車載鉆井機鉆井工藝配套

呂光輝，張建華，羅禮輝，敖春來

（1.中國人民解放軍68612部隊，寧夏銀川750021；2.中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊，陜西西安710003）

車載鉆井機鉆井工藝配套

呂光輝*1，張建華2，羅禮輝1，敖春來1

（1.中國人民解放軍68612部隊，寧夏銀川750021；2.中國建筑材料工業地質勘查中心陜西總隊，陜西西安710003）

根據我軍給水部隊給水工程裝備現狀和水文水井鉆探發展，探求給水裝備鉆井新工藝配套，介紹了工藝現狀、配套要求、工藝配套及優化、生產試驗情況等。

給水工程；鉆井工藝配套；潛孔錘；氣舉反循環

1 工藝現狀

隨著地下水資源的日益緊缺，我部作為西北地區主要給水部隊，不僅承擔著戰時野戰給水工程保障任務，而且在西部大開發之際也經常為當地村民找水打井，支援地方經濟建設，近年來還擔負了礦難救援等搶險救災任務。

多年以來，給水部隊一直都沿用單一的泥漿正循環傳統鉆井工藝，平均200m深度單井成井時間在1個月左右。不僅鉆進效率低，施工成本高，而且浪費大量的鉆井設備資源。造成鉆井工藝不能很好地與鉆井機配套，單一鉆井工藝不適應多種復雜地質條件鉆進，低下的鉆井效率不能滿足部隊現有使命任務等多方面矛盾。

因此，改進現有國產鉆井裝備的工藝技術，加強工藝配套，使之充分發揮鉆井機裝備能力，適應多種復雜地質條件和工況，提高鉆井施工效率，不僅可拓展鉆井機裝備性能，發揮先進給水裝備優勢，提高給水部隊快速構筑管井給水站的能力，也是新時期下給水部隊使命任務發展的必然要求。

2 工藝配套要求

經調研論證，結合西北地區地質條件特點和水文水井鉆井裝備實際，鉆井工藝配套應滿足如下要求：

（1）與現有鉆井機設備融合配套。

（2）增加氣舉反循環鉆井工藝，滿足第四系破碎地層鉆進。

（3）增加空氣潛孔錘鉆井工藝，滿足基巖地層鉆進。

（4）在原有鉆機泥漿正循環鉆井工藝基礎上，實現多種鉆井工藝無障礙交替。

因此工藝配套應依托現有車載鉆機，在保持原有泥漿正循環鉆深的基礎上，增加氣舉反循環、空氣潛孔錘等鉆井工藝技術，使其成為可采用泥漿或空氣為鉆井循環介質，進行刮刀鉆頭、牙輪鉆頭和潛孔錘鉆進的多功能水井鉆機。

3 工藝配套及優化

3.1 工藝配套

（1）泥漿正循環工藝。泥漿正循環工藝作為傳統的鉆井工藝技術具有通用、安全、穩定的特點，在任何地層都可以使用。尤其是鉆井開孔初期，都要用泥漿正循環鉆井工藝，因此，泥漿正循環是其他2種鉆井工藝的基礎和前提。

鉆進施工時沿用原來泥漿正循環時的配套鉆具。

（2）氣舉反循環工藝。該鉆井工藝適應第四系破碎地層鉆進，由于沖洗液慢進快出，其上返速度高出正循環10～50倍，排渣速度快，鉆井效率高，而且沖洗液對孔壁沖擊小，井徑規則，井底干凈，出水量大，成井時間短。據統計洗井時間可縮短1/2，出水量平均增加1/3，優質孔率為100%，綜合成本僅為泥漿正循環的1/2。

工藝配套時采用適合于轉盤式鉆機使用的雙壁鉆桿。淺孔鉆進時，可直接加雙壁鉆桿，減少了鉆具的安裝拆卸時間和工作量（與單壁鉆桿相比，不需要提出風管），而且可與原鉆機?89mm鉆桿配套。但由于雙壁鉆桿較重，受鉆機提升能力限制，鉆進效率和深度成反比，固這種方法較適用于100～200m的淺井施工中。其余配套設備見表1。

（3）空氣潛孔錘工藝。該工藝特別適合鉆進基巖地層，如用氣動潛孔錘鉆進石灰巖鉆速可達每小時20～40m，花崗巖地層可達每小時8～16m，而用泥漿正循環鉆進石灰巖地層每小時0.5～1m，花崗巖地層每小時0.05～0.1m。由于空氣和泡沫鉆進不會在井壁形成泥皮，堵塞含水層，有利于增大出水量，同時該工藝使用的循環介質是空氣，適合在干旱缺水地區使用，能大大降低施工成本。氣舉反循環及空氣潛孔錘工藝與泥漿正循環工藝相比，除能夠有效提高工程速度外，還具有減輕工人勞動強度、降低施工成本、不污染環境等優點。

表1 氣舉反循環工藝配套

空氣潛孔錘工藝配套見表2。

表2 空氣潛孔錘工藝配套

3.2 配套優化

（1）氣水兩用水龍頭的安裝。在用一眼井鉆井施工中由于地層變化可能用到泥漿正循環、氣舉反循環、空氣潛孔錘等多種鉆井工藝，氣舉反循環及空氣潛孔錘只是對傳統的泥漿正循環鉆井工藝的有效發展和補充，其使用必須以不影響傳統的泥漿正循環鉆進為前提，因此使用氣舉反循環鉆井時氣水兩用水龍頭的安裝、拆卸必須方便快捷。因此，我們參照正循環水龍頭導正及加壓機構尺寸重新加工一個氣水龍頭導正及加壓機構，將氣水龍頭與導正及加壓機構預先組裝完畢，一旦需要采用氣舉反循環鉆進，則直接更換氣水兩用水龍頭即可，使正反循環鉆井工藝做到有機快速結合。

（2）氣舉反循環鉆進工藝是通過氣管送入高壓空氣使泥漿沖洗液形成低比重氣液混合物，使雙壁鉆桿內外管形成壓力差而攜帶巖屑排出的方法。空壓機的風壓有較高要求（壓力至少達到3～4MPa），對風量要求不高（5～10m3/min）。而空氣潛孔錘鉆進對風壓和風量均要求較高。因此為避免資源浪費、節約施工成本，最好避免使用空氣潛孔錘空壓機，另購大壓力、小排量氣舉反循環用空壓機。

4 生產試驗情況

2011年，我部完成鉆井工藝優化配套，同年2月奉命赴山東執行抗旱打井任務，出動SPC-300鉆機和SPC-600鉆機各一臺，采用空氣潛孔錘鉆井工藝累計成井30眼，成井質量好，井眼規則，孔內干凈，單井日出水量達1200余立方米，解決了67萬農村人口飲水和4.7萬畝農田灌溉用水難題。該工藝平均鉆速達10m/臺時，鉆進效率是泥漿正循環的5倍，累計節約抗旱成本24萬余元。

2011年2月至6月河南春旱期間，我部采用了氣舉反循環鉆井工藝累計成井51眼，單井日出水量達700余立方米，解決了該地區115萬余人生活用水和8萬余畝農田灌溉用水難題，在破碎地層中，平均鉆速達8m/臺時。另外采用該工藝對多眼水井進行洗井，抽水試驗，抽出了井內的沉砂，提高了井眼出水量，使即將廢棄的舊井重新煥發了生機。

5 結語

車載鉆井機鉆井工藝優化配套，新增了氣舉反循環和空氣潛孔錘鉆井工藝，改變了給水部隊鉆井工藝技術跟不上給水裝備發展的不利局面，使鉆井機能夠應對復雜地質條件下的鉆井要求，較大程度提高給水部隊找水打井和搶險救災的行動效率，同時為增強野戰給水工程保障能力打下堅實的基礎，符合新時期下給水部隊為軍地多打井、打好井的使命要求。

[1]呂光輝，李巍，張士勇，杜文臣，魏江，郭樹周.干式淺井鉆機的研制[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2004（5）：43-44.

[2]呂光輝,訾兵,敖春來,何立新.野戰條件下快速洗井抽水裝置的研制[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2011（11）：44-47.

[3]盧玉忠,尤克強,吳艷,張發智.水井鉆機和工程鉆機的現狀及展望[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2004（7）：33-34.

[4]魏碧波.鉆井成井工藝對出水量的影響分析及技術措施[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2013（1）：31-34.

[5]許劉萬,王艷麗,左新明.我國水井鉆探裝備的發展及應用[J].探礦工程（巖土鉆掘工程）,2012（4）：1-7.

TE922

B

1004-5716（2015）05-0051-03

2014-02-09

呂光輝（1971-），男（漢族），山東煙臺人，工程師，現從事野戰給水及鉆探設備的研究與開發工作。