵砾石、漂石、风化基岩带副刃十字形冲击钻头11、全面钻进之一钢丝绳冲击钻进•钻进参数选择：•1下钢丝绳冲击钻进，孔内泥浆应保持充满至孔口，以保护孔壁，最低不得到孔口管以下。•2、地层越硬，冲击钻头底刃单位长度上所需冲力越大，冲击高度越大；冲击高度加大时，冲击频率相应减小。不同地层的参数选择见下表。11、全面钻进之一钢丝绳冲击钻进钢丝绳冲击钻进技术参数选择表钻头类型技术参数地层性质技术指标肋骨抽筒冲击高度mm黏土、砂层500~750砾、卵石层750~1000冲击频率次/min黏土、砂层45~50砾、卵石层40~45回次进尺m黏土、砂层0.5~0.6砾、卵石层0.4~0.5单位孔径钻具重量Kg/cm黏土、砂层、砾、卵石层20~30冲击钻头冲击高度mm黏土、砂层750~1000砾、卵石层冲击频率次/min黏土、砂层40~45砾、卵石层回次进尺m黏土、砂层0.2~0.4砾、卵石层单位孔径钻具重量Kg/cm黏土、砂层、砾、卵石层35~5011、全面钻进之一钢丝绳冲击钻进•钻进注意事项：•1、钻进时应根据进尺快慢均匀松绳，勤松少放，保持钻具处于垂直状态。孔内钢绳摆动太大时，须经调整，方可继续钻进。•2、停钻时，应将钻具提出孔口或提至安全孔段，不得停放在孔底。•3、发现孔壁不规则、孔径不圆、孔底不平时要及时采取处理措施，修整合格后才能继续钻进。•4、勤提钻、勤捞渣，回次时间不得过长，一般半小时左右为宜。11、全面钻进之二刮刀钻头钻进•钻头的选择和使用：•1、用于不取芯全面钻进的刮刀钻头有双翼、三翼、四翼等类型，最常用的是三翼刮刀钻头。另外还有头部为阶梯型的锥形钻头、矛式钻头、塔式钻头等。•2、一般刮刀钻头适用于可钻性1~4级的松软岩层，以不同结构形式并镶焊高强度切削具的钻头，亦可用于5~7级的中硬岩层。11、全面钻进之二刮刀钻头钻进•钻进参数选择：•1、钻压：刮刀钻头的钻压以单位长度钻头直径的压力(N/mm)表示，应根据岩石性质、钻孔口径、钻头类型、钻具组合等综合因素合理确定。一般可钻性1~4级的岩石120N/mm~160N/mm，5~7级岩石为150N/mm~200N/mm。•2、转速：根据岩石的可钻性和完整度以及钻头直径等条件确定，一般为150r/min~300r/min。•3、泵量：应根据钻孔口径、钻进速度及孔壁情况进行选择，一般150L/min~800L/min。11、全面钻进之二刮刀钻头钻进•钻进注意事项：•1、钻进时应使用钻铤加压，总质量应超正常钻压的30%。•2、注意检查钻头水眼畅通情况和钻头侧刃磨损情况，不合格钻头严禁使用。•3、保持冲洗液性能良好,使孔内清洁、孔壁稳定，防止卡、埋钻事故发生。11、全面钻进之三牙轮钻头钻进•钻头的选择与使用•1、水文水井钻探用牙轮钻头类型、品种很多，其规格、质量和技术要求应符合DZ/T0056标准的有关规定。•2、应根据岩石性质、钻孔口径等合理选择牙轮钻头的种类。一般中硬以下岩石选用铣齿牙轮钻头；中硬以上岩石选用镶齿牙轮钻头；坚硬岩石还可以选用与牙轮钻头类似的滚刀钻头钻进。钻头类型，钻头结构见表。11、全面钻进之三牙轮钻头钻进•钻进参数选择：•1、钻压：根据所钻岩层需要的破碎强度值，并结合设备能力、钻具强度等安全因素合理选择。一般钻压用钻头直径单位长度受的力表示，中硬以下较软岩层用铣齿钻头的钻压为1kN/cm~3kN/cm;中硬以上较硬岩层用镶齿钻头的钻压为3kN/cm~4kN/cm。•2、转速：钻头回转线速度以0.8m/s~1.5m/s为宜，遇卵砾石层或严重破碎地层可降低到0.6m/s；地层完整、硬度较低、钻孔较浅时可采用快速。通常口径转速70r/min~200r/min;大口径转速30r/min~60r/min。•3、泵量：以满足冲洗液上返速度0.1m/s~0.5m/s为宜，条件允许时取大值。11、全面钻进之三牙轮钻头钻进•钻进注意事项：•1、使用前认真确认牙轮钻头类型、规格与所钻地层和口径是否相适应。•2、钻头必须保证水眼通畅、轮齿完好、转动灵活、无焊接缺陷。•3、下钻、加压、给进操作时要平稳，回转中不得有较大的冲击现象。•4、每次提钻后要把牙轮钻头和钻具丝扣清洗干净，并进行必要的润滑保养，下钻时丝扣要涂油、上紧。•5、为防止孔斜，应在最下一根钻铤上加设2~3个扶正器，并掌握好软硬互层钻进的操作。11、全面钻进之三牙轮钻头钻进•牙轮空气钻进：•1、牙轮钻进采用空气介质时，应将钻头冲洗液通道面积扩大2~4倍，并在管路中加装逆止阀和减震器。•2、孔口必须安装密封导流装置，将孔内上返的气流和岩粉用管路引至下风口15m外，并通过水雾或布袋除尘。•3、每回次钻进应在钻具下放至距孔底2m~3m处开始送风，慢速回转钻具至孔底。提钻前先停止钻具回转，继续送风排渣，孔底干净后再停风提钻。•4、送风管路应安装压力表、风量表、温度计等，以便同原有钻进参数仪表配合判断孔内情况。•5、钻进所需风量由上返风速要求确定。正常钻进上返风速需达到15m/s~25m/s才能保证排渣顺畅，如地层含水排渣困难时，需注入泡沫剂辅助排渣。•6、为了获得较大上返风速有利排渣，应尽可能选用较大直径的钻杆。一般150mm~220mm口径钻孔选用89mm~140mm钻杆；250mm~310mm口径钻孔选用114mm~273mm钻杆。11、全面钻进之四气动潜孔锤钻进•空气潜孔锤钻进技术是多工艺空气钻进技术的一个主要组成部分，它是把压缩空气既作为洗井循环介质，又作为