冯 涛
（邯郸市水利水电勘测设计研究院，河北，邯郸，056000）
【摘 要】水文地质钻探，由于其设备复杂沉重、成本昂贵、施工技术复杂且工期长，对整个勘查的完成、勘查项目的投资均起决定作用。本文主要探讨水文地质钻探的基本任务 、水文地质勘探钻孔的布置原则及钻探工作的基本要求，并且深入研究了水文地质钻探技术的多种方法。
【关键词】水文地质钻探；钻探技术
水文地质钻探是直接探明地下水的一种最重要、最可靠的勘探手段，是进行各种水文地质试验的必备工程，也是对水文地质测绘、水文地质物探成果所作地质结论的检验方法。随着水文地质调查阶段的深入，水文地质钻探工作量在整个勘查工作中占有越来越重要的地位。
1 水文地质钻探的基本任务
（1）揭露含水层，探明含水层的埋藏深度、厚度、岩性和水头压力；查明含水层之间的水力联系。
（2）借助钻孔进行各种水文地质试验，以确定含水层富水性和各种水文地质参数。
（3）通过钻孔（或在钻进过程中）采集水样、岩土样，以确定含水层的水质、水温和测定岩土的物理力学和水理性质。
（4）利用钻孔监测地下水动态或将钻孔作为供水井。
2 水文地质勘探钻孔的布置原则
（1）布置钻孔时要考虑水文钻探的主要任务，应明确是查明区域水文地质条件，还是确定含水层水文地质参数、寻找基岩富水带、评价地下水资源或进行地下水动态观测；主要任务不同，钻孔布置方案必然有所区别。
（2）布置钻孔时要考虑“一孔多用”，如既是水文地质勘探孔，又可保留作为地下水动态观测孔；或者既是勘探孔，又可留用为开采井。
（3）无论是查明水文地质条件、求取水文地质参数，还是进行地下水动态观测，在确定其钻孔位置时，均应考虑其代表性和控制意义。
（4）为分析、认识区域水文地质条件的变化规律，水文地质钻孔应布置成勘探线的形式。
3 钻探工作的基本要求
（1）水文地质钻探是以获取准确可靠的水文地质资料，满足地质设计要求，达到地质设计目的进行的，因此，要本着需要与可能的精神，在进行钻探设计和施工中采取切实可行的最优方法与工艺，满足地质设计要求。
（2） 在钻探工程施工的全过程中，都要始终贯彻“优质、高效、低耗、安全”和“质量第一”的原则，推广应用钻探新设备、新方法、新工艺，提高经济效益。同时，在加强全面质量管理的活动中，既要反对单纯追求进尺，忽视工程质量的倾向，也要反对忽视安全和不注重经济效益，片面追求脱离实际可能或超越规程规范的技术要求。
（3）要搞好钻孔各项原始资料的记录与整理工作。提交的资料必须真实、准确、可靠，对伪造钻孔原始资料数据者，必须严肃处理。
（4）从事水文地质及水井钻探的全体人员，必须认真学习和严格遵守本规程。但本规程中有些条款只是一般性和原则性的规定要求，在贯彻执行时允许施工单位依据具体情况制订实施细则或补充规定。
4 水文地质钻探技术
4.1多工艺空气钻探技术
空气钻进是指用压缩空气或含有压缩空气的气液混合物作为钻进时的循环冲洗介质，或者既用其作为破岩机具的动力，又兼作冲洗介质的一种钻进工艺方法。近几年来发展很快，技术成熟，逐渐形成包括循环介质、循环方式、碎岩方法和应用领域的多工艺空气钻进技术体系。
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4.2多介质反循环钻探技术
反循环钻进就是指钻探过程中循环介质同常规钻探方法的循环方向相反，反循环钻进一般采用双壁钻具，循环介质主要分为压缩空气和液体两种。钻进过程中，循环介质经过双壁气水龙头、双壁主动钻杆、双壁钻杆内外管环隙到达孔底，驱动孔底破岩器具破碎岩石，并携带岩心及岩屑经钻杆的中心通道到达地表的岩心或岩样的收集装置。
由于反循环钻进具有独特的双壁钻具结构，无需提出孔内钻具就能获取所需的地质样品，决定了该方法具有如下优点：时间利用率高，钻进效率高，劳动强度低，洗井效果好；孔底清洁，钻头寿命长，实现了钻进、取样同时进行，达到了优质、高效的目的。根据循环介质的不同，反循环钻探技术主要分为空气反循环和水力反循环。
4.3绳索取心钻探技术
绳索取心钻探技术是一种应用较广泛的地质取心钻探技术，该技术对地层适应性广。勘探所1973年首次研制成功用于岩心钻探的绳索取心钻具，后续逐步开发出多种系列产品，水文水井绳索取心钻具系列，坚硬“打滑”地层用绳索取心钻具系列，用于深孔的重型绳索取心钻具，松软破碎地层及煤系地层的绳索取心半合管钻具系列和绳索取心塑料三层管和超前管钻具等，与此同时，还开发了与其配套使用的钻头、扩孔器等，大大提高了我国金刚石钻探的技术水平。
为了满足新一轮地质大调查地质钻探需要和进一步提高我国地质钻探综合水平而采用的一种新型钻探技术—组合钻探技术迎运而生，将空气反循环连续取样、水力反循环连续取心及绳索取心钻探技术有机结合起来，采用一套钻杆和辅助器具就能完成，达到了因地施钻，满足了地质要求，提高了钻探效率，降低了钻探成本。该项技术可较好地用于水文地质孔勘查与固体矿产勘探；同时我们还在继续开发复杂地层中深孔使用的绳索取心配套钻具等。
4.4液动冲击回转钻探技术
液动潜孔锤钻探技术是在回转钻进的基础上增加一个利用洗井液驱动的液动潜孔锤，它可产生具有一定冲击能量和频率的载荷，从而可大幅度提高５级以上地层钻探效率，克服金刚石钻进“打滑”问题，在岩心易堵塞的破碎岩层中延长回次进尺。勘探所先后开发出六个系列３０多个规格的液动潜孔锤，如正作用系列、双作用系列、绳索取心系列、水文水井钻系列、液气两用系列，目前仍在开发深井用液动锤及喷反系列液动锤等。
中国大陆科学钻探是国家重点工程项目，它的实施从钻探技术的角度来看将是全面检验和提高我国钻探技术水平的一个极好的机会，其2000m先导孔及主孔施工采用了具有中国特色的先进技术：螺杆马达/液动锤/金刚石取心钻进工艺方法。勘探所研发的YZX127液动锤已成为CCSD主孔不可缺少的钻探器具，目前正在3000多米的主孔中发挥着主导作用。
综上所述，我所从1958年起率先开始液动潜孔锤技术研究，经过几代人不懈努力，在理论和技术上有新的突破的同时，积极进行科技成果的转化与应用，使其应用领域进一步拓展。近年来液动冲击回转钻探技术已应用于地下水勘查、水井与地热、油气井、地质岩心钻探、水下爆破及工程地质勘察等领域，且在推广应用中能取得良好的效益。
4.5受控定向分枝孔钻探技术
受控定向钻探技术就是采用孔底马达和必要的弯接头或弯外壳控制方向沿设计的轨迹进行钻进，来达到预定的靶区内，该钻探技术可在一个主孔的不同深度、不同方向钻出多个分枝孔，可大大提高钻探效率，节约成本，提高钻孔的综合利用率。
受控定向多分枝孔钻探技术用于开发地热及水文水井钻探等方面，能较好的扩大地热井及水井的采集面积，丰富水源的水量；在涉临枯竭的水井中，可以在同一主井实施放射状水平井，以提高水井的采取率及延长使用寿命，使枯井起死回生；对接连通井技术可将地下干热岩转换成地热，以充分发挥地下能源的有效作用，为民造福。
论文作者:冯涛
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年8月供稿
论文发表时间:2015/12/4
标签：水文地质论文; 水井论文; 钻孔论文; 技术论文; 绳索论文; 含水层论文; 地质论文; 《工程建设标准化》2015年8月供稿论文;