地表缺水与孔内漏失条件下工程勘察节水型钻探新技术
地质钻探堵漏新技术的应用岳盈括
地质钻探堵漏新技术的应用岳盈括发布时间：2021-11-03T07:17:38.812Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年16期作者：岳盈括[导读] 地质钻探是一项重要的工作。
此项工作的复杂性高、专业性强，因而在地质钻探工作中，地层漏失的出现频次相对较高。
这一问题如若得不到及时有效的处理，将会打乱钻井液的循环作业，孔内压力的平衡状态被打破，所引起的钻井事故更会引起严重的人员伤亡和经济损失。
山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队山东省泰安市 271000摘要：地质钻探是一项重要的工作。
此项工作的复杂性高、专业性强，因而在地质钻探工作中，地层漏失的出现频次相对较高。
这一问题如若得不到及时有效的处理，将会打乱钻井液的循环作业，孔内压力的平衡状态被打破，所引起的钻井事故更会引起严重的人员伤亡和经济损失。
现阶段，随着地质钻探方面的技术越发成熟，市场上出现了越来越多的堵漏新技术。
这些新技术的出现，对预防地层漏失现象有着重要的作用，未来有着巨大的发展潜力。
关键词：地质钻探；堵漏；新技术；应用1钻孔漏失问题产生的原因 1.1客观原因地质钻探工作中的钻孔漏失问题较为常见，这一问题所引起的地质钻探问题非常突出。
相关研究表明，引发钻孔漏失现象的原因非常多，但总体上包含了客观因素和主观因素。
从客观性角度出发，钻孔漏失问题在很大程度上是地质钻探现场的地质水文条件所引起的，再进一步细分，岩层内孔隙环境、溶隙性环境、裂隙环境或者上覆岩层含水等，都会在一定程度上引发钻孔漏失问题。
因此，在地质钻探工作推进的过程中，为了提升工作成效，应在前期的工作中全面做好调查，详细了解地质钻探现场的地质水文条件，制订切实可行的地质钻探方案。
比如，以某煤田为研究对象，此煤田现场属于奥陶统峰峰组，地层厚度在245m左右，包含了石灰岩、白云质灰岩、局部泥质灰岩、石膏层；下二叠统山西组地层厚度约为70m，其中，分布有泥质岩、石灰岩、砂岩与煤层；中二同上石盒子组厚度达520m，包含砂岩、泥岩与砂质岩，在地质钻孔作业中，岩石孔隙和裂隙发育明显，加剧了钻井液漏失。
西北干旱缺水地区供水水文地质勘查技术方法探索
西北干旱缺水地区供水水文地质勘查技术方法探索在干旱缺水地区实施水文地质勘查工作可以提高供水效率，科学的找水勘查技术对于干旱地区有着重要意义。
我国西北部宁、青、陕、新、甘、川等省份，缺水面积高达217万km ？，生活在这些地方的村民群众都面临着无法保障生活用水的窘态，部分村镇从村外拉水使用，这样的拉水方式对人力和财力消耗巨大，有些村镇的居民只靠雨水积存生活，干旱时几乎无水可用，有些地区的居民群众甚至靠饮用咸水和含有氟的水为生。
标签：干旱缺水地区地质勘查方法我国西北地区缺水严重，尤其是甘肃、宁夏、陕西、青海、内蒙古、山西、新疆、四川、云南、重庆、广西、贵州等省市。
下面我们就根据西部干旱缺水地区的地下水找水勘查特点、地质特点以及可以运用的勘查方法进行分析，然后将水文地质不同地区的物探、遥感以及钻探等勘查技术和开采技术进行研究分析。
1西北干旱缺水地区水文地质特点和问题1.1西北干旱缺水地区水文地质特点西北干旱缺水地区地下水分布较为广泛，找寻可利用水资源难度较大，勘查技术的运用也需要消耗一定人力和技术。
准格尔盆地和塔里木盆地的边缘地带村含有巨厚细砂岩以及粉砂岩层，因为沉积岩的颗粒非常均匀，电性的差异很小，在咸水带广泛分布，在该地域寻找淡水资源的普通方法并不适用，必须利用高分辨率电法的勘查手段。
鄂尔多斯的深埋岩溶区和宁南山区以及塔里木盆地、祁连山等地的地下水位埋深普遍在300m之上，普通的勘查方法并不适用。
塔里木盆地的腹部以及山前地下水的深埋带等地区地表较干燥，接地电阻也很高，于水资源短缺区域适合形成井地段，在此类区域勘查运用物探手段较难实现。
甘肃中部的第三系盆地和河西走廊的山前以及鄂尔多斯盆地的周边的构造较为复杂，其构造性质和规模以及地下水的控制作用都是勘查地质构造中裂隙水的关键条件。
由于西南红层区域浅层风化裂隙水以及承压水具的量小且分散，调查其裂隙的发育特征和裂隙富水性是水文地下水勘查的重要内容。
西北干旱地区缺水严重，钻探时的用水要靠远距离供给，勘探施工时的用水非常困难。
地质钻探堵漏新技术的应用及效果分析
地质钻探堵漏新技术的应用及效果分析摘要：在地质钻探的过程中钻井液漏失会恶化孔内工况，钻井液正常循环被破坏，孔内压力失衡，易造成卡钻，烧钻甚至埋钻等严重事故，给施工单位造成严重的损失。
通过地质钻探取心，可直接揭露地层深部岩矿心性质，为地质找矿提供直观而准确的依据。
地层漏失是地质钻探施工过程中最常见的问题，对地质钻探工作有很大的影响，需引起地质钻探工作者的注意。
关键词：地质钻探；堵漏新技术；应用效果地层漏失是地质钻探，乃至石油、天然气、地热等所有钻探中经常遇到的共同问题。
据统计全世界油井井漏发生率占钻井总数的20%～25%，成为钻井中遇到的最为棘手的问题，造成钻井成本的大幅提高，常给施工者造成数以百万的经济损失。
地质岩心钻探虽然没有全面统计，但钻孔漏失仍然是制约提高钻探效率的主要瓶颈问题之一。
1发生地质钻探孔漏失的原因分析1.1渗透性漏失当地质层中的渗透性比较高，比如此类地质层是由粗砾岩、粗砂岩或者是含砂的岩层构成的，就极易在地质钻探时发生钻井液的漏失。
此种漏失称之为渗透性漏失。
当钻井液液柱压力的作用下，钻井液会渗透进地质层的空隙当中，此种漏失的速率较小。
1.2裂缝、溶洞类漏失当地质层中多为白云岩、石灰岩等，由于这类岩石会存在裂缝、溶洞，便会引起钻井液的漏失。
同时，如果存在地应力破碎带、断层等，地层压力小于钻井液液柱的压力而发生漏失现象。
此种漏失的速度较快，漏失量也较大，需要及时作出处理，否则将带来严重的后果。
1.3施工技术缺陷引起漏失在施工过程中出现技术上的不到位，或者直接发生技术失误，而引起地质钻探孔的漏失。
比如在施工过程中，造成地层压力与井底的压力出现明显的较大差别，其差值远远大出了钻井四周的挤压应力和地质层上的张力。
这样地层就很容易产生裂缝，引发地质钻探孔的漏失情况。
2堵漏技术研究现状经过几十年的研究摸索，国内外开发出了数百种堵漏材料。
依据其作用机理常用堵漏材料可分为6类，即桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、暂堵材料、化学堵漏材料、无机胶凝堵漏材料和软（硬）塞类堵漏材料。
钻探新工艺在山西西部缺水地区施工中的应用
用冲洗液在钻杆 内的流动将钻头从孔底破碎下来的
岩屑携 带 到地 面上来 ， 而实现 钻进 的 目的 。气举 反 从 循 环钻 进工 作原 理 图见 图 ２ 。
可避免岩粉堵塞含水层通道， 成井质量高 ， 水井 出水
术手段 ， 其任务就是在水文地质 、 地面物探调查 的基 础上， 进一步查明地下水 的埋藏条件 、 运动规律 和含 水层 的水质 、 水量 以及水 温等水文地质条件 ， 为合理 开发利用 、 保护地下水提供依据。 在山西西部严重缺水地区， 常规钻探技术在很多
地 区存 在着 不少 技术 难题 ， 如勘 探速 度慢 、 率低 、 效 成
皮粘糊孔壁等 ； 特别是在厚度大的砂卵砾石层 、 漂卵 砾石层 、 构造破碎带 、 隙和溶洞发育的岩溶地层钻 裂
进 更 为 困难 ， 同时缺水 地 区还存 在着 大量 的生 产用 水
钻杆 内外管间的环状 间隙进人冲击器 ， 驱动贯通式冲
击器 工作 破碎 岩石 ， 排气经 钻 头 的引导进 人双 壁钻 杆
惯
移一 爱 ： 二
５
ａ ，
层漏失严重 ， 特别是潮 湿或渗水地层。ｂ ）严重坍塌
的水 敏性 岩层 。ｃ ）适 应 于 因经 济 、 离 远 或 地 理 位 距
任 建会 ①
（ 山西 省 地 质 调 查 院 太 原 分 院 ） Fra bibliotek摘 要
论 述 了水 文地质 钻探 新技 术 的技 术 原理 、 用地 层及 主要 优 点 ， 适 并通 过 列举钻探 新技 术
在 山西 西部 严 重缺 水地 区应 用的 工程 实例 ， 示 了其在 施 工 效率 、 井质 量 、 展 成 经济 效 益等 方 面的优 越
节水钻探技术在沙尔湖煤田钻探施工中的应用探讨
液， 形成孔底 局部循环进行钻进 ， 地表水和地下水 相互隔开 ， 钻进 过程 中基本不 消耗地表水或 消耗 很少量 的地表水 ， 从而达到节水 钻进的 目
的地层水被挤压 ， 打开排水 阀２此时 吸水 阀 ３ （ 处于关闭状 态） 进入钻具
而要 停工待水 。在这种情 况下 ， 如果进行堵漏 ， 不仅耗费 资金 ， 而且大
多数堵漏材料都会 造成环境污染 ， 对今 后的注浆效果也 不利 。如果顶
漏钻 进 ， 则不仅浪 费大量的水 ， 增加钻孔成 本 ， 而且可能 冲垮地层诱发
滑坡等地质灾害 。这样不仅大大降低 了钻探效率 ， 而且 大幅度提高 了
内腔 ， 直至孔底 。ｃ ． 当泵柱塞 １ 反 向行程 时 ， ６ 泵腔 ｌ 中形成负压 ， ５ 同时 被压缩的工作弹簧 ７ 回复 ， 动柱塞 ８ 传 向上运动 ， 高压胶管 １ 中的水 打 ３ 开脉动器 １ 的反 向球 阀 ２ ， ４ ２ 被挤 入高压管 ｌ 的水又重新 回到泵腔 １ ３ ５ 中； 而传 动柱塞 ８ 向上 运动通过连杆 ６ 带动工作 柱塞 ５ 向上运动 ， 也 ： 作腔 ４ 中便形成 负压 ， 吸水 阀３ 开启 ， 钻具外面环状 间隙中的地层水被 吸人到丁作 腔 ４ 中。这样 ， 泵柱 塞 １ 不断往 复循环运动 ， ６ 泵腔 １ 中的 ５ 水被反复挤 入高压胶管 ｌ ， 回到泵腔 ｌ 中 ； ３又 ５ 同时 ， 柱塞５ 、 工作 上 下运
勘查 区位 于鄯善县城东南 ９ ｋ 、 ５ ｉ 七克台镇东南 ８ ｋ ｎ ０ ｍ处 ， 位于三道 岭矿 区南两 ６ ｃ 向 １５ ｍ处 ， ０方 ２ｋ 行政区划隶属吐鲁番地区部善县七克 台 镇 管辖 。井 田内有数 条勘查生产过程 中修筑的临时简 易公路 ， 为沙土 垫铺 。总体来说 ， 田在现 阶段交通条件较差 ， 井 尤其与外部公路 网的联 系， 实属不易 。
水资源勘查技术的创新与应用
水资源勘查技术的创新与应用随着全球人口的增长和经济的发展，水资源问题日益突出。
为了更好地保护和合理利用水资源，不断创新和应用水资源勘查技术显得尤为重要。
本文将探讨水资源勘查技术的创新与应用，以期提供一些思路和方向。
一、无人机在水资源勘查中的应用近年来，无人机技术的发展给水资源勘查带来了巨大的变革。
传统的水资源勘查往往需要大量的人力和物力投入，而无人机的出现使得勘查工作变得更加高效和精确。
无人机可以搭载各种传感器，如热红外相机、多光谱相机等，实时获取大量的数据。
通过对这些数据的分析和处理，可以快速准确地了解水资源的分布情况、水质状况以及水量的变化趋势。
同时，无人机还可以通过遥感技术获取大范围的水资源信息，为决策者提供科学依据。
二、地下水勘查技术的创新与应用地下水是重要的水资源之一，其勘查工作一直以来都面临着一些难题。
然而，随着地球物理勘探技术的不断创新，地下水勘查的效率和准确性得到了极大的提升。
地球物理勘探技术主要包括电法勘探、重力勘探、磁法勘探等。
这些技术通过测量地下的电阻、重力和磁场等物理参数，可以推断地下水的分布情况和储量。
此外，近年来还出现了一些新的地下水勘查技术，如地下水位监测技术、地下水流动模拟技术等，这些技术的应用进一步提高了地下水勘查的准确性和可靠性。
三、水资源勘查技术在干旱地区的应用干旱地区是水资源紧缺的地区，因此，如何更好地开发和利用有限的水资源成为了一个亟待解决的问题。
水资源勘查技术在干旱地区的应用具有重要意义。
首先，通过遥感技术可以对干旱地区的水资源进行监测和评估。
其次，利用地下水勘查技术可以寻找潜在的地下水资源，为干旱地区提供补充水源。
此外，还可以通过水资源调度和管理技术，合理分配和利用有限的水资源，提高水资源的利用效率。
四、水资源勘查技术在水污染治理中的应用水污染是当前面临的一个严峻问题，对于水资源的保护和治理显得尤为重要。
水资源勘查技术在水污染治理中的应用可以从两个方面入手。
寻找地下水资源的新方法新技术
前言水资源是人类赖以生存的最重要的自然资源之一，也是国民经济发展所不可替代的战略资源。
我国幅员辽阔，水资源总量虽然比较丰富（居世界第六位），但人均拥有水量只有世界人均占有量的1/4 。
我国西部地区，特别是西北地区生态环境脆弱，水资源极为紧缺。
因此，在我国西北地区寻找地下淡水，并快速地评价全国地下淡水资源是目前地质工作者，也是中国地质调查局义不容辞的重点任务之一。
寻找和评价地下淡水资源的方法很多，有地质的、物探的、钻探的、遥感的和化探的，等等。
其中，物探是先行方法，钻探是压轴方法，地质方法则贯穿于全过程。
改革开放以来，我国引进了一批先进仪器、设备和软件，已拥有国际上大部分先进的勘查方法技术，但普及率很低，目前仍有少数地质调查急需的先进方法技术尚属空白，特别是还没有适合于西部地区快速找水的航空TEM 技术。
引言联合国最近的一份报告认为，全世界超过20 亿人口面临缺水问题，淡水资源缺乏已成为世界性重大难题。
我国淡水资源形势更为严峻，人均淡水资源占有量低于世界平均水平；面临缺水问题的人口比例高达40%以上；西部大开发的关键制约因素是淡水资源的不足和家底不清。
因此，在我国北方干旱、半干旱地区和西南岩溶地区寻找地下淡水以及高效、廉价地评价全国地下淡水资源是地质工作者，特别是中国地质调查局义不容辞的重点任务之一。
寻找和评价地下淡水资源的方法很多，有地质的、物探的、钻探的、遥感的和化探的等等。
依据实践的效果判断，最有效的主要方法组合是地质+物探+钻探。
其中，物探是先行方法，钻探是压轴方法，地质方法则贯穿于全过程。
本期情报介绍的新方法新技术属于物探方法和钻探方法，因此下面只介绍与这两种方法有关的内容。
重力、磁法、电法、地震、放射性和地温法六大类物探方法都可用于寻找地下水和进行地下水资源评价。
其中，应用最早和最广的是各类电阻率方法。
1950 年，顾功叙先生主持采用直流电阻率方法在北京石景山地区找水，是我国物探找水的开端。
第九讲 水文水井钻探技术现状及钻探新技术的应用
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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其主要特点如下：低密度介质有利于提高碎岩速度；能有
效冷却钻头、清除岩屑和快速判层； 能在不稳定地层中保护孔壁和少污染环境；有利于保护含 水层和低压油气层并提高产出率； 特别有利于在干旱缺水地区和严寒、冻结层施工；
亦利于忌用液体循环的抗滑锚固孔和露天矿爆破孔施工；
展，有了长足的进步，现从工艺与设备两个方面对其发展现
状作一简要分析。
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1.1 钻探工艺
水文水井钻探工艺技术经历了无循环静液柱护壁钢
丝绳冲击钻进、清水或普通泥浆正循环回转钻进、低固
相优质泥浆正循环回转钻进、泵吸反循环和气举反循环
回转钻进、多工艺空气钻进以及多介质反循环钻进等阶 段。 目前我国水文水井钻探工艺呈现如下特点。
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1.3 成井管材
过去多用水泥管、铸铁管和厚钢管，这些管材笨重、 易腐蚀、易结垢，影响水井寿命。 现在常用塑料管、桥式镀锌滤水管、贴砾滤水管、
玻璃钢管代替。
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2、钻探新技术的应用概况
在西部大开发、国土资源地质大调查中，党中央及国土资
源部已把水资源的勘查与开发列为重中之重。全国地下水资源
调查评价是地质大调查中的一项重要工作内容，要想按时按质 的完成任务和达到预定的目标，除采用先进的地质理论和地质 技术外，还必须采用先进的取心取样钻探新技术。 若采用常规的钻探技术进行施工，有很多地区存在着不少
技术难题，如勘探速度慢、效率低、成本高；孔内卡、埋钻事
故频繁；易堵塞生产层裂隙、泥皮粘糊孔壁等；缺水地区还存 在着大量的生产用水难以解决，不可避免的影响对水资源的勘 查与评价。
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上述一系列因素，要求我们改变原有的观念， 进行技术革新，选择适合一定地区的、先进的钻 探技术，提高钻探效率、降低成本、保质保量的 完成任务，从而带动钻探新技术的推广应用。
缺水地区找水打井技术
民的生活 用水 问题 ，本次 由 中国地 质调查局 水工环
３ 钻孔 工 艺技 术
根据 多工艺 动力头钻 机 的施 工特点 ，大 大提高 了钻 井过程 中应对复 杂地层 的施 工能力 ，提高 了纯
中心定井 ，由第三 勘探 队负责在该 村再施 工一 口供
村 民生活用水 的水源井 。 该 水井 地层情 况 比较 复杂 ，处 在花 岗岩 、石灰 岩和侏 罗系砂 岩交汇处 ，覆盖层 多为坡积 物地层 ， 卵 、砾 、漂石较 多 ，基岩 裂隙发育 ，基岩构 造破碎 带 互层等 。 覆 盖层厚 度约 ２ ｍ， 基岩地层主要 以片岩 、 片麻状 花 岗岩 为主 ，岩石 级别 为 ５ － ８ 级 ，钻孔主要 布置在断裂带地层 中 ，钻孔设计深度 １ ６ ０ ｍ。
１ 只， ２ ０ ３ ａ ｒ ｍ 锤头 １ 只； ８ ９ ｍ ｍ 钻杆 ２ ０ ０ ｍ。
临朐 县 九 山镇磨 石 屿 村共 有 村 民 ２ ０ ０ ０余 人 ，
为解 决该村 村 民的生活用水 问题 ，建 国后 国家有关 单 位 曾先 后三次在 该村进行 过找水 打井工作 ，由于 该 村所处 地理环境 复杂 ，所 以均未 成功 。为解 决村
ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｖ ｉ ｌ ｌ ａ ｇ ｅ ｒ ｓ ｌ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ ｈｅ ｔ ｓ ｅ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｗａ ｔ ｅ ｒ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｖ ａ ｌ ｕ ａ ｂ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｉ ｔ ｏ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｅ ｒ ｎ ｃ ｅ Ｆｏ ｒ
物探技术在缺水地区找水中的研究
物探技术在缺水地区找水中的研究随着我国经济的发展，人们的日常生活和工业发展对资源的需求量越来越大，尤其是对水资源的需要量，但是随着水源污染和气候变化，导致可利用水资源和降水量急剧减少，使我国的水源面临着严重的短缺现象，这种现象在一些缺水地区表现的更加明显。
而物探技术是一种适合于各类物探找矿、找水及工程物探勘查的技术，因此本文就物探技术在缺水地区找水方面做了相关的研究和分析，希望可以对缺水地区找水起到一定的启示作用。
标签：物探技术缺水地区特征分析物理性质近年来，在我国的一些地区出现了严重的干旱问题，这给缺水地区的农业发展和经济建设造成了严重的影响，为了避免这一问题的日渐严重化，就需要寻找可靠的水源，从而缓解地区的缺水问题，本文主要是运用物探技术的基本原理和方法，来对缺水地区找水问题起到一定的辅助作用，并显示了物探技术在缺水地区找水工程上的技术优势，为我国抗旱找水提供了有力的理论保障和技术支撑。
1物探技术的简单分析物探技术是一门非常值得研究的学科，它主要是运用物理学的原理和方法，对地球的各种物理场分布及其变化进行观察和勘探测，同时以分析介质结构、物质组成、形成和演化为基础，从而对各种自然现象及其变化规律进行研究，以此为寻找能源、资源和环境监测提供了有力的理论支持。
物探技术是间接的勘探方法，它是根据物理现象对地质体或地质构造做出解释推断的结果。
但是物探技术还具有多解性的问题，因此为了获得更准确更有效的解释结果，可以通过多种物探方法配合的方法，从而进行对比性的研究，同时，要注重与地质调查和地质理论的研究相结合，进行综合分析判断。
水资源的寻找多是地下水，肉眼是很难分辨那些地方是存有水源的，那么如何搞清地下水源的分布情况呢？这就需要利用岩石的物理性质。
岩石具有密度、磁导率、电导率、弹性、热导率等多方面的物理特性，根据地下岩石分布情况不同，岩石的物理性质也随之产生变化。
各种物理性质都表现为一种或几种不同的物理现象，通过这些物理性质可以对地下岩石分布进行了解，如通过观测不同岩石引起的重力差异来了解地下地层的岩性和起伏状态；通过观测不同岩石的磁性差异，来了解地下岩石情况；通过观测不同岩石的导电性差异来了解地下地层岩石情况等。
地下水资源勘探中的新技术应用
地下水资源勘探中的新技术应用水是生命之源，对于人类的生存和发展至关重要。
在水资源中，地下水作为一种重要的储备资源，其勘探和开发利用一直备受关注。
随着科技的不断进步，一系列新技术在地下水资源勘探中得到了广泛应用，为我们更准确、高效地了解地下水资源状况提供了有力支持。
一、地球物理勘探技术地球物理勘探技术是地下水资源勘探中常用的重要手段之一。
其中，电法勘探技术应用较为广泛。
通过测量地下介质的电阻率差异，来推断地质结构和含水层的分布情况。
例如，高密度电法能够提供高精度的地电剖面，帮助我们清晰地了解地下地层的电性特征，从而判断地下水的赋存位置和状态。
另外，地震勘探技术也发挥着重要作用。
它利用人工激发的地震波在地下传播时的反射和折射现象，获取地下地质结构的信息。
尤其是三维地震勘探技术，能够构建出更为精确的地下三维地质模型，为地下水的勘探提供详细的地质依据。
二、遥感技术遥感技术在地下水资源勘探中的应用为我们提供了宏观的视角。
通过卫星或飞机搭载的传感器，可以获取大面积的地表信息，包括地形、地貌、植被覆盖等。
这些信息对于分析地下水资源的形成和分布具有重要意义。
例如，热红外遥感可以监测地表温度的变化，从而间接反映地下水的活动情况。
而合成孔径雷达遥感则能够穿透云层和植被，获取地表的微小形变信息，对于研究与地下水有关的地面沉降等问题具有很大的帮助。
三、地理信息系统（GIS）技术GIS 技术在地下水资源勘探中实现了多源数据的整合和分析。
将地质、水文、地形等各类数据输入到 GIS 系统中，可以进行空间分析和数据叠加，从而更直观地展示地下水资源的分布特征和规律。
通过 GIS 的缓冲区分析和叠加分析功能，可以确定水源保护区的范围，为地下水资源的保护和管理提供科学依据。
同时，利用 GIS 的插值分析功能，还可以对有限的地下水位监测数据进行插值，生成地下水位等值线图，更全面地了解地下水位的分布状况。
四、水文地质数值模拟技术水文地质数值模拟技术是通过建立数学模型来模拟地下水流的运动规律。
地质钻探堵漏新技术研究
地质钻探堵漏新技术研究发布时间：2022-11-25T07:43:10.791Z 来源：《工程管理前沿》2022年7月14期作者：董林伟惠斌[导读] 我国科技水平和我国矿山地质钻探施工十分快速董林伟惠斌河南省资源环境调查四院河南郑州450000摘要：我国科技水平和我国矿山地质钻探施工十分快速，矿山地质钻探是矿产资源开采中一项比较重要的工作，该工作具有较强的复杂性和专业性，在地质钻探过程中，经常性地出现地层漏失问题。
若不能有效解决此类问题，会导致钻井循环体系被打乱，钻孔内部的平衡状态将不复存在，可能会导致严重的钻探事故。
在应用地质钻探堵漏新技术后，不但能够解决地质钻探常出现的地层漏失问题，还能够提高矿山钻探工作效率以及整体工作质量，在提升矿产资源开发利用率的同时，可以创造出更高的经济效益。
关键词：矿山地质钻探；堵漏新技术；反循环清孔技术引言钻孔漏失问题是在矿山地质钻进过程中极易出现的问题现象，尤其是在松散砂岩及断层破碎带等地层结构存在地区频繁出现，因此，为减少此类问题影响预防发生井塌及卡钻等严重事故，应根据不同情况及周围环境特点制定有效堵漏方案，并认真研究方案使用合理性及使用效果能否达到施工保障水平，确保钻探钻孔施工作业的安全开展。
1堵漏技术在钻探中的应用现状分析1.1矿山地质钻探中的渗透性钻孔漏失矿山地质钻探中的渗透性钻孔漏失主要发生在各种颗粒比较粗的地层中，这些地层基本都是未胶结或是有的是胶结性比较差，但是都有比较良好的渗透性，如在砂石类的土、碎石类的土、砂岩等地层中。
造成这种钻孔漏失的主要原因是钻孔内压力的不平衡，即钻井液的当量循环密度超过了地层压力系数，由于两端的压力差而使得钻井液流入到地层当中，形成渗透性的钻孔漏失。
这种渗透性的钻孔漏失形成的结果往往是钻井液会层层深入到地层的各层，并在地层的空隙中形成胶结的泥团。
1.2化学试剂固结堵漏方式这种堵漏方式运用的手段十分简单，也就是将堵漏处理的化学试剂泵入地层漏失层段位置，待采取的化学试剂完全固结后，在对应的漏失通道中出现胶塞结构，实现漏失通道完全封堵，达到地层堵漏的基本目的。
在水工环地质勘查中新技术新方法的应用
一、当下水工环地质勘查现状 水工环是水文地质、工程地质及环境 地质的简称，通过对水工环地质加以勘察， 了解地下地质情况及各项能源分布情况，是 当前国家经济发展的重要保障。但当前由 于资金投入力度较小，部分省市水工环地质 勘查所应用的技术较为陈旧，难以满足现代 社会对水工环勘察的实际需求，致使其勘查 结果质量难以保障，成果转化率水平较低， 形成一种恶性循环，严重阻碍了我国水工环 地质勘察工作进一步发展【１】。 ＝、水工环地质勘查中的技术及应用 范围 １瞬变电磁技术及应用范围 瞬变电磁技术就是向地底发射脉冲磁 场，从而探测地底电阻率，通过对电阻率的 分析而了解测量范围内地电特征与规律。 这一技术利用电磁感应定律，对二次感应涡 流场加以观测，于２０世纪８０年代进入我国， 经过近４０年的发展，瞬变电磁技术在水文 地质勘探、工程地质勘探中应用十分广泛。 瞬变电磁技术将设备中的电磁波通过回线 发射到地底，在两次发射的间歇中监测其涡 流场，监测数据结果与数据标准范围相互比 对．如发现异常数据波动，则证明在该区域 内地底存在特殊地质体。这是由于不同类 型地质其电性有所差异，电磁波在地底传播 的过程之中，特殊地质将会延长电磁波的传 输时间，形成电磁波烟圈效应，对这一时间 差进行分析和研究，从而了解区域内地底地 质情况。在水工环地质勘查中应用瞬变电 磁技术具有一定优势，瞬变电磁技术的分辨 率较高，对地上部分地形要求较低，可灵活 应用于各项水工环地质勘查工作之中，瞬变 电磁技术是目前最为普遍的水工环地质勘 查技术之一，在实际勘察中具有广泛的应用 价值。 ２全球定位技术及应用范围 全球定位技术在各行各业中的应用尤 为广泛．这一技术具有高精度、全天候的优 势，能够对各种不同地质情况进行三维勘 探．同时，全球定位技术还在不断发展，国
西部干旱地区节水钻探的新思路及其配套技术
西部干旱地区节水钻探的新思路及其配套技术作者：王岗来源：《华夏地理中文版》2015年第03期摘要：地层水实现孔内局部循环钻进是经济、环保的好方法，适用于我国西部干旱地区。
在文章中主要探讨了西部干旱地区节水钻探的新思路及其配套技术。
关键词：西部干旱地区;节水钻探;新思路;配套技术钻探过程需要消耗大量的地表水。
为解决干旱地区工程型缺水的问题，提出了基于孔内地层水局部循环的节水钻探新思路;论述了以脉动器和潜水柱塞泵为主的节水钻探关键技术及其结构设计和参数设计;研讨了开发配套技术的必要性，提出了解决管线刚度和气泡问题、提高吸水效率、对反向行程水击的补偿等6项配套技术。
一、提出研究问题（一）中国水资源的特点中国虽然具有丰富的淡水资源，但是由于我国人口总量极大，对于淡水资源的人均年占有量极其低，远远落后于世界平均水平，属于严重缺水的发展中国家。
此外，我国的水资源在空间方面的分部具有不均匀的特点。
在空间方面，淡水资源主要分布的地区是长江流域一带及其以南的地方。
目前，水资源短缺的问题已经严重的制约了我国社会经济与环境的可持续发展。
（二）解决工程性缺水的必要性通常情况下，缺水的类型包括三种类型：资源型、水质型、工程型。
利用钻井技术来获取地下水，从而缓和资源性缺水的问题以及水质性缺水的问题。
但是钻井的过程中会遇到多方面的工程问题，而这些问题都需要消耗大量的地表水，例如，对钻头进行冷却，维护孔壁等。
在我国西部干旱半干旱的地区，地表极为干旱，基本没有地表水的存在，地下水潜不漏水的情况也极为常见。
在这些干旱半干旱地区，采用传统的钻探技术来进行施工的时候，需要使用配套水灌车来进行拉水，由此，解决工程型缺水的问题已经迫在眉睫。
近年来，针对工程性缺水的问题的解决方法主要是空气泡沫钻进技术，该种传统的技术需要配备多种机械设备，包括了空压机、泡沫泵、地表采样分离设备等等，需要一次性投入大量成本，同时该种技术所使用的发泡剂会严重的影响当地的生态环境与地下水，在长江黄河一带的地区是不能够通过这种技术来解决工程型缺水问题的。
地下水科学的新技术
地下水科学的新技术地下水是指存在于地下岩层和土壤孔隙中的水，是重要的自然资源之一。
在人类生产生活中，地下水被广泛用于农业、工业、城市供水以及矿产开发等方面。
而随着人口的不断增长和生产生活方式的不断改变，地下水环境面临着越来越大的压力和挑战，如过度开采、污染、井场塌陷等问题频频出现。
因此，如何维护地下水环境的稳定和健康发展已成为当前亟待解决的问题之一。
为了有效保护地下水环境，地下水科学领域不断推陈出新，研发出一系列新技术手段，本文将介绍几种比较新的技术。
一、地测雷达探测技术地测雷达是一种物理探测手段，它将电磁波辐射注入地下，并接收地下物质的反射波信号，通过对反射信号的分析，从而探测到地下孔隙、岩土层位及其内部结构等信息。
相对于传统的地质勘探方法，如钻探、地球物理勘探等，地测雷达技术具有探测速度快、非破坏性、反应真实等优势。
目前，地测雷达技术已经广泛应用于地下水勘查、环境污染调查、岩土工程勘察、地铁建设监测等方面，为地下水环境治理和工程建设提供了有力的支持。
二、三维可视化技术三维可视化技术是将三维模型图像化，以形象、直观的方式展示出来。
在地下水科学领域中，三维可视化技术可以将地下水源、地下水动态流场、地下水质等信息实现立体化展示，直观反映地下水环境的真实情况，并为地下水环境的治理和保护提供科学依据。
例如，在地下水资源开发利用方面，三维可视化技术可以帮助预测地下水变化趋势，实现高效利用地下水资源；在地下水环境污染调查方面，三维可视化技术可以快速确定污染物迁移路径和范围，为治理提供技术指导和保障。
三、氢氧同位素技术氢氧同位素技术是一种地球化学技术，其原理是通过分析地下水中的氢、氧同位素含量来了解地下水的来源和演化过程。
氢、氧同位素对于地下水的来源和演化研究非常重要，通过分析其比值变化，可以还原地下水成因和演化过程，有助于研究地下水资源的形成、分布和变化规律，并为地下水环境的保护和管理提供基础数据。
例如，在地下水质量监测方面，氢氧同位素技术可以用于鉴别不同水体来源及其演化过程，从而确定地下水质量的变化趋势和危险性，为地下水环境保护和管理提供科学依据。
地表缺水与孔内漏失条件下工程勘察节水型钻探新技术
地表缺水与孔内漏失条件下工程勘察节水型钻探新技术
吴翔;蒋国盛;鄢泰宁;Н.Г.叶戈罗夫;卢春华
【期刊名称】《水文地质工程地质》
【年(卷),期】2006(33)5
【摘要】工程勘察节水钻探技术以一种新的技术思路,采用脉动器、孔内潜水泵和排气阀三个部件在原有的钻探设备与机具的基础上,实现利用孔内地层水冲洗循环钻进,不消耗地表水,并减少孔内漏失.本文着重介绍了该技术的设计思路、工作原理与室内试验、野外生产应用试验等内容,研究与试验表明,节水型钻探新技术工作原理先进,工作性能可靠,对地表缺水与孔内漏失条件下工程勘察的钻探工程提供有效的技术保障,具有广阔的研究应用前景.
【总页数】3页(P110-112)
【作者】吴翔;蒋国盛;鄢泰宁;Н.Г.叶戈罗夫;卢春华
【作者单位】中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074;俄罗斯地质科学研究院,图拉;中国地质大学工程学院,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】P634.5
【相关文献】
1.地质钻探孔漏失的原因分析与对策 [J], 仇志富
2.地质钻探孔漏失原因及其堵漏方法 [J], 刘兵
3.岩溶漏失层气助正循环水井钻探新技术的研究 [J], 宋志彬;张金昌;许刘万
4.四川黑水垭口山隧道工程勘察漏失孔钻进技术及泥浆工艺 [J], 刘树华;朱英;颜庭福
5.浅谈煤田地质钻探孔漏失原因及其堵漏方法 [J], 徐景来;邱建华
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隧道钻孔超前探水预报新技术
隧道钻孔超前探水预报新技术
三、激发极化法理论基础：
1、激发极化效应及其成因
法国地球物理学家c.schlumberger于1912年第一次观察到激发极化现象， 在1920年发表了经典著作《电法勘探的研究》，并对激发极化效应进行了确 切的描述。到六十年代，激发极化法已成为有色金属找矿的主要方法之一。 激发极化法找水的研究始于50年代的美国和苏联学者；我国自六七十年代开 始，侧重于理论和应用研究，发展迅速，并作为“找水新方法”得到大量实 际应用。
隧道钻孔超前探水预报新技术
计算电场强度值图
对于无充填溶洞等球状隐患，球体隐患半径取５米，空腔球体电阻率为 无穷大（∞），围岩电阻率为1000欧姆米，电流密度取0.1mA/m2，r取６米 ~100米，如图中所示横坐标。根据公式３可计算观测点P的电场强度。
对于上述模拟隐患，在掌子面迫近隐患时，如图中40米至6米时，电场强 度急剧变化。
隧道钻孔超前探水预报新技术
电法勘探： 是利用岩石和矿石的物理性质，其物理性质主要有四种：导电性、激电
性、介电性、导磁性，不同岩石和矿石在这些性质的差异，能够在岩矿中电 磁场（人工的和天然的）空间和时间分布方面表现出来。一般说，岩矿的物 理参数值改变的越明显，则电磁场的相应变化也越强烈；因此，人们便可通 过对电磁场空间和时间分布状态的观测和研究，可查明岩矿或寻找地质对象 在地中存在的状态（大小、形状、埋藏深度）以及物理参数值的大小，以达 到电法勘探的地质目的。
隧道钻孔超前探水预报新技术
研发钻孔超前探水仪的起因之三——钻探与物探的结合
受施工空间的限制，巷道掘进中的前方水文地质一直没有有效的手 段，普遍采用的手段就是在可疑区域打探孔，但是数量有限的探孔推断 前方水文地质情况具有很大的局限性；针对这种情况，我们提出了利用 有限数量的探孔进行电法超前探水预报，以评价掘进前方的水文地质情 况。
钻探技术煤矿水灾防治工作中的应用
钻探技术煤矿水灾防治工作中的应用摘要：我国煤炭储量与产量丰富，但不少煤矿的水文地质条件复杂，随着近年煤炭工业的迅速发展，煤矿安全生产中遇到的水害问题更加突出。
在煤矿突发事故（除顶底板事故）造成的人员财产损失中，水害事故仅次于瓦斯事故，水害威胁已经成为制约我国煤矿安全生产的重大隐患。
钻探技术作为注浆填充加固改造、注浆堵水、疏水降压、大排量直接排水、快速救援、水文地质异常体探查等煤矿水害防治技术实施的重要途径和手段，已成为煤矿水害防治工作的重要支撑。
关键词：钻探技术煤矿防治水应用1煤矿水害类型我国煤矿发生水害的因素很多，形成矿井水害的类型也很多，目前，对矿井水害类型的划分基本形成如下观点。
（1）按水源类型划分：大气降水、地表水、地下水和老窑水。
（2）按导水通道划分：断层突水、陷落柱突水、裂隙岩体突水、封闭不良钻孔突水、煤（岩）柱突水。
（3）按水源含水介质类型划分：孔隙水、裂隙水、岩溶水。
（4）按出水位置划分：顶板水、底板水、老空水。
2钻探在水害防治中的应用分类无论是在查明突水水源、导水通道、水源含水介质类型及出水位置，还是在水害防治的关键技术中，钻探都是一种不可或缺的重要手段。
根据应用目标不同，可以将钻探技术进行如下分类。
2.1联合探查钻探钻探技术与物探技术相结合，成为地面开展矿床（矿区）水文地质勘探、井下查明矿井水文地质条件，特别是查明5 m以上断层和特殊地质构造体的主要技术手段。
2.2井下探放水钻探在井下布置钻孔，利用井下钻探技术，对老窑（采空区）、顶板、底板和掘进面开展深度可达500 m的超前可定向钻探，对影响安全开采的水体进行探查，必要时进行可控的安全疏放。
2.3封闭不良钻孔启封钻探对钻孔封闭质量有疑问的钻孔，主要在地表对疑问钻孔实施透孔和重新封闭工作。
2.4大口径直排水井钻探为保证安全排放井下出水，减少占用井筒、巷道空间，缩短排水通道距离，采用钻探技术，在水仓附近施工直径可达 2 m、靶点位移可控的大口径直排水井，已日益成为矿井排水的选择。
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地表缺水与孔内漏失条件下工程勘察节水型钻探新技术吴 翔1,蒋国盛1,鄢泰宁1,Н.Г.叶戈罗夫2,卢春华1(11中国地质大学工程学院,武汉 430074;21俄罗斯地质科学研究院,图拉)摘要:工程勘察节水钻探技术以一种新的技术思路,采用脉动器、孔内潜水泵和排气阀三个部件在原有的钻探设备与机具的基础上,实现利用孔内地层水冲洗循环钻进,不消耗地表水,并减少孔内漏失。
本文着重介绍了该技术的设计思路、工作原理与室内试验、野外生产应用试验等内容,研究与试验表明,节水型钻探新技术工作原理先进,工作性能可靠,对地表缺水与孔内漏失条件下工程勘察的钻探工程提供有效的技术保障,具有广阔的研究应用前景。
关键词:节水钻探技术;地表缺水;孔内漏失中图分类号:P63415 文献标识码:A 文章编号:100023665(2006)0520110203收稿日期:2006202214;修订日期:2006206218基金项目:地调项目“地质灾害防治无水钻探技术研究”,(20030170129)作者简介:吴翔(19642),男,副教授,在读博士生,主要从事地质工程教学、科研工作。
E 2mail :wubox @1261com1 新型节水钻进技术思路大量实践表明,水的地层,传统的从孔口循环冲洗液方式当孔内动水位高于含水层水位时,钻孔表现为漏失,而新型节水钻进技术思路是不采用地表水作为钻孔冲洗循环介质,而是利用钻孔内已有的地层水,在不增加大型设备的基础上,借助地表水泵驱动孔内一定的机具泵送孔内的地层水,实现在孔内含水层以下(或略高于含水层水位)孔段的局部循环,既实现了钻孔冲洗循环,同时又使得漏失的冲洗液量大大减少,甚至是不漏失,基本上不会消耗地表水。
同时,由于配套的机具简单,与原有的钻探设备和钻进工艺有良好的配合使用性能,从而实现高效低成本节水钻进的目的。
2 节水钻进技术原理在常规钻探设备与机具的基础上,新型节水钻进配套机具主要有孔内潜水泵Ⅰ(由零件8～13组成)、地表水泵脉动器Ⅱ(由零件17～23组成)和主动钻杆排气阀Ⅲ(由零件24～35组成)三个部分,机具组合与节水钻进原理如图1所示。
211 节水钻进机具结构原理孔内潜水泵安置在钻具上端一定距离的位置,必须保证潜水泵浸没于孔内静水位以下。
脉动器安装在图1 节水钻进与机具原理示意图Fig.1 Principle sketch of w ater saving drilling systemSection ⅡPulsator ;Section ⅢExh aust V alve地表泥浆泵的出水阀位置,为增加脉冲力,地表泵宜采用无空气室的单缸柱塞泵,也可以是目前常用的三缸往复泵,但必须拆除其中任意两个缸的连杆与活塞以使泥浆泵只有一个缸工作。
脉动器实质上是增压阀,阀体19被弹簧17压紧在阀座23上。
在增压阀体上有一个轴向中心通道a ,其中装有反向阀20,它被弹簧21顶在鞍形衬套18下端,弹簧21的预紧力可以调节。
在阀体19上部钻有几行小孔b ,而在鞍形衬套的通孔中加工了垂直的槽子c ,穿过槽子装有定位销22。
在阀体19的下部除中心通道d 外,还有边路通道e 。
排气阀实质上是一个常闭式微型圆锥阀,通过阀体35上的螺纹连接在主动钻杆水龙头上端投料孔位置,杆件26通过穿销33、32与支架34、锥型阀堵连杆30连接,・011・ 水文地质工程地质2006年第5期 预压缩弹簧28使阀堵与阀体密闭,通过螺栓24与紧固螺母25调节固定。
212 节水钻进工作原理开始时,静水位以上管路中无水,液压为零,脉动器仅作为出水阀工作,当地表泥浆泵的活塞1反向运动时,水池2中的水经吸水管3和进水阀4被吸入泵体。
当活塞开始工作行程时,活塞推动水顶开脉动器阀体19排出,经高压管5、水龙头6和钻杆7进入潜水泵,直至管路中充满水并具有一定的压力,脉动器才作为压力脉动装置开始工作。
此时,地表泥浆泵的活塞1正向运动时,高压水顶开脉动器阀体19使系统增压并驱动孔内潜水泵传动柱塞8向下运动,它通过连杆9与工作柱塞11相连,在压力脉冲作用下,柱塞压缩弹簧10下行,工作柱塞下方的液体经出水阀13被挤出来,从潜水泵的缸体进入岩心管15,经过钻头携带岩屑上返沉淀于取粉管14中或排入到地层裂隙中。
当地表泵的活塞反向行程时,脉动器阀体19在弹簧17作用下坐在阀座23上。
由于整个管路中已有较高的液体压力,地表泵中的压力减小,在潜水泵弹簧10和管路中液体压力的作用下,来自管路中的高压液体打开脉动器反向阀20并进入地表泵活塞缸,同时,孔内潜水泵工作柱塞11上行,通过潜水泵吸水阀12吸入孔内钻杆外环空间的水。
在地表泵活塞的后续每一次工作行程中,都会有一部分液体从地表泵缸体中被压出,进入潜水泵的工作腔;而反向行程时,这部分液体又重新返回到地表泵的缸体内,从而在基本不消耗地表水的前提下完成冲洗液在孔底的局部循环。
如果管路中存在密封不严而导致高压液体泄漏、液体压力下降和地表泥浆泵反向行程时进空气等问题,地表泥浆泵反向行程时也可以从泥浆池吸入少量水弥补系统液体损失,但吸入管路中的空气由于具有体积可压缩性,会严重影响脉冲效果,根据低密度气体高位聚集原理,可以通过主动钻杆上端排气阀杆件26向上连接拉绳27,向下拉动开启排气阀排除。
3 节水钻进技术试验与野外生产应用效果通过与俄罗斯地质科学研究院合作研究,已研制开发出Φ89mm、Φ108mm系列孔内潜水泵和单缸柱塞泵(也可以用原有的三缸往复泵替代)、脉动器、排气阀等配套机具,并在中国地质大学钻探技术研究试验中心与广西水文地质工程地质勘察院有关工程项目中进行了室内试验和生产试验。
311 室内试验试验设备与机具:XY-4型钻机、BW-250Π50泥浆泵(配Φ65mm的活塞与缸套)、Φ50mm钻杆、Φ89mm 潜水泵、脉动器、排气阀等。
(1)工作性能检测试验将BW-250Π50泥浆泵的任意两个缸的连杆、活塞和空气室拆除,使其成为单缸单作用泵,同时取出工作缸出水球阀并替换为脉动器,卸去潜水泵的进出水阀12、13短节并在地表与主动钻杆、水龙头、高压胶管、BW-250Π50泥浆泵连接,以200次Πmin的冲次开启泥浆泵,调节泥浆泵回水阀,驱动潜水泵传动柱塞工作。
通过试验检测,潜水泵工作柱塞的冲程达到15cm,冲次与泥浆泵的冲次相当,地表水源不消耗,达到设计要求。
将进出水阀12、13短节与潜水泵连接并置于地表水箱中,以200次Πmin的冲次再次开启泥浆泵,潜水泵的出水量达到95LΠmin,能满足实际钻进工艺需要。
(2)室内钻孔钻进试验将节水钻进配套机具的潜水泵下入试验钻孔,钻孔直径Φ91mm,孔深40m,孔内微裂隙少量漏失,静止水位略低于孔口,潜水泵安装在孔内钻具组合的中部,距离水位面1015m,采用Φ89mm岩心管、Φ91mm硬质合金钻头单管钻进。
在钻进过程中,为了借助水力脉冲驱动孔内潜水泵,地表泥浆泵只用了单缸。
虽然会出现水流不连续的现象,但在活塞200次Πmin的冲次下,造成的孔底水流不连续间隙很小(小于传统液动冲击器造成的水流间隙),脉动式冲洗孔底不仅不会影响,而且有利于及时排粉。
钻进1h后的结果表明,在孔口不返水的条件下进尺112m,地表水源基本不消耗,孔底排粉与冷却效果好,试验机具工作一切正常。
312 野外生产试验节水钻进技术在广西来宾市郊混凝土搅拌站ZK1号钻孔中进行了生产试验。
试验前该孔已钻孔深80m,孔底岩性为可钻性Ⅶ～Ⅷ级的硅质灰岩,地层裂隙发育,钻进中全孔漏失,孔口不返水,孔内静止水位1315m。
试验设备与钻具:BW-250泥浆泵(只用Φ65mm的单缸,选用200次Πmin的冲次)、13kW柴油机、GY-100钻机。
钻具组合为Φ50mm钻杆+节水钻具+Φ50mm钻杆+防事故接头+Φ50mm钻杆+Φ89mm岩心管(带取粉管)+Φ91mm钻头(带卡芯装置),为避免潜水泵在工作中吸入钻进的岩屑,潜水泵安装于孔内静水位以下10m左右(可以随钻孔水位调节),距离孔底钻头约5615m。
节水钻具在ZK1号钻孔中安排了硬质合金和人・111・ 2006年第5期水文地质工程地质 造金刚石钻进两种方法的生产试验。
首先采用Φ91mm 的硬合金钻头钻进。
主要钻进参数:钻压6～7kN ,转速200转Πmin ,地表泥浆泵的理论泵量为55L Πmin (按常规计算),泥浆池的水位基本没有下降,地表泵压力表的指针在015～5MPa 帕间摆动,说明孔内潜水泵工作正常。
由于所钻岩层很硬,与硬质合金钻进不适应,平均机械钻速仅0137m Πh 。
进尺0113m 后起钻发现钻头磨损严重,但取粉管中却取出大量岩粉。
说明节水钻具进行孔底地下水局部循环的效果优于常规循环。
因为潜水泵的出水量达到95L Πmin ,换算成外环流速为114m Πs ,从而保证了足够的冲洗强度,所以把以前孔底沉淀的岩粉也都冲排沉淀到取粉管中,很明显,这对保证孔底清洁和钻孔安全是非常有利的。
接着换用Φ91mm 金刚石钻头钻进,主要钻进参数与前面基本相同,由于已接近终孔,所以只钻进了一个回次,但结果说明问题。
在基本不消耗地表水的条件下,机械钻速比硬质合金钻头大幅度提高,生产试验的钻进效果如表1所示。
表1 生产试验的钻进效果汇总表T able 1 Drilling effects of produce testing钻进方法平均钻速(m Πh )岩芯采取率(%)钻压(kN )转速(r Πmin )冲洗液类型消耗地表水量(L Πmin )硬质合金013706～7200清水0金刚石0180656～7200清水4 结论与展望(1)新型节水钻探技术利用安装在地表单缸往复泵上的脉动器产生压力脉动,驱动孔内潜水泵传动柱塞与工作柱塞往复运动,抽吸排放孔内地层水循环钻进,地表水源仅作为驱动介质而基本不消耗,孔内漏失量也大大减少。
(2)室内试验与野外生产应用试验表明,新型节水钻进技术的工作原理与工作性能可靠,新型节水钻进技术的钻孔冲洗循环强度大,孔内冲排岩粉彻底,能够适用硬质合金与金刚石等常规钻进工艺。
(3)随着公路、铁路、南水北调、西气东输等建设工程的快速发展,工程勘察越来越多地深入到人迹罕见、地表水源缺乏等恶劣环境地区,勘察钻孔深度的不断增加和勘察地层的复杂多变等因素严重影响钻探工程的经济成本与效率,新型节水钻进技术能够提供一种解决问题的技术方法。
同时,由于新型节水钻进是采用孔内潜水泵工作柱塞的往复运动实现冲洗介质循环,从技术原理上还可以实现孔底的冲击回转钻进,为该技术的发展提供更广阔的应用前景。
参考文献:[1] Н.Г.Егоров,Министерствоприродныхресурсовроссийскойфедерации,Повышениеэффективноститехнологиибуренияиопробованияразведочныхскважинвсложныхгеологическихусловиях(Методическиерекомендации)》,Москва,1999:46-119.[2] 汤凤林,А.Г.加里宁,等.岩心钻探学[M].武汉:中国地质大学出版社,1997:354-356.[3] 鄢泰宁.岩土钻掘工程学[M].武汉:中国地质大学出版社,2001:203-204.N e w w ater 2save drilling technology for engineering geologicalinvestigation in w ater 2shortage region and hole leakageW U X iang 1,J I ANG G uo-sheng 1,Y AN T ai-ning 1,H.Γ.Eg orov 2,LU Chun-hua 1(11Engineering Faculty ,China Univer sity o f G eosciences ,Wuhan 430074,China ;21Russia Academy o f G eosciences ,Tula )Abstract :New water 2save drilling technology ,which takes such three equipments as pulsator ,submerged pum p and exhaust valve in original drilling equipments ,is a kind of new technological ideas to carry out normal drilling.It can not only consume little surface water but als o reduce leakage of drilling fluid.Its design thought ,w ork principle ,laboratory test and produce test are als o discussed in detail in paper.The results of research and test show that the principle of new water 2save drilling technology is advancing.The w ork performance is credibility ,and that has a broad respective in affording effective technology ensure for engineering geological investigation in water 2shortage region and hole leakage.K ey w ords :water 2save drilling technology ;water 2shortage in land surface ;hole leakage编辑:王宏・211・ 水文地质工程地质2006年第5期 。