第07章水文地质钻探

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1、 Exploration Engineering Drilled by Diamond Bit钻掘工程学钻掘工程学第七章第七章 水文地质钻探水文地质钻探授授 课课 内内 容容水文水井钻进工艺水文水井成井工艺水文地质钻探 要求了解水文地了解水文地质钻探的特殊性及井探的特殊性及井身身结构，熟悉水文地构，熟悉水文地质孔孔( (井井) )钻探探的特殊技的特殊技术措施，如措施，如钻进方法，冲方法，冲洗液，冲洗方式等；掌握水文地洗液，冲洗方式等；掌握水文地质孔孔( (井井) )成井工成井工艺的目的，主要工序，的目的，主要工序，质量量检验方法等方法等 。 要求：要求：水文地质钻探 1.钻探工艺一、一、 水文

2、水井钻探的目的和特点水文水井钻探的目的和特点研究地质剖面；研究地质剖面；确定含水层的层数、厚度和深度；确定含水层的层数、厚度和深度；查明岩石成分、岩性及构造；查明岩石成分、岩性及构造；测定各含水层的地下水位；测定各含水层的地下水位；是勘探开发地下水的重要手段。轻重工业、水是勘探开发地下水的重要手段。轻重工业、水电工程、矿山开采、灌溉、国防交通等都要查明电工程、矿山开采、灌溉、国防交通等都要查明地下水的埋藏条件、活动规律和含水层的水质、地下水的埋藏条件、活动规律和含水层的水质、水量，以充分利用地下水资源为经济建设服务水量，以充分利用地下水资源为经济建设服务 第一节第一节 水文水井钻探工艺水文水井

3、钻探工艺1、钻探的目的、钻探的目的水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺确定含水层的水力参数及彼此之间的关系；确定含水层的水力参数及彼此之间的关系；一、水文水井钻探的目的和特点一、水文水井钻探的目的和特点采取水样进行水质分析，并测定含水层的岩石采取水样进行水质分析，并测定含水层的岩石物理性质和颗粒组成；物理性质和颗粒组成；利用钻孔进行水动态观测和监测，以便了解和利用钻孔进行水动态观测和监测，以便了解和预测地下水动态变化规律和趋势，科学开采利用预测地下水动态变化规律和趋势，科学开采利用地下水。地下水。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻

4、探工艺 一、水文水井钻探的目的和特点一、水文水井钻探的目的和特点 2、钻探的特点、钻探的特点 钻钻进进大大多多在在松松散散、胶胶结结差差的的卵卵、砾砾石石层层、砂砂砾砾层层及及各各种种土土层层中中，易易塌塌、漏漏失失、取取心心困困难难、事事故多、效率低；故多、效率低； 施工周期短，搬迁频繁，劳动强度大。施工周期短，搬迁频繁，劳动强度大。 钻钻孔孔直直径径大大、深深度度小小，孔孔( (井井) )身身结结构构复复杂杂，钻进方法多，设备能力大；钻进方法多，设备能力大；水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺 二、水文水井孔二、水文水井孔(井井)身结构身结构 水文水井钻探

5、开始前，需根据地层特点进行水文水井钻探开始前，需根据地层特点进行孔孔( (井井) )身结构设计。结构是否合理是安全、高身结构设计。结构是否合理是安全、高效、优质、经济和准确获得地质资料的保证。效、优质、经济和准确获得地质资料的保证。 1、孔、孔(井井)身结构要素的确定身结构要素的确定 (1)孔孔( (井井) )深深 孔孔( (井井) )钻进的深度。由水文钻进的深度。由水文地质勘探和开发地下水目的层的埋藏深度决定地质勘探和开发地下水目的层的埋藏深度决定水文地质孔以最底下含水层作为钻孔的深度；水文地质孔以最底下含水层作为钻孔的深度；长期观测孔、探采结合孔、供水井，需考虑含长期观测孔、探采结合孔、供

6、水井，需考虑含水层深度和保障孔水层深度和保障孔( (井井) ) 寿命的沉砂管长度寿命的沉砂管长度。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺 1、孔、孔(井井)身结构要素的确定身结构要素的确定二、水文水井孔二、水文水井孔(井井)身结构身结构 (2)孔孔( (井井) )径：径： 孔孔( (井井) )径包括开孔直径、径包括开孔直径、中间变径和终孔直径。特别是终孔直径必须中间变径和终孔直径。特别是终孔直径必须考虑以下因素：考虑以下因素： 岩心直径岩心直径为了满足获得准确水文地质资为了满足获得准确水文地质资料，进行必要的岩心分析、试验，地质部门规料，进行必要的岩心分析、试

7、验，地质部门规定终孔直径不小于定终孔直径不小于110mm110mm。 过滤管直径和抽水泵的外径过滤管直径和抽水泵的外径供水井中需供水井中需考虑水泵直径，一般比水泵外径大考虑水泵直径，一般比水泵外径大2 2倍。倍。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺1、孔、孔(井井)身结构要素的确定身结构要素的确定二、水文水井孔二、水文水井孔(井井)身结构身结构2、孔、孔(井井)身结构设计原则身结构设计原则(1)设计原则设计原则能有效保护含水层，使之不受污染损害；能有效保护含水层，使之不受污染损害；避免孔避免孔( (井井) )复杂情况产生，为全孔复杂情况产生，为全孔( (井井

8、) )顺顺利钻进创造条件，使施工周期最短；利钻进创造条件，使施工周期最短；从下往上逐段从下往上逐段设计孔径和深度；孔径和深度；满足地足地质和生和生产要求，要求，对地地质剖面预测可能剖面预测可能不准确，要留有余地，同时要考虑工艺水平；不准确，要留有余地，同时要考虑工艺水平；孔孔( (井井) )身结构力求最简单。身结构力求最简单。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺1、孔、孔(井井)身结构要素的确定身结构要素的确定二、水文水井孔二、水文水井孔(井井)身结构身结构2、孔、孔(井井)身结构设计原则身结构设计原则(1)设计原则设计原则(2) 孔孔(井井)身结构身结构

9、根据设计原则、地层情况、工艺根据设计原则、地层情况、工艺水平，孔水平，孔( (井井) )身结构可分为身结构可分为5 5种。种。水文地质普查孔：终孔直径不小于水文地质普查孔：终孔直径不小于110mm。水文地质勘探孔：终孔直径根据孔内是否需要填水文地质勘探孔：终孔直径根据孔内是否需要填砾确定。砾确定。探采结合探采结合孔终孔直孔终孔直径常采用径常采用150mm，上上部需考虑抽部需考虑抽水泵直径。水泵直径。长期观测长期观测孔：因需要孔：因需要保证在观测保证在观测期内井壁安期内井壁安全，要下套全，要下套管，填砾洗管，填砾洗井等。井等。供水井：井径较大，成井工艺复杂，同时要有永供水井：井径较大，成井工艺复

10、杂，同时要有永久性的技术措施以保证水井使用寿命久性的技术措施以保证水井使用寿命水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点钻进所遇含水层多为第四纪砂砂砾卵砾石钻进所遇含水层多为第四纪砂砂砾卵砾石层等。特点是胶结性差，松散，易塌坍、漏失。层等。特点是胶结性差，松散，易塌坍、漏失。钻进时容易被切入，切削具磨损不大，吃入深度钻进时容易被切入，切削具磨损不大，吃入深度大，钻孔直径大，要求钻机能提供大的扭矩，钻大，钻孔直径大，要求钻机能提供大的扭矩，钻杆能承受较大的扭矩。孔径大，钻杆与孔壁的间杆能承受

11、较大的扭矩。孔径大，钻杆与孔壁的间隙也大，要求大的泵量完成净化岩粉的目的。隙也大，要求大的泵量完成净化岩粉的目的。 在含水层钻进，为不污染含水层而得到准确的在含水层钻进，为不污染含水层而得到准确的地质资料，钻进时冲孔尽量使用清水地质资料，钻进时冲孔尽量使用清水为不导致为不导致孔壁不稳定的趋向，往往需要用套管护壁孔壁不稳定的趋向，往往需要用套管护壁。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点 使使用用套套管管直直径径大大。为为便便于于起起下下套套管管柱柱，井井外外径径需需一一样样大大；为为

12、增增加加稳稳固固性性，套套管管壁壁厚厚较较岩岩心心钻钻探大。探大。 钻钻头头结结构构采采用用大大水水口口、少少切切削削具具、较较多多片片状状合金合金。为使冲洗液畅通，多数钻头为肋骨钻头。为使冲洗液畅通，多数钻头为肋骨钻头。 钻钻杆杆直直径径大大。是是为为了了增增大大扭扭矩矩，减减小小冲冲洗洗液液在钻杆中流动的阻力。在钻杆中流动的阻力。 钻进工艺采用钻进工艺采用“轻压、慢转、大泵量轻压、慢转、大泵量”的规的规程。程。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点 要求：要求： 轻压、慢转、大泵

13、量。轻压、慢转、大泵量。 轻压轻压软层中岩石可钻性小，轻压可以防止钻软层中岩石可钻性小，轻压可以防止钻杆折断事故，改善钻杆柱的受力状态，防止孔斜。杆折断事故，改善钻杆柱的受力状态，防止孔斜。 慢慢转转为为适适应应水水文文水水井井孔孔直直径径大大、扭扭矩矩大大而而采采用用的的技技术术措措施施。钻钻机机转转数数2020120r/min120r/min，设设立若干档次。立若干档次。 大泵量大泵量孔壁与钻杆环状间隙大，通过增加孔壁与钻杆环状间隙大，通过增加排量来增加环状间隙的流速，防止岩屑重复破排量来增加环状间隙的流速，防止岩屑重复破碎和事故发生，使孔底净化。碎和事故发生，使孔底净化。水文地质钻探 1

14、.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进 回转钻进进行水文水井钻探，是应用最广泛回转钻进进行水文水井钻探，是应用最广泛的钻探方法。目前很多先进的钻探方法如空气钻的钻探方法。目前很多先进的钻探方法如空气钻进、反循环钻进、潜孔锤钻进等都是从常规回转进、反循环钻进、潜孔锤钻进等都是从常规回转钻进法演变和发展而来的，仍具有回转钻进的特钻进法演变和发展而来的，仍具有回转钻进的特点。大直径回转钻进方法，在第四系中多为不取点。大直径回转钻进方法，在第四系中多为不取心钻进，在基

15、岩中为取心钻进。全面不取心钻进心钻进，在基岩中为取心钻进。全面不取心钻进可分为两大类：可分为两大类： (1)鱼尾、三翼、四翼钻头钻进鱼尾、三翼、四翼钻头钻进(2)牙轮钻头钻进牙轮钻头钻进牙牙轮轮钻钻头头水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进 在在基基岩岩中中进进行行大大口口径径水水文文井井钻钻探探，为为减减少少对对岩岩石石的的破破碎碎量量，采采用用岩岩心心钻钻探探，使使用用硬硬合合金金或或钻钻粒粒钻钻头

16、头钻钻进进。其其钻钻进进工工艺艺与与岩岩心心钻钻探探相相似似，所所不不同同的的是是直直径径较较大大所所带带来来的的问问题题。由由于于井井径径大大，岩岩心心直直径径较较粗粗，卡卡断断岩岩心心在在水水文文水水井井钻钻探探中成了问题，概括起来有以下几个方面：中成了问题，概括起来有以下几个方面： 使用尽可能长的岩心管，延长回次进尺，使使用尽可能长的岩心管，延长回次进尺，使岩心达到一定长度后，岩心可在机械振动下顺其岩心达到一定长度后，岩心可在机械振动下顺其节理、层理或裂隙等折断。节理、层理或裂隙等折断。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井

17、钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进 投投卡卡料料前前要要将将钻钻具具提提离离井井底底一一段段距距离离，投投卡卡料料后后要要开开大大泵泵量量，使使卡卡料料冲冲到到钻钻头头与与岩岩心心的的环环状状间隙处而卡住岩心。间隙处而卡住岩心。 卡卡料料应应由由硬硬石石块块、钢钢粒粒和和铁铁丝丝组组成成。其其大大小小应根据岩心与岩心管内径间隙大小而定。应根据岩心与岩心管内径间隙大小而定。 扭扭卡卡岩岩心心时时，开开车车不不能能过过猛猛，以以免免扭扭断断钻钻杆杆或损坏钻机。或损坏钻机。 在特殊的情况下，利用岩心楔断器

18、将岩心楔在特殊的情况下，利用岩心楔断器将岩心楔断后再卡取，或采用小直径掏心的办法使大直径断后再卡取，或采用小直径掏心的办法使大直径岩心震断后再取。岩心震断后再取。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进扩孔钻进成井扩孔钻进成井先用小直径取心钻进，然后用先用小直径取心钻进，然后用大直径扩孔成井。大直径扩孔成井。 主要应用于以下情况：主要应用于以下情况： 受受设设计计能能力力限限制制，不

19、不能能一一径径成成井井时时，可可以以逐逐级级扩扩孔孔成成井井。当当钻钻机机功功率率小小不不能能适适应应大大的的岩岩石石破破碎碎量量，或或因因泵泵量量小小而而不不能能排排除除较较多多的的岩岩屑屑量量时时，可以逐级扩孔成井。可以逐级扩孔成井。 当当含含水水层层较较多多，需需要要分分层层观观测测时时，常常用用扩扩孔孔钻进来满足水文地质的需要。钻进来满足水文地质的需要。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、

20、扩孔钻进、扩孔钻进 地地层层条条件件不不允允许许用用大大口口径径一一次次成成井井，施施工工时时只只有有先先打打小小眼眼，然然后后逐逐级级扩扩孔孔成成井井。或或因因填填砾砾厚厚度度要要求求井井径径加加大大或或局局部部加加大大时时，也常用扩孔钻进来满足成井工艺要求。也常用扩孔钻进来满足成井工艺要求。当当下下入入井井内内的的提提水水设设备备直直径径很很大大时时，需要上部扩孔来满足安装水泵的要求。需要上部扩孔来满足安装水泵的要求。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、

21、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进扩孔钻进应注意：扩孔钻进应注意： 根根据据使使用用设设备备能能力力和和井井径径要要求求，合合理理确确定定扩扩孔孔级级差差，级级差差一一般般在在300300500mm500mm直径之间；直径之间； 根据地层特点使用合理的钻头类型。根据地层特点使用合理的钻头类型。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进(1

22、) 粘土层扩孔粘土层扩孔 在在粘粘土土层层扩扩孔孔时时，由由于于回回转转阻阻力力较较大大，可可以以采采用用逐逐级级扩扩孔孔的的方方法法成成井井；另另外外粘粘土土层层扩扩孔孔时时造造浆浆率率高高，应应经经常常调调浆浆；地地层层条条件件许许可可时时，可可采采用用清清水水钻钻进进；在在缩缩径径严严重重地地层层，应应当当采采用用优优质质泥泥浆浆，钻钻头头通通过过缩缩径径段段后后，要要上上下下扫扫孔孔数数次次，以以减减轻轻缩缩径径现现象象；粘粘土土层层扩扩孔孔钻钻进进所所使使用用的的钻钻头头多多为为六六翼翼螺旋肋骨钻头或多级肋骨钻头。螺旋肋骨钻头或多级肋骨钻头。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻

23、探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进(1) 粘土层扩孔粘土层扩孔(2) 砂层扩孔砂层扩孔 在砂层扩孔钻进时，阻力较小，进尺快，在砂层扩孔钻进时，阻力较小，进尺快，应当注意泥浆质量，适当加稠泥浆；在钻进应当注意泥浆质量，适当加稠泥浆；在钻进时少提动钻具，保持井壁稳定；在流砂层扩时少提动钻具，保持井壁稳定；在流砂层扩孔钻进时，应当减少泵量，以免冲垮井壁；孔钻进时，应当减少泵量，以免冲垮井壁；除使用六翼旋肋骨钻头外，常使用多级

24、肋骨除使用六翼旋肋骨钻头外，常使用多级肋骨扩孔钻头。扩孔钻头。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进(1) 粘土层扩孔粘土层扩孔(2) 砂层扩孔砂层扩孔(3) 砾石层扩孔砾石层扩孔 为防止砾石孔壁坍塌，砾石层扩为防止砾石孔壁坍塌，砾石层扩孔钻进应选用玉米式钻头。依靠玉孔钻进应选用玉米式钻头。依靠玉米钻头的挤压作用而加固井壁，泵米钻头的挤压作用而加固井壁，泵量也不宜太大。由于玉米式

25、钻头钻量也不宜太大。由于玉米式钻头钻孔钻机的震动特别大，转速应降低，孔钻机的震动特别大，转速应降低，钻压适当加大。可能时，砾石层尽钻压适当加大。可能时，砾石层尽量不用扩孔钻进。量不用扩孔钻进。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进 正循环方式钻进大口径钻孔，明显存在冲洗正循环方式钻进大口径钻孔，明显存在冲洗液液V上上低低,排屑不良；孔内事故几率增加；钻进排

26、屑不良；孔内事故几率增加；钻进效率低。故效率低。故在钻进工艺上，改变为反循环方式，在钻进工艺上，改变为反循环方式，其优点除钻进速度快以外，在钻进费用上也比其优点除钻进速度快以外，在钻进费用上也比正循环方式低正循环方式低30304040。 (1) (1) 特点特点 冲冲洗洗液液上上升升速速度度快快，排排屑屑能能力力强强，井井底底干干净净。岩屑不受重复破碎，钻进速度快，经济指标提高。岩屑不受重复破碎，钻进速度快，经济指标提高。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全

27、面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进(1) (1) 特特点点 钻钻进进时时井井内内有有较较高高的的水水位位，因因此此可可以以平平衡衡地地应力，使井壁较为稳定。应力，使井壁较为稳定。 钻钻进进时时除除用用很很短短的的孔孔口口管管保保护护井井口口外外，均均可可采用清水钻进。采用清水钻进。 钻钻进进时时井井内内有有一一定定的的漏漏失失，应应补补充充冲冲洗洗液液的的渗漏损失，故需要安排专门的供水措施。渗漏损失，故需要安排专门的供水措施。 反循环钻进在钻进规程不当时易发生岩心堵反循环钻进在钻进规程不当时易发生岩心堵塞，钻进中断。当地层

28、中有大砾石时，必须采取塞，钻进中断。当地层中有大砾石时，必须采取措施以防堵塞。措施以防堵塞。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进(1) (1) 特点特点(2) 工作原理及方式工作原理及方式 水文水井钻探的反循环钻进方式，按照水文水井钻探的反循环钻进方式，按照形成钻杆内上升水流的方式可分为：泵吸反形成钻杆内上升水流的方式可分为：泵吸反循环、压缩空气反循环和

29、射流反循环。循环、压缩空气反循环和射流反循环。1)泵吸反循环泵吸反循环泵吸反循环：利用离心泵或抽吸泵的抽吸力使泵吸反循环：利用离心泵或抽吸泵的抽吸力使钻杆内部液体上升的一种管路布置方式。钻杆内部液体上升的一种管路布置方式。 泵的进水管与主动钻杆水泵的进水管与主动钻杆水笼头相接，并通过钻杆将吸笼头相接，并通过钻杆将吸入口下到井底，井内的冲洗入口下到井底，井内的冲洗液经钻头液经钻头( (可看做泵的吸入可看做泵的吸入口口) )携带岩屑经钻杆上升，携带岩屑经钻杆上升，由水泵水管排出口排送到集由水泵水管排出口排送到集碴坑。碴坑。 泵吸式反循环钻进，适用泵吸式反循环钻进，适用于地下水位高，渗入量较小于地下

30、水位高，渗入量较小的地区工作。钻进效率在井的地区工作。钻进效率在井深深50m50m以内较高，随井深增以内较高，随井深增加效率逐渐降低。经济合理加效率逐渐降低。经济合理的钻进深度约为的钻进深度约为100100120 m120 m，最大的钻进深度可达最大的钻进深度可达200m200m。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进(1) (1) 特点特点(2) 工作

31、原理及方式工作原理及方式1)泵吸反循环泵吸反循环2)压缩空气反循环压缩空气反循环 将压缩空气通过压气盒、供气管路送到井内将压缩空气通过压气盒、供气管路送到井内气水混合室，使压气与钻杆内的水混合，从而气水混合室，使压气与钻杆内的水混合，从而形成比重小于形成比重小于1 1的掺气水流涌出地面。的掺气水流涌出地面。 压气的供气方式有压气的供气方式有2 2种：一是并列式供气，通种：一是并列式供气，通过过在钻杆外侧的送气管将压缩空气送入井下；在钻杆外侧的送气管将压缩空气送入井下；二是通过双壁钻杆之间的环状间隙供气。二是通过双壁钻杆之间的环状间隙供气。 压气反循环的压气反循环的有效吸水压力，有效吸水压力，一

32、般为一般为0.50.50.3MPa0.3MPa，随着空随着空气压缩机工作压气压缩机工作压力的增加还能进力的增加还能进一步提高。同时，一步提高。同时，使用不同内径钻使用不同内径钻杆可达到不同的杆可达到不同的钻进深度。钻进深度。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进(1) (1) 特点特点(2) 工作原理及方式工作原理及方式1)泵吸反循环泵吸反循环2)压缩空气

33、反循环压缩空气反循环3)射流反循环射流反循环 利用离心泵高速的液流经喷嘴射入循环利用离心泵高速的液流经喷嘴射入循环管路排渣管，造成负压，这种负压能使管管路排渣管，造成负压，这种负压能使管路产生抽吸作用，喷嘴选择适当，可以产路产生抽吸作用，喷嘴选择适当，可以产生生8 89 910104 4 PaPa负压值负压值。 射流反循环采用的射流反循环采用的泵，可以是离心泵，也泵，可以是离心泵，也可以是其它形式的泵。可以是其它形式的泵。射流反循环对泵压射流反循环对泵压和泵量的要求，决定于和泵量的要求，决定于管路情况和喷嘴的技术管路情况和喷嘴的技术性能。性能。射流反循环钻进，射流反循环钻进，管路中流体的流速与

34、岩管路中流体的流速与岩屑有关。屑有关。射流反循环与泵吸射流反循环与泵吸反循环相似，适于浅井，反循环相似，适于浅井，最大深度可达最大深度可达250m左右。左右。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进(1) (1) 特点特点(2) 工作原理及方式工作原理及方式(3) 反循环钻进工艺反循环钻进工艺1) 钻头钻头为便于抽吸岩粉、岩屑，反循环钻进的钻头为便于抽吸岩粉

35、、岩屑，反循环钻进的钻头应能在井底形成中心下凹的圆锥形。钻头主要应能在井底形成中心下凹的圆锥形。钻头主要有：翼状钻头和牙轮组合钻头。有：翼状钻头和牙轮组合钻头。2) 技术规程技术规程钻压选择应根据钻头类型、岩层性质和设计钻压选择应根据钻头类型、岩层性质和设计能力等因素确定。大直径反循环钻进特别要注意能力等因素确定。大直径反循环钻进特别要注意控制回转速度，通常将线速度控制在控制回转速度，通常将线速度控制在0.5m/s。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取

36、心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进、潜孔锤钻进、潜孔锤钻进潜孔锤钻进：在钻头上装一个潜孔锤，钻进潜孔锤钻进：在钻头上装一个潜孔锤，钻进时，在钻杆带动下做回转运动，潜孔锤在循环时，在钻杆带动下做回转运动，潜孔锤在循环介质推动下，对井底岩石进行冲击而破碎岩石。介质推动下，对井底岩石进行冲击而破碎岩石。气动潜孔锤钻进的特点气动潜孔锤钻进的特点：钻进效率高；钻头：钻进效率高；钻头寿命长；所需钻压低，进尺快，有较好的防斜寿命长；所需钻压低，进尺快，有较好的防斜效果；孔内没有静水柱压力，排粉速度快，孔效果；孔内没有静水柱压力，排粉速度快，孔

37、内清洁，对含水层没有堵塞和破坏作用；钻探内清洁，对含水层没有堵塞和破坏作用；钻探成本低。成本低。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进、潜孔锤钻进、潜孔锤钻进 目前，国内外潜孔锤根据配气方目前，国内外潜孔锤根据配气方式分为有阀和无阀两大类。无阀潜孔式分为有阀和无阀两大类。无阀潜孔锤因免去了配气阀片，比有阀潜孔锤锤因免去了配气阀片，比有阀潜孔锤节约节约30

38、30的空气消耗，还具有零件少、的空气消耗，还具有零件少、结构简单、加工制造容易等优点。结构简单、加工制造容易等优点。水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进、潜孔锤钻进、潜孔锤钻进潜孔锤钻进效率的高低，不仅取潜孔锤钻进效率的高低，不仅取决于选用的空压机、潜孔锤、钻头决于选用的空压机、潜孔锤、钻头的性能和质量，而且与钻进规程是的性能和质量，而且与钻进规程是否合

39、理有密切关系。否合理有密切关系。钻进规程主要考虑的因素：钻进规程主要考虑的因素： 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进、潜孔锤钻进、潜孔锤钻进风压：风压：潜孔锤钻进的冲击频率和冲击功潜孔锤钻进的冲击频率和冲击功都与空压机输出空气压力有关。根据资料都与空压机输出空气压力有关。根据资料表明钻速与风压成正比关系。表明钻速与风压成正比关系。钻进时，除，除考考虑正

40、常工作所需正常工作所需风压外，外，还需考需考虑孔深孔深增加而增加而带来的沿程来的沿程压力力损失，以及克服水失，以及克服水位以下的水柱位以下的水柱压力。目前国内生力。目前国内生产的潜孔的潜孔锤有低有低压和高和高压之分。低之分。低压潜孔潜孔锤所需所需风压是是0.50.50.7MPa0.7MPa。 风量：风量：潜孔锤钻进速度快，单位时间内产生潜孔锤钻进速度快，单位时间内产生的岩粉岩屑量较多，岩屑颗粒大，因而需要较的岩粉岩屑量较多，岩屑颗粒大，因而需要较大的风量才能携带岩屑使孔底干净。环状间隙大的风量才能携带岩屑使孔底干净。环状间隙空气上返速度大于空气上返速度大于16 m16 ms s时，才能发挥较好

41、。时，才能发挥较好。冲击频率与转速对于一种型号的潜孔锤，冲击频率与转速对于一种型号的潜孔锤，只要达到其额定风量和风压工作时，就能达到只要达到其额定风量和风压工作时，就能达到额定的冲击频率；潜孔锤钻进其转速应和潜孔额定的冲击频率；潜孔锤钻进其转速应和潜孔锤冲击频率相适应，使钻进在最优冲击间隔下锤冲击频率相适应，使钻进在最优冲击间隔下进行，以取得高的钻进效率进行，以取得高的钻进效率 。钻钻压潜孔锤钻进破碎岩石是依靠冲击压潜孔锤钻进破碎岩石是依靠冲击动载，钻进效率的高低主要取决于冲击功、动载，钻进效率的高低主要取决于冲击功、频率和转速。钻压则是保证潜孔锤钻头和频率和转速。钻压则是保证潜孔锤钻头和井底

42、岩石保持良好接触，充分发挥冲击功井底岩石保持良好接触，充分发挥冲击功的作用。的作用。 钻压过大会使钻头磨损过快，钻具回钻压过大会使钻头磨损过快，钻具回转困难，消耗扭矩大；钻压小，则影响冲转困难，消耗扭矩大；钻压小，则影响冲击功的有效传递，从而影响钻进效率。击功的有效传递，从而影响钻进效率。 水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进、潜孔锤钻进、潜孔锤钻进、其

43、它钻进方法、其它钻进方法(1) 空气钻进空气钻进利用压缩空气代替冲洗液作为循环介质来冲洗利用压缩空气代替冲洗液作为循环介质来冲洗钻孔、携带岩屑、冷却钻头。循环介质对孔底产钻孔、携带岩屑、冷却钻头。循环介质对孔底产生的静压力很小，改善了孔底岩石的受力状态，生的静压力很小，改善了孔底岩石的受力状态，有利于岩石破碎。空气钻进与一般钻进方法相比有利于岩石破碎。空气钻进与一般钻进方法相比具有钻进效率高、钻头寿命长、避免使用冲洗液具有钻进效率高、钻头寿命长、避免使用冲洗液等优点；适用于沙漠、缺水地区，冻土地带，严等优点；适用于沙漠、缺水地区，冻土地带，严重漏失地层的钻进。重漏失地层的钻进。 1压缩空气；压

44、缩空气；2送风管；送风管；3转盘；转盘；4孔口密封装孔口密封装置；置；5孔口管；孔口管；6钻杆；钻杆；7粗径钻具；粗径钻具；8吹尘管；吹尘管；9吸尘器吸尘器(离离心式鼓风机心式鼓风机)；10排尘管排尘管空空气气钻钻进进示示意意图图水文地质钻探 1.钻探工艺第一节水文水井钻探工艺第一节水文水井钻探工艺三、水文水井钻进方法三、水文水井钻进方法1 1、钻进工艺的特点、钻进工艺的特点2、全面不取心回转钻进、全面不取心回转钻进3、大口径基岩取心钻进、大口径基岩取心钻进4、扩孔钻进、扩孔钻进5、反循环钻进、反循环钻进、潜孔锤钻进、潜孔锤钻进、其它钻进方法、其它钻进方法(1) 空气钻进空气钻进(2) 泡沫钻

45、进泡沫钻进 空空气气钻钻进进粉粉尘尘大大，不不仅仅影影响响机机械械寿寿命命，而而且且影影响响工工人人身身体体健健康康，污污染染环环境境；随随着着孔孔径径增增大大，空空压压机机能能力力满满足足不不了了携携带带岩岩石石的的要要求求。另另外外，在在涌涌水水地地层层空空气气钻钻进进比比较较困困难难。为为解解决决这这个个问问题题可可用用泡泡沫钻进。沫钻进。在在空空气气钻钻进进的的基基础础上上，增增加加泡泡沫沫灌灌注注系系统统，利利用用形形成成稳稳定定的的泡泡沫沫来来携携带带岩岩屑屑。泡泡沫沫具具有有较较大大表表面面张张力力，因因而而有有较较强强的的悬悬浮浮、捕捕捉捉岩岩屑屑的的能能力力，且且上上返返速速

46、度度仅仅需需空空气气钻钻进进的的1/101/101/151/15就就能能满满足足携带岩屑要求。携带岩屑要求。 泡泡沫沫剂剂有有发发泡泡能能力力强强，形形成成稳稳定定泡泡沫沫不不受受地地下下水中离子干扰，无毒、来源广、成本低等特点。水中离子干扰，无毒、来源广、成本低等特点。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺 水文水井钻探工程中，成井工艺占重水文水井钻探工程中，成井工艺占重要地位，除了要获得完整的水文地质资要地位，除了要获得完整的水文地质资料外，还要担负供水的任务，因而必须料外，还要担负供水的任务，因而必须下管成井，以获得抽水资料。下管成井，以获得抽

47、水资料。成井工艺包括下管、填砾、止水和洗成井工艺包括下管、填砾、止水和洗井等工序。井等工序。 成井工艺的目的是将成井工艺的目的是将目的层的水疏通流入井目的层的水疏通流入井内，封闭或隔离非目的内，封闭或隔离非目的层，防止含水层连通或层，防止含水层连通或污染。污染。 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺 滤水管应安装在不稳定但要求出滤水管应安装在不稳定但要求出水的含水段，能让水自由而畅通地流水的含水段，能让水自由而畅通地流入水井中，同时要阻止砂或破碎岩石入水井中，同时要阻止砂或破碎岩石流入水井中。流入水井中。应满足以下基本要求应满足以下基本要求： 一、

48、滤水管一、滤水管水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺 具有最大进水面积具有最大进水面积，以减小地下水，以减小地下水流经它时的阻力。滤水管的阻力越小，地流经它时的阻力。滤水管的阻力越小，地下水流速变化越小，发生结垢的可能性越下水流速变化越小，发生结垢的可能性越小，从而可以延长滤水管使用时间。小，从而可以延长滤水管使用时间。 具具有有最最大大限限度度的的机机械械强强度度，保保证证其其在在井井管管安安装装时时的的负负荷荷或或抵抵抗抗地地层层压压力力的的能能力。力。一、滤水管一、滤水管水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探

49、的成井工艺一、一、滤水管滤水管 具有具有最大限度的耐腐蚀能力最大限度的耐腐蚀能力和不因滤和不因滤水管被腐蚀而影响水质的水管被腐蚀而影响水质的卫生要求卫生要求。 具有良好的具有良好的滤水挡砂滤水挡砂能力。能力。 具有具有安装方便、成本低、易取材安装方便、成本低、易取材的的特点。特点。 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水管的类型和结构滤水管的类型和结构 (1)骨架式滤水管骨架式滤水管 骨架式滤水管是在井壁管上用钻、铣、焊、割、骨架式滤水管是在井壁管上用钻、铣、焊、割、模压等方法按一定形式开有圆孔或缝隙作为进水模压等方法按

50、一定形式开有圆孔或缝隙作为进水孔道的一种结构最简单的滤水管，它也可做为其孔道的一种结构最简单的滤水管，它也可做为其它滤水管的骨架。骨架式滤水管可分为它滤水管的骨架。骨架式滤水管可分为 4种。种。 圆孔滤水管圆孔滤水管 圆孔滤水管可用井壁管在钻床上加工制成。圆圆孔滤水管可用井壁管在钻床上加工制成。圆孔交错排列，各孔中心位于等边三角形的顶点。孔交错排列，各孔中心位于等边三角形的顶点。 圆圆孔孔的的孔孔径径大大小小取取决决于于滤滤水水管管的的用用途途。作作为为独独立立的的滤滤水水管管，孔孔径径d d取取决决于于含含水水层层岩岩石石颗颗粒粒的大小及其不均匀度。的大小及其不均匀度。 在在粒粒度度均均匀匀

51、的的砂砂层层中中，孔孔径径d d取取2.52.53.0mm3.0mm；粒径不均匀砂层中粒径不均匀砂层中d d取取3.03.04.0mm4.0mm；作为其它类型滤水管的骨架，圆孔直径作为其它类型滤水管的骨架，圆孔直径d d可大可大一些，一般为一些，一般为20mm20mm。 圆孔间距圆孔间距a a的大小取决于孔径的大小取决于孔径d d，圆孔间距过圆孔间距过大会降低滤水管的孔隙率；圆孔间距过小则会影大会降低滤水管的孔隙率；圆孔间距过小则会影响滤水管的强度。一般可取响滤水管的强度。一般可取a=(2.5a=(2.53.0)d3.0)d。 圆圆孔孔滤滤水水管管的的孔孔隙隙率率大大小小，影影响响着着滤滤水水

52、管管的的强强度度( (它它取取决决于于滤滤水水管管的的材材质质) )。孔孔隙隙率率钢钢质质滤滤水水管管在在3030以以上上，铸铸铁铁滤滤水水管管在在2323左左右右，石石棉棉水水泥滤水管在泥滤水管在 15151616。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水管的类型和结构滤水管的类型和结构 (1)骨架式滤水管骨架式滤水管 圆孔滤水管圆孔滤水管 条缝滤水管条缝滤水管 条缝滤水管在井管的管坯上采用模压、压冲、条缝滤水管在井管的管坯上采用模压、压冲、铣切或气割等方法加工制成。铣切或气割等方法加工制成。 条缝的宽度取决于含水层的粒

53、度。其标准宽条缝的宽度取决于含水层的粒度。其标准宽度为度为2.02.0、2.52.5、3.03.0、4.0mm4.0mm。长度一般制成长度一般制成150mm150mm，各排条缝之间距离为各排条缝之间距离为101020mm20mm。 条缝滤水管比圆孔滤水管的孔隙率较大，且条缝滤水管比圆孔滤水管的孔隙率较大，且条缝的缝宽尺寸比圆孔滤水管孔径要小。因此，条缝的缝宽尺寸比圆孔滤水管孔径要小。因此，它的应用范围较广。它的应用范围较广。 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水管的类型和结构滤水管的类型和结构 (1)骨架式滤水管骨架式

54、滤水管 圆孔滤水管圆孔滤水管 条缝滤水管条缝滤水管 筋条滤水管筋条滤水管 筋筋条条滤滤水水管管是是在在滤滤水水管管两两接接头头间间焊焊以以直直径径为为101016mm16mm的的钢钢筋筋或或三三角角形形的的钢钢条条，围围成成圆圆柱柱形形，长长约约3 34m4m。其其内内每每隔隔1m1m左左右焊一支撑圆，以增加其刚度。右焊一支撑圆，以增加其刚度。 筋筋条条滤滤水水管管的的特特点点是是孔孔隙隙率率大大，为为40406060，过水能力强，又节省材料。，过水能力强，又节省材料。 在骨架式滤水管外缠以金在骨架式滤水管外缠以金属丝而成。金属丝的断面以属丝而成。金属丝的断面以梯形为好。缠丝时梯形上底梯形为好

55、。缠丝时梯形上底向内，下底向外，使滤水孔向内，下底向外，使滤水孔断面呈断面呈“V V”字形。为使水字形。为使水流通畅，在管外每隔流通畅，在管外每隔404050mm50mm焊上直径焊上直径6mm6mm的垫筋，的垫筋，然后再缠金属丝，这种滤水然后再缠金属丝，这种滤水孔既可减少砂粒堵塞，又有孔既可减少砂粒堵塞，又有高的过水效率。缠丝滤水管高的过水效率。缠丝滤水管的丝间距是根据含水层砂粒的丝间距是根据含水层砂粒直径确定的。丝间距的规格直径确定的。丝间距的规格有有0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.02.0、3.03.0、4.04.0、5.0 mm5.0 mm等。等。 (2)缠缠丝丝滤滤水水管

56、管 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水管的类型和结构滤水管的类型和结构 (1)骨架式滤水管骨架式滤水管(2)缠丝滤水管缠丝滤水管 (3)包网滤水管包网滤水管 包网滤水管是在骨架滤水管表面焊包网滤水管是在骨架滤水管表面焊上垫筋，然后包以过滤网而成上垫筋，然后包以过滤网而成 常用的过滤网有：钢丝网、铜丝网、不锈钢常用的过滤网有：钢丝网、铜丝网、不锈钢丝网、聚氯乙烯塑料网、尼龙丝网和玻璃丝网丝网、聚氯乙烯塑料网、尼龙丝网和玻璃丝网等。钢丝网易腐蚀，铜丝网易形成电化学腐蚀，等。钢丝网易腐蚀，铜丝网易形成电化学腐蚀，故逐渐被非

57、金属丝网所代替。故逐渐被非金属丝网所代替。 过滤网根据编织方式过滤网根据编织方式的不同可分为平织网、的不同可分为平织网、斜织网和方格网斜织网和方格网3 3类，类，如下图所示。平织网适如下图所示。平织网适用于细砂及中砂含水层，用于细砂及中砂含水层，而方格网则适用于粗砂而方格网则适用于粗砂及混砂含水层。斜织网及混砂含水层。斜织网在施工中很少采用。包在施工中很少采用。包网滤水管易堵塞，永久网滤水管易堵塞，永久性的生产水井不宜采用，性的生产水井不宜采用，但滤水管直径与井管直但滤水管直径与井管直径相近，且安装方便，径相近，且安装方便，所以常用于水文地质勘所以常用于水文地质勘探的临时抽水钻探的临时抽水钻孔

58、中。孔中。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水管的类型和结构滤水管的类型和结构 (1)骨架式滤水管骨架式滤水管(2)缠丝滤水管缠丝滤水管 (3)包网滤水管包网滤水管 (4)砾石滤水管砾石滤水管 根据含水层颗粒情况，选取合根据含水层颗粒情况，选取合适的砾石并充填于骨架管与含水层适的砾石并充填于骨架管与含水层之间，形成一个人工砾石过滤层，之间，形成一个人工砾石过滤层，以增大水井的过滤半径。以增大水井的过滤半径。 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水

59、管的类型和结构滤水管的类型和结构 (1)骨架式滤水管骨架式滤水管(2)缠丝滤水管缠丝滤水管 (3)包网滤水管包网滤水管 (4)砾石滤水管砾石滤水管 (5)(5)贴砾滤水管贴砾滤水管 简称贴砾管。这简称贴砾管。这种滤水管是在骨架种滤水管是在骨架管外将砾料、粉合管外将砾料、粉合剂、石膏等物质，剂、石膏等物质，按一定比例在模具按一定比例在模具里加压、固化而成里加压、固化而成优优点点：透透水水性性能能好好，挡挡砂砂可可靠靠，使使用用方方便便，成成本本低低，可可缩缩小小井井径径，简简化化成成井井工工艺艺等等。贴贴砾砾规规格格可可以以根根据据含含水水层层的的粒粒径径选选取取，应应用用范范围围广广泛泛。其其

60、特特点点对对于于细细颗颗粒粒含含水水层层和和难难以以填填砾砾的的深深井井更更显显得得优优越越。是是国国土土资资源源部部推推荐的新型滤水管之一。荐的新型滤水管之一。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水管的类型和结构滤水管的类型和结构 2 2、滤水管的选择、滤水管的选择 选选择择滤滤水水管管主主要要依依据据含含水水层层的的结结构构特特征征和和地地下下水水的的性性质质，还还有有过过滤滤材材料料的的来来源源和和成本等因素。成本等因素。 滤水管的性能是滤水挡砂，在不稳定的含滤水管的性能是滤水挡砂，在不稳定的含水砂层中兼起稳定井壁

61、作用。因此，正确地水砂层中兼起稳定井壁作用。因此，正确地选择滤水管类型，是取得最大的出水量，防选择滤水管类型，是取得最大的出水量，防止涌砂、延长水井寿命的关键。止涌砂、延长水井寿命的关键。 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、滤水管的类型和结构滤水管的类型和结构 2 2、滤水管的选择、滤水管的选择 选选材材时时，考考虑虑地地下下水水所所含含离离子子的的性性质质，以以便便根根据据不不同同的的有有害害离离子子成成分分，采采用用相相应应的的防防腐腐措措施施，延长水井使用寿命。目前我国常用滤管材：延长水井使用寿命。目前我国常用滤管

62、材：钢质滤水管钢质滤水管铸铁质滤水管铸铁质滤水管水泥滤水管水泥滤水管塑料滤水管塑料滤水管水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺 完完(成成)井工艺包括井管安装、填砾、止水、井工艺包括井管安装、填砾、止水、洗井和试抽等工序。洗井和试抽等工序。 1、井管安装、井管安装 在井管安装过程中，容易发生井管和滤水管错在井管安装过程中，容易发生井管和滤水管错位、脱落、断裂、扭斜或中途遇阻等事故。因此，位、脱落、断裂、扭斜或中途遇阻等事故。因此，必须仔细慎重地做好这项工作。必须仔细慎重地做好这

63、项工作。是完井工艺的重要工序，包括井管的选择与强是完井工艺的重要工序，包括井管的选择与强度计算、下管前的准备以及井管和滤水管安装方度计算、下管前的准备以及井管和滤水管安装方法确定及安装。法确定及安装。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺 (1) 井管安装前的准备工作井管安装前的准备工作 冲孔换浆；校正井深；探井；检查起重设备、冲孔换浆；校正井深；探井；检查起重设备、工具和管材，下井井管的编号排队等。工具和管材，下井井管的编号排队等。(2) 井管安放方法井

64、管安放方法应根据成井深度、应根据成井深度、井管的材质、起重设井管的材质、起重设备能力等来确定。主备能力等来确定。主要有：要有：机械提吊安装机械提吊安装浮板安装浮板安装托盘安装托盘安装二次安装二次安装综合下管综合下管水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾指将选好的砾料投入过滤器与井壁之指将选好的砾料投入过滤器与井壁之间的环状间隙中的工序。间的环状间隙中的工序。填砾的目的填砾的目的：在滤水管与井壁间形成人工过滤层在滤水管与井壁间形成人工过滤层水文

65、地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾 (1)(1)砾料的选择砾料的选择 选料时应确定砾料的均匀度、质量和砾径选料时应确定砾料的均匀度、质量和砾径 选择砾石的均匀度应从增大地层渗透性、提选择砾石的均匀度应从增大地层渗透性、提高挡砂效果和经济实用等方面考虑。高挡砂效果和经济实用等方面考虑。 砾料应是干净、滚圆、光滑的天然砂砾砾料应是干净、滚圆、光滑的天然砂砾( (非机非机械破碎械破碎) )。砾料主要由硅质组成，其它颗粒含量。砾料主要由硅质组成，其它

66、颗粒含量( (石灰质、页岩和石膏质石灰质、页岩和石膏质) )不超过不超过1515。若深井和。若深井和热水井中的砾料杂质较多，应对其进行酸预处理热水井中的砾料杂质较多，应对其进行酸预处理 正确地正确地选择砾料的直径是填料的直径是填砾成功成功的基本条件。通的基本条件。通过大量的室内大量的室内试验和野外和野外现场观察察：砾料直径与含水层砂粒砾料直径与含水层砂粒直径比值在直径比值在4 48 8的范围内较好，的范围内较好，以以6 6为最佳为最佳，形成的，形成的滤层最最好。好。 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二

67、、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾 (1)(1)砾料的选择砾料的选择(2)(2)填砾厚度和高度填砾厚度和高度 增增大大填填砾砾层层厚厚度度，扩扩大大具具有有良良好好透透水水性性能能的的人人工工过过滤滤层层的的范范围围，可可增增加加水水井井的的出出水水量量。在在施工条件许可时，应适当加大填砾厚度施工条件许可时，应适当加大填砾厚度。 在确定填砾高度时，应考虑在洗井、抽水过在确定填砾高度时，应考虑在洗井、抽水过程中砾料会震实下沉程中砾料会震实下沉( (一般可下沉填砾高度的一般可下沉填砾高度的1 11010左右左右) )。管外砾料高度应超过含水层顶板，。管外砾料高度应超过

68、含水层顶板，其超过的高度，应根据含水层的条件来定。其超过的高度，应根据含水层的条件来定。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾 (1)(1)砾料的选择砾料的选择(2)(2)填砾厚度和高度填砾厚度和高度(3)填砾方法填砾方法静水填砾静水填砾注水填砾注水填砾抽水填砾抽水填砾深井深井钻杆泵入钻杆泵入水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺

69、二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾指对目的层以外的岩层进行封闭和隔指对目的层以外的岩层进行封闭和隔离，以防对目的层干扰和污染为目的的离，以防对目的层干扰和污染为目的的工作。工作。 水文地质和工程地质钻孔中水文地质和工程地质钻孔中止水的目的止水的目的：隔离各含水层或漏失带，防止各含水层之间互隔离各含水层或漏失带，防止各含水层之间互相串通干扰，以便正确评价水文地质和工程地相串通干扰，以便正确评价水文地质和工程地质条件。质条件。3、止水、止水 在供水井中，止水的目的是隔在供水井中，止水的目的是隔离有害含水层和地表水离有害含水层和地表水(或选择性或选择性取水取水)，以保证水井不受污染。，以保证水

70、井不受污染。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾3、止水、止水(1)止水的方法：止水的方法：可分为临时性止水和永久止可分为临时性止水和永久止水水临时性止水临时性止水永久性止水永久性止水桐油石灰止水桐油石灰止水橡胶制品、海带、大豆等止水橡胶制品、海带、大豆等止水粘土止水粘土止水水泥止水水泥止水讲到次水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完

71、井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾3、止水、止水(1)止水的方法止水的方法(2)止水质量检查止水质量检查 目的：目的：以确保水文资料的准确性和供水井的以确保水文资料的准确性和供水井的水质以及井的使用寿命。水质以及井的使用寿命。常用的检查方法常用的检查方法：水位差检查法水位差检查法食盐扩散检查法食盐扩散检查法泵压泵压检查法检查法水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾3、止水、止水4、洗井、洗井清除井壁上的泥皮，并把渗入到清除井壁上的

72、泥皮，并把渗入到含水层中的泥浆抽吸出来，恢复含水含水层中的泥浆抽吸出来，恢复含水层的天然孔隙并抽洗出含水层中一部层的天然孔隙并抽洗出含水层中一部分细砂颗粒，从而扩大取水含水层的分细砂颗粒，从而扩大取水含水层的孔隙而形成一个人工过滤层所进行的孔隙而形成一个人工过滤层所进行的工作。工作。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾3、止水、止水4、洗井、洗井洗井的意义洗井的意义 清除钻进中的清除钻进中的“泥皮影响泥皮影响”；松开滤水管周围；松开滤水管周

73、围的砂层，恢复孔隙率；洗去含水层中的细砂，提的砂层，恢复孔隙率；洗去含水层中的细砂，提高水井附近含水层的渗透率；在滤水管周围形成高水井附近含水层的渗透率；在滤水管周围形成渗透性由高变低的自然的圆环带。渗透性由高变低的自然的圆环带。 滤水孔的大小要根据清除掉的细砂在地层中所滤水孔的大小要根据清除掉的细砂在地层中所占的比例来选择。滤水孔的大小反过来又影响着占的比例来选择。滤水孔的大小反过来又影响着洗井工作能否顺利进行。选用砾石填料的粒度和洗井工作能否顺利进行。选用砾石填料的粒度和厚度，对洗井工作起着相当大的作用。厚度，对洗井工作起着相当大的作用。水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工

74、艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾3、止水、止水4、洗井、洗井洗井的意义洗井的意义 洗井的洗井的原理原理 利利用用水水在在滤滤水水管管通通向向含含水水层层部部位位产产生生反反复复流流动动，同同洗洗衣衣机机洗洗掉掉污污垢垢原原理理相相似似。若若使使水水仅仅向向一一个个方方向向流流动动，细细砂砂在在粗粗砂砂之之间间架架起起了了砂砂桥桥，影影响响细细砂砂的的进进一一步步清清除除和和滤滤层层的的稳稳定定。因因此此，有有效效的的洗洗井井活活动动需需要要使使水水从从滤滤孔孔中中流流进进流流出，从而破坏

75、砂粒的架桥。出，从而破坏砂粒的架桥。 人工填砾的洗井，目的是要洗掉砾石人工填砾的洗井，目的是要洗掉砾石层外、自然含水层中的细砂，需要使砾石层外、自然含水层中的细砂，需要使砾石层的砾料在洗井过程中重新排列，以清除层的砾料在洗井过程中重新排列，以清除夹在砾石层与含水层中的泥皮、泥浆和细夹在砾石层与含水层中的泥皮、泥浆和细砂，水管外不直接接触含水层。因此，人砂，水管外不直接接触含水层。因此，人工填砾厚度太大时，也会对洗井工作带来工填砾厚度太大时，也会对洗井工作带来一定的麻烦。一定的麻烦。 水文地质钻探 2.成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺第二节水文水井钻探的成井工艺一、一、滤水管滤水管 1、井管

76、安装、井管安装二、水文水井钻孔的完井工艺二、水文水井钻孔的完井工艺2、填砾、填砾3、止水、止水4、洗井、洗井洗井的意义洗井的意义 洗井的洗井的原理原理洗井洗井方法方法活塞洗井活塞洗井压缩空气洗井压缩空气洗井喷射洗井喷射洗井二氧化碳洗井二氧化碳洗井复习参考题复习参考题.简要说明简要说明水文孔水文孔(井井)钻探的特点钻探的特点。.说明何为说明何为反循环钻进反循环钻进，按形成上升液流的方式，按形成上升液流的方式，反循环钻进可分为几种？分别说明其适用性。反循环钻进可分为几种？分别说明其适用性。.说明大直径回转钻进存在的主要问题及对策。说明大直径回转钻进存在的主要问题及对策。.简要说明扩孔钻进应注意的主要问题。简要说明扩孔钻进应注意的主要问题。5. 简述简述水文孔水文孔(井井)成井工艺的目的及主要工艺过程成井工艺的目的及主要工艺过程。6.简述简述滤水管应满足的基本要求滤水管应满足的基本要求。7.分别说明下管、填砾、止水、洗井的意义、方法及分别说明下管、填砾、止水、洗井的意义、方法及原理。原理。