Question

水文地质钻孔及钻进方法的特点

Answer 1

水文地质钻探设备见图3-1。与地质钻探相比，水文地质钻孔及钻进方法有以下特点：

（1）钻孔的直径（口径）较大。一般地质勘探孔的主要任务是取岩心，故口径较小（直径一般小于150mm），水文地质钻孔，除取岩心外，还必须满足抽水试验或作为生产井取水的要求，为保证抽出更多的水量和便于下入水泵，钻孔的直径通常较大，当前水文地质钻孔或水井的直径一般均在300～500mm，最大孔径可达1000mm或更大。

（2）钻孔的结构复杂。水文地质钻孔为了分层取得不同深度含水层的水质、水量及动态资料，或为阻止非开采层以外含水层中的劣质地下水进入水井之中，常需对揭露的含水层采取分层止水的隔离措施，变径下管止水是最为有效的隔离方法（图3-2）。有时，为了减轻随钻进深度增加而加大的钻机荷载或为节省井壁管材，也需变径。另一方面，为了滤水避沙或防止塌孔，在钻孔揭露的含水层段，常需下入过滤器。

图3-1 钻探设备及钻进示意图

1—钻机；2—泥浆泵；3—动力机；4—滑轮；5—三脚架；6—水龙头；7—送水胶管；8—套管；9—钻杆；10—钻杆接头；11—岩心管；12—钻头

图3-2 水井结构图

（3）钻进方法和技术有其特点。目前，我国水文地质钻探和凿井工程中，常用的钻机有：转盘式钻机、岩心回转钻机、反循环回转钻机、钢丝绳冲击钻机，复合式钻机等。钻进方法分为：回转钻进、冲击钻进、冲击—回转钻进，振动钻进四大类。一般水文地质钻探多采用转盘式钻机进行回转钻进，在卵砾石地区常用机械冲击式钻机进行冲击钻进。由于钻进过程中，要变径下管止水，用粘土、水泥等止水材料进行封堵，下过滤器等，所以钻探工序较复杂，且工期长，消费大，成本高。

（4）在水文地质钻探中，为了不破坏或少破坏含水层的天然状况（如水位、水量和地下水进入钻孔内的条件等），一般要求用清水冲洗液钻进，条件许可也可用稀泥浆钻进。近年来，空气钻进技术在水文地质钻探和找水中已有较多应用。空气钻进技术的实质主要是用压缩空气代替常规钻进时用水或泥浆循环，起冷却钻头、排除岩屑和保护井壁的作用，具有减少用水成本，提高钻速的优点。多工艺空气钻进技术（如空气泡沫钻进、空气潜孔锤、气举反循环等）和常规用泥浆循环钻进相比，钻进速度可提高几倍到十几倍，尤其在缺乏水源的贫水区效果更好。

（5）观测项目多（见本章第四节）。