水文水井鉆探技術綜述

許怡萍（中煤科工集團西安研究院有限公司 陜西 西安 710077）

一、水文、水井鉆探的目的及分類

為了獲得水文地質資料和開發(fā)地下水所進行的鉆探工作，稱為水文水井鉆探。根據(jù)鉆探的目的，有些孔為了獲取水文地質資料，這樣的鉆孔稱水文地質孔或水文勘探孔，簡稱水文孔。而另一些直徑大的井，目的是為工農(nóng)業(yè)供水，這樣的井叫做供水井。因此，水文水井鉆探可以分為水文鉆探和水井鉆探。

1.水文鉆探

水文鉆探是以查明地下水的埋藏條件，運動規(guī)律，水質、水量以及水溫等水文地質規(guī)律為目的的。達到普查、勘探地下水的儲量，為合理的開發(fā)利用、保護或補給地下水提供所需的資料。以所處的水文地質勘探階段、性質的不同，水文孔又分為以下幾類：

（1）水文地質普查孔（簡稱水文地質孔）

（2）水文地質勘探孔（簡稱勘探孔）

在普查后已初步掌握地層、構造等情況的基礎上，著重了解地下水的水量、水位、水質、水溫等情況。為合理開發(fā)地下水及正確評價地下水而進行的工作，這就需要分層觀測，分層抽試，單、群孔抽水等，借以達到正確劃分含水層的組、段，地下水流向，補給關系，地下水下降漏斗等。

（3）探采結合孔

在取得水文地質資料的基礎上，為了合理開發(fā)地下水，進一步了解水文地質情況，同時考慮工農(nóng)業(yè)急需，將已取得資料的孔（或取得部分資料）移交生產(chǎn)部門使用，作為開發(fā)井，同時在開采生產(chǎn)中進而取得地下水的資料。這樣的孔既要滿足收集水文地質資料的要求又要滿足開采生產(chǎn)對水質、水量、衛(wèi)生以及永久開采的要求。

2.水井鉆探

為了供水的需要而進行的鉆鑿管井的鉆探工程稱水井鉆探。水井鉆探所形成的孔徑大，因此稱井。下井管專為供水的井稱供水管井。隨著大氣水、地表水、地下水的“三水”統(tǒng)管工作的發(fā)展，水井鉆探已超出了供水范圍，它與地下水的補給、污水的排除、城市地面沉降與回升等工程聯(lián)系起來了。

二、水文、水井鉆探的特點

1.地層復雜

水文鉆探大多工作在第四紀的卵礫層、砂層、粘土層或基巖裂隙層。這些地層給鉆探工作帶來的問題是塌坍、漏失和不易取芯等。故稱為“復雜地層”，即發(fā)生事故多，效率低，鉆進和采芯都困難的地層。

2.鉆孔結構復雜

由于要獲得分層水文地質資料，就要求切斷各含水層之間的水力聯(lián)系。因此，下入套管的層次多；鉆孔直徑大；止水要求嚴格；井身結構復雜。

3.鉆進方法多

由于地層復雜，即使在一個鉆孔中，往往會遇到迥然不同的幾種地層，因此，使用多種鉆進方法。

這個試探法通過較大的閾值來過濾掉噪聲使每個臺站的P波記錄初始化成一個新的質點濾波。由于可以根據(jù)被另一質點濾波追蹤的現(xiàn)有事件進行局部監(jiān)測，因此有必要對單個度量進行新的初始化。這個度量的自然選擇是P ［z｜］，即觸發(fā)臺站的測量可由現(xiàn)有事件解釋的概率。我們可以根據(jù)單個臺站的似然函數(shù)（公式12）直接計算出這個度量。然而在這種情況下確定Aexp是非常重要的，因為它涉及計算多個波前干擾的加性效應。在這里我們提出了另一種可替代的度量，可以加快計算的速度。這種度量是由現(xiàn)有任何事件和最大概率時的閾值引起的震動的概率，公式如下：

4.設備型式多

由于鉆進方法多，要求鉆進設備與之相適應。因此，當前水文地質水井鉆探所用的設備類型繁多。

5.勞動強度大

由于水文地質水井鉆探孔徑大，破碎巖屑多；因此，給鉆探工人增加了勞動強度。

三、水文、水井的鉆孔結構

1.水文孔下入孔內套管的類型

下入孔內的套管類型綜合起來有五種：孔口管；導向管；開采管；過濾管；技術套管。

2.水文與水井鉆孔結構

水文、水井鉆孔結構是高效施工和優(yōu)質鉆進的前提，也是獲取完整的水文地質資料的保證。在相同的地層條件下，由于鉆孔的功用不同，可以設計出不同的鉆孔結構；而一個優(yōu)良的鉆孔結構設計，可以適應相當范圍的地層條件。因此，鉆探技術水平的高低，也反映在鉆孔結構設計上。

（1）水文地質普查鉆孔的結構

水文地質普查鉆孔要求全孔取芯，終孔直徑一般為110 mm巖芯采取率不低于75%，直徑127mm的套管是做為必要的護孔管。井口管直徑 146mm的套管或更大。

（2）水文地質勘探鉆孔的結構

水文地質勘探孔主要是獲得水文地資料。 因此，鉆孔必須進行抽水試驗，要求濾水管直徑不小于108 mm。

（3）探采結合鉆孔的結構

探采結合孔其特點是既要滿足勘探鉆進的要求，又要考慮成井的需要。探采結合鉆孔的濾水管多采用直徑146 mm或更大的濾水管。上部井管應根據(jù)下入井內的深井泵體直徑的要求而定。一般井管直徑比深井泵公稱尺寸大一級。

（4）水文地質長期觀測鉆孔的結構

水文地質長期觀測鉆孔的任務是在取得水文地質資料后，要進行長期的監(jiān)測地下水的活動情況。因此，水文地質長期觀測鉆孔要有較好的成井工作，鉆孔結構要設計得合理。

（5）供水水井的井身結構

供水水井在井徑上要求要大一些，其管外止水密封采用永久性的封固。 供水水井由于用戶要求不一，使用的目的也各異，井管種類繁多。因此，在設計井身結構時都應加以考慮。

①淺供水井（淺井）：淺供水井是指深度在60m以內的農(nóng)田灌溉井。井徑一般大于400mm的口徑，井管采用鑄鐵管、混凝土管等。井身結構多為一徑到底。

②中深供水井的結構：當井深超過l00m、小于300m時稱中深井。井管以鋼管、塑料管和鑄鐵管居多；井管內徑多在200—300 mm。

③深供水井的結構：超過300 m的供水井稱深井。多用于城市供水、工業(yè)供水和一些淺部地下熱水的水井。這種井要求管外嚴格牢固地密封，且中間采用多層的技術套管，結構比較復雜。

④基巖水井的結構：當開發(fā)基巖中水時，必須將上部地表水或第四紀的含水層加以封隔，以保護基巖中水質和量。

結束語

水文水井鉆探是勘探和開發(fā)地下水的重要手段。無論輕重工業(yè)、水電工程、礦山開采、農(nóng)田灌溉、國防交通等都要查明地下水的埋葬條件，活動規(guī)律和含水層的性質、水量，以便充分利用地下水資源為經(jīng)濟建設服務。

[1]許劉萬,曹福德,葛和旺.中國水文水井鉆探技術及裝備應用現(xiàn)狀[J].探礦工程.

[2]許劉萬.水文水井鉆探工藝及設備發(fā)展情況[J].地質與勘探.