礦區水文勘探鉆孔施工技術及關鍵

楊世華

摘要：我國地域遼闊且礦產資源豐富，在進行礦產資源開采的過程中，需要面對各種水文以及勘探狀況，對水文勘探鉆孔施工技術的要求較高，在這種情況下，本文從水文勘探鉆孔井身結構設計、水文孔鉆進施工工藝以及洗井等角度展開了研究。

關鍵詞：礦區；水文勘探鉆孔；施工技術；關鍵

前言：在開展礦產資源開發的過程中，首先應當對當地的水文地質情況進行充分的了解，因此水文勘探鉆孔施工技術在礦區工作中具有重要意義。鉆井施工在水文地質中的應用，是水文地質勘探的重要環節。然而較多的工序存在于鉆孔施工當中，必須認真對待每一環節，促使真實性在抽水資料中得以充分的體現。

一、井身結構設計

孔身結構在水文地質鉆孔當中由三部分組成，分別為博涵開孔和中孔的孔徑、孔深以及井管直徑。在對鉆孔結構進行設計的過程中，井管、出水量的預計值以及鉆孔的類型等因素不容忽視。現階段，我國在礦區施工過程中，主要的水文勘探鉆孔類型包含長期觀測孔以及水文地質勘探孔，其應用過程中必須對技術套管進行應用，從而提升井壁的安全性。

在設計水文勘探鉆孔的過程中，通常應遵循以下原則：對含水層進行有效的保護，防止污染現象的發生，嚴禁復雜的鉆孔產生，盡量縮短施工的時間，在對孔徑以及深度進行設計的過程中，通常需要自下而上進行，簡單的井身結構至關重要。

一方面，確定孔深。在這一過程中，應綜合考慮多種因素，如地址條件、現階段擁有的鉆探技術水平以及鉆孔希望實現的目標等，更主要的是對沉淀管的長度進行確定，防止淤塞現象在鉆孔工作段的產生。

另一方面，確定孔徑。影響孔徑大小的因素較多，通常包含鉆孔出水量、抽水設備以及鉆孔結構等。如果鉆孔擁有相對復雜的結構，對終孔直徑的確定是孔徑設計的基礎，并在掌握變徑大小以及次數的過程中，將鉆孔開孔直徑的推定自下而上進行。而終孔直徑的尺寸應當根據過濾器大小、抽水設備種類以及鉆孔出水量等因素來進行確定。

二、水文孔鉆進施工工藝

（一）鉆進工藝特點。在對鉆進工藝進行應用的過程中，應充分考慮礦區含水層以及地下水的特點，在對水文孔鉆探工藝進行應用的過程中，其呈現出以下特點：首先，對較大直徑的套管進行應用，與此同時，其也擁有較大的孔徑。在面對鉆孔不同的類型過程中，也應當擁有不同的套管壁厚，通常情況下擁有較大壁厚的孔套管為長觀型：其次，將合金應用于鉆頭的結構當中，其應當具有片狀較多、切削具少以及較大的水口等特點。在提升沖洗液流通效果的過程中，應對外肋骨鉆頭進行應用；最后，通常情況下，110mm應當是鉆頭的外直徑大小，在對扭矩增大的過程中，應促使鉆桿中沖洗液流動的阻力降低。

（二）取芯鉆進和不取芯鉆進。在對新地層進行取芯鉆進的過程中，通常應對外肋骨取芯鉆頭進行應用，而六翼擴鉆頭以及三翼鉆頭應當是不取芯鉆進過程中主要應用的鉆頭，環狀取芯鉆頭是基巖取芯段施工過程中應當使用的鉆頭，而不取芯段的鉆進基巖施工過程中，應對牙輪鉆頭鉆進進行應用。

（三）擴孔鉆進。在成井的過程中應用擴井鉆，必須對小直徑的取芯鉆進進行應用，在擴孔成井的過程中應對大直徑的取芯鉆進進行應用。該方法應用過程中，通常包含以下情況：

首先，一徑成井在設計能力的約束下無法實現，因此需要實施逐級擴成井。如果施工過程中擁有較大的巖石破碎量，較小功率的鉆機是無法滿足施工要求的，而在對較多的巖屑進行排除的過程中，較小的泵量也無法滿足施工要求，在這種情況下應實施逐級擴孔。

其次，如果礦區擁有較多的含水層，應對其進行分層的觀測，在適應水文地質需求的過程中，通常需要對擴孔鉆進進行應用。

再次，一次性成孔不可以在地層中實現，在施工過程中，必須對小眼進行提前打出，接下來在進行逐級成孔的工作。在大量是實踐過程中可以發現，在進行擴孔鉆進的過程中，應注重兩方面內容，一方面在對擴孔級差進行確定的過程中，應充分考慮井徑和設備的能力因素；另一方面，在選取鉆頭類型的過程中應以地層特點作為基礎。

在進行粘土層擴孔施工的過程中，較大的阻力產生于回轉當中，因此成井時可以對分級擴孔手段進行應用。該層擴孔的過程中將會產生較高的造漿率，在面對縮徑地層的過程中，必須對擁有較高質量的泥漿進行應用。而在選取和應用鉆頭的過程中，應以多肋骨鉆頭和六翼鉆頭為主。

三、洗井

在連接含水層的過程中對濾水管進行應用，促使水在二者之間進行反復流動從而實現對含水層進行清洗的目的。在洗井過程中，可以通過以下形式開展。

（一）化學劑的應用。在對泥漿粘結性進行破壞的過程中可以對化學溶液進行應用，同時減輕泥漿洗井壁巖石的能力。通常情況下，這一溶液為焦磷酸鈉，鉆桿是化學劑進入井內的媒介，保證其在內部真空的條件下實現二十四小時的均勻循環，在此基礎上開展洗井工作能夠提升工作效率。

（二）活塞洗井。在鉆桿上安裝活塞，保證鉆桿到達一定深度，在對鉆具進行上下活動的過程中需要對升降機進行利用，而上下反復運動應在產生于套管中的鉆桿活塞當中，在構成一定負壓以后，在含水層以為的泥皮將被破壞，從而實現對含水層進行疏通的目的，最終實現洗井。不同的含水層都可以應用活塞進行洗井，該技術的有效應用不需要考慮含水層中的數量多少，應用中都能夠產生良好的效果。如果含水層中包含大量的砂巖以及灰巖，最簡便的洗井方法就是活塞洗井。

（三）高壓射流洗井。這一方法在使用過程中，洗井主要是在井壁中進行大量的噴水，噴嘴將大量的高壓水噴出以后，可以促使漩渦移動在濾水管以外的砂層顆粒中產生，是實現洗井目的的關鍵環節。該洗井方式在應用過程中，通常被作為一種輔助的程序，用于為其他洗井方式奠定良好的基礎。其單獨應用的過程中，洗井的效果及質量相對較低。

（四）液態二氧化碳洗井。并聯多瓶的二氧化碳，并聯中需要對高壓軟管進行應用，將鉆桿深入到孔內當中，其深度應當到達井內的中下部，連接液態二氧化碳管以及孔口鉆桿，在將液態二氧化碳向井下壓入的過程中，需要將閥門開啟，同時以最快的速度進行氣化促使井噴形成，從而確保井內大量的泥沙可以在較大的沖擊下向井外噴出，而這一過程中，井內將產生瞬時真空狀況，而堵塞物在井壁周邊的含水層當中將在水流的帶動下向井內流入。在對液態二氧化碳進行應用的過程中，其可能形成7MPa的壓力，因此在井內中的鉆桿應當小于700m的深度，如果深度較大將導致井噴無法形成，更無法提升洗井的質量。值得注意的是，在對液態二氧化碳洗井方法進行利用的過程中，其只能應用于大于700m深度的含水層當中。結論：綜上所述，我國礦產資源豐富，在積極進行現代化建設的過程中，提升礦產資源的開發力度、充分利用資源勢在必行。在礦產開發的過程中，對水文的勘探至關重要，現階段我國主要應用于水文勘探的技術為鉆孔施工技術，該技術應用過程中包含多個環節，本文從井身結構設計、水文孔鉆進施工工藝以及洗井等角度展開了探討，希望對于提升我國礦區水文勘探起到促進作用。