張志棟

（新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830091）

人工手壓井鉆井技術(shù)在塔中沙漠地區(qū)的應(yīng)用

張志棟

（新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)新疆烏魯木齊830091）

探井施工是水文地質(zhì)調(diào)查中了解地下水淺埋區(qū)水文地質(zhì)資料的重要手段，然而，在塔中沙漠地區(qū)，地表覆蓋層風(fēng)積沙厚度巨大，呈松散，流動(dòng)態(tài)，無粘性，自穩(wěn)性極差，探井成井困難且隨施工深度增加危險(xiǎn)也越大等問題，給探井施工帶來很大的困難。在沙漠地區(qū)采用人工手壓井鉆井技術(shù)代替探井施工，在滿足了工作要求前提下，由于其施工設(shè)備簡(jiǎn)單、成井質(zhì)量好，效率高、施工成本低等特點(diǎn)，在實(shí)際工作中得到了很好的應(yīng)用。

手壓井鉆井沙漠地區(qū)探井

0　前言

隨著塔中油田勘探開發(fā)的不斷深入和油田規(guī)模的擴(kuò)大，原建的集中供水水源地已不能涵蓋和滿足油田勘探開發(fā)的供水要求。因此，在塔中沙漠腹地建設(shè)一處新的供水水源顯得尤為重要。在水文地質(zhì)調(diào)查中，為了取得地下水埋藏深度小于5米地區(qū)的地下水埋深數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)，了解地下水淺埋帶土中的易溶鹽含量以及采集水樣，進(jìn)行地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等工作，常常需要在工區(qū)內(nèi)布置一定數(shù)量的探井。然而，在塔中沙漠地區(qū)，地表覆蓋層風(fēng)積沙厚度巨大，呈松散，流動(dòng)態(tài)，無粘性，自穩(wěn)性極差，探井成井困難且隨施工深度增加危險(xiǎn)也越大等問題，給探井施工帶來很大的困難。為此，我們?cè)谏衬貐^(qū)采用了人工手壓井鉆井技術(shù)來代替探井施工，由于其施工設(shè)備簡(jiǎn)單、成井質(zhì)量好，效率高、施工成本低等特點(diǎn)，在實(shí)際工作中得到了很好的應(yīng)用。

1　人工手壓井鉆井設(shè)備的結(jié)構(gòu)

人工手壓井鉆井設(shè)備是群眾勞動(dòng)智慧的結(jié)晶，通常多用于沙漠地區(qū)物探震源孔的施工。它是一種由人工傳動(dòng)和給進(jìn)的簡(jiǎn)易鉆孔設(shè)備，其最大的特點(diǎn)是質(zhì)量輕，可拆卸性好，便于搬遷；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易維修。非常適合在沙漠地區(qū)交通不便，一般車輛無法進(jìn)入的情況下使用。但該設(shè)備也存在一些缺點(diǎn)，人工勞動(dòng)強(qiáng)度較大，使用有一定局限性，只適合一些較松散的細(xì)顆粒地層，成孔口徑小，鉆進(jìn)深度不深，一般不超過50m等問題。

人工手壓井鉆井設(shè)備主要由連接膠管、水龍頭、鉆桿、鉆頭、手壓井（泵）等組成。具體見圖1。

圖1　手壓井鉆井設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖

2　鉆孔及成井工藝特點(diǎn)

2.1鉆進(jìn)效率高

使用手壓井（泵）使鉆井液形成反循環(huán)鉆井，由于鉆桿口徑小，鉆井液在鉆桿內(nèi)上返速度較快，其攜帶巖屑的速度和能力也強(qiáng)，孔內(nèi)鉆頭始終保持在清潔的巖面上工作，避免了鉆頭的磨損和重復(fù)破碎，提高了鉆進(jìn)效率，實(shí)際使用證明鉆進(jìn)孔深15米鉆孔，一般可在半小時(shí)左右完成。

2.2施工成本低

使用手壓井鉆井設(shè)備，由于其質(zhì)量輕，可拆卸性好，便于搬遷，在交通不便的沙漠地區(qū)使用減少了設(shè)備搬遷費(fèi)用。使用小口徑反循環(huán)鉆進(jìn)，由于鉆頭磨損少，提高了鉆頭使用壽命。采用小口徑成井，鉆井液使用消耗相對(duì)也減少，成井使用PVC井管，在一定程度也降低了施工成本。

2.3成井質(zhì)量好

采用清水或低密度泥漿鉆進(jìn)，有效的保護(hù)了含水層，減少了泥漿對(duì)含水層的侵害，采用PVC井管及打眼纏絲包網(wǎng)濾水管，避免了塔中沙漠地區(qū)地下水礦化度高對(duì)井管的腐蝕及井內(nèi)涌砂，提高了成井質(zhì)量。

3　施工應(yīng)注意的問題

（1）在鉆進(jìn)過程中，由于采用人工旋轉(zhuǎn)和給進(jìn)及沙漠地層相對(duì)松散，應(yīng)采取防斜措施，避免后續(xù)井管無法下入。

（2）在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)隨時(shí)從手壓井（泵）的出水口取砂樣，并及時(shí)編錄，確定地層巖性及變化規(guī)律。

（3）手壓井（泵）具有一定的間歇性，鉆進(jìn)時(shí)把握鉆進(jìn)速度，保持孔內(nèi)清潔，防止巖屑沉積。

（4）沙漠地層松散，孔壁穩(wěn)定性差，漏失性強(qiáng)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)多備些水，必要時(shí)可采用泥漿鉆進(jìn)。

（5）成井下管前，應(yīng)進(jìn)行校正孔深，提前替換泥漿，做好PVC井管的排管連接和濾水管纏絲包網(wǎng)等準(zhǔn)備工作，盡量縮短下管時(shí)間，及時(shí)補(bǔ)充孔內(nèi)鉆井液。

（6）成井后，井管應(yīng)高出地面一定高度，并對(duì)管口采取封擋措施，避免風(fēng)沙淹蓋孔口和進(jìn)入孔

內(nèi)堵塞井管，方便后續(xù)提取水樣及地下水水位觀測(cè)等工作。

圖2　現(xiàn)場(chǎng)施工

4　應(yīng)用實(shí)例

塔中一號(hào)氣田供水調(diào)查項(xiàng)目，工作區(qū)位于塔克拉瑪干大沙漠腹地，地表覆蓋層巖性主要以粉砂層為主，砂層結(jié)構(gòu)松散，厚度大，工區(qū)內(nèi)道路交通除油田各油區(qū)主干道和井場(chǎng)簡(jiǎn)易道路外，其余地段均無道路，交通條件非常困難。為了揭露淺埋區(qū)地下水水位、基本掌握探井施工深度內(nèi)的地層巖性、含水層巖性，對(duì)物探解譯成果進(jìn)行水質(zhì)驗(yàn)證，同時(shí)滿足采取水樣的要求，項(xiàng)目設(shè)計(jì)探井?dāng)?shù)為20個(gè)，單井設(shè)計(jì)深度為5-50m之間。施工過程中我們采用了人工手壓井鉆井技術(shù)，共完成探井孔20個(gè),成井質(zhì)量良好，揭露最大地層深度22m,揭露最大地下水埋深17.10m，共采取水樣14組，后期地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)使用良好，滿足了設(shè)計(jì)要求，順利完成了施工任務(wù)。

圖3　地下水觀測(cè)

5　結(jié)語

人工手壓井鉆井技術(shù)由于其施工設(shè)備簡(jiǎn)單、成井質(zhì)量好，效率高、施工成本低等特點(diǎn)為塔中沙漠地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查提供了一個(gè)便捷、有效的手段，通過在工作中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，相信人工手壓井鉆井技術(shù)也能在工程勘察、地球物理勘探等工作中也有廣闊的應(yīng)用空間。

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2015）-7-464-2

張志棟，男，畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）勘查技術(shù)與工程專業(yè)，本科，助理工程師，研究方向?yàn)樗牡刭|(zhì)鉆井、石油鉆井。

[1]楊惠民，鉆探設(shè)備[M].北京：地質(zhì)出版社，2004.