水文地质钻探简介

  学科：钻探工程

  词目：水文地质钻探[1]

  英文：hydrogeologic drilling

  释文：为查明地下水的埋藏条件、运动规律、水质、水量等水文地质条件,以获取合理开发及利用地下水所需资料而采用的一种主要技术手段,简称水文钻探。与一般地质钻探比较,水文地质钻探的特点是钻孔直径较大,钻进工艺和成井工艺比较复杂,所用的设备能力也比较大。水文地质钻孔一般可分为水文地质普查孔、水文地质勘探孔及探采结合孔三种。此外,还有为勘探和开发地热资源(主要是地下热水)的地热井。

  通过钻探采取地层岩心、岩样、水样和进行现场观测，以查明地下水的埋藏条件、运动规律、水质和储量等情况，为合理开发利用地下水资源和矿山开采提供水文地质资料。

  钻孔分类

  水文地质钻探一般按钻孔的用途分类：

  ①水文地质普查孔。通常采用 91～110毫米钻头取心钻探，探明地层岩性和结构、含水层厚度、埋藏深度，用以研究含水层的孔隙、裂隙和地质构造等水文地质条件。严格要求岩心采取率、钻孔弯曲度、孔深误差和简易水文地质观测等符合规范要求。普查孔直径小于 150毫米。

  ②水文地质勘探孔。在一些地区或矿山勘探区要选一定钻孔作为水文地质勘探孔。勘探孔除需满足普查孔的要求外，还需测定地下水的初见水位、含水层的稳定水位，采取水样鉴定水质、测定水量和水温等水文地质参数。为正确评价地下水储量，还需进行分层抽水、分层观测、全孔抽水或群孔抽水试验，用以划分含水层、组，观测地下水的下降漏斗与地下水流速、流向，以研究含水层的水力性质，各含水层彼此之间以及含水层与地表水之间的水力联系。为达目的，往往把勘探孔直径扩大，或钻较大直径的钻孔，然后下入套管、滤水管、投砾、止水、洗井等工序，再进行抽水试验与地下水动态观测，观测后可作为供水井。在固体矿产勘探区，也常选一定数量的钻孔作为水文地质勘探孔，为矿区开采提供水文地质资料。勘探孔的抽水钻孔直径一般为 150～350毫米。

  ③水文地质长期观测孔。通过钻孔定期观测地下水位深度，了解大面积范围内地下水动态变化。在矿区进行抽水试验时，需要多组观测孔进行水位动态观测。在部分勘探钻孔中当取得水文地质资料后，也可以作观测孔使用。

  ④水井钻孔。按照水文地质勘探的资料，选择一定孔位与水井井身结构进行的水井钻探。其钻探及成井工艺与勘探孔大致相同，只是钻孔口径大，井管、滤水管直径必须满足下入的深井抽水泵尺寸的需要。水井钻孔直径一般为 150～550毫米，特殊情况下也有大于550毫米的。

  钻探方法

  常用的钻探方法有：①回转钻探，选用泥浆正循环取心钻探，或不取心钻探、扩孔钻探；气举反循环连续取心、取样钻探，空气或空气－泡沫洗井正循环或反循环钻探；基岩地层中也还可采用气动潜孔锤钻探。②冲击钻探或冲击-反循环钻探,主要用于第四纪松散地层。

  钻探设备

  由于钻孔直径较大，要求钻机有较大扭矩和负荷能力，钻孔深度一般在 600米以内。钻机结构以大口径大扭矩转盘并附有卸扣与拧管功能，配备双卷扬机，以提升钻具和洗井用的工具；钻塔要求能有较大承载能力，以提升或下降大口径井管与滤水管；配备有600～1200升/分排量的泥浆泵,上述设备组装在汽车上，可适应水文地质钻探的钻孔分散、搬迁距离远的特点，在交通不便地区可选用散装式转盘钻机，在干旱缺水地区，则可配备空压机进行空气钻探。