空气潜孔锤钻进技术在援豫抗旱找水成井施工中的应用

浅议气动潜孔锤在迁安市水源井施工中的应用摘要：在迁安市水源井施工过程中，为较好的解决在第4系覆盖层较浅及大厚度坚硬打滑地层钻进施工中面临的施工周期长、受当地地质结构及施工条件的制约因素多、进尺慢、投资大的问题，率先采用了气动潜孔锤的钻进施工工艺，大大提高了单位时间的钻进效率，节约了成本，取得了较好的经济效益和社会效益。

关键词：水源井；坚硬打滑岩层；潜孔锤钻进工艺中图分类号：p634.5 文献标识码：a1 工程概况在迁安市农村饮水安全工程水源井工程建设中，水源井井深及管径、管材符合设计要求，出水量20～50m3/h。

成井标准为孔径、井孔垂直度及水量满足设计要求，成井水质达到水清沙净并符合农村饮用水标准。

迁安市大五里乡水峪至北营一带第4系覆盖层较浅，地质结构为厚度不等的漂砾石地层，最深处达到20m左右。

其中粒径>150mm的漂砾石约占30%以上，最大粒径甚至达到500mm，地层松散，可钻性差，漂砾石表面光滑，钻头导正作用差，钻进过程中孔壁不稳定，很容易发生塌孔、泥浆漏失、井孔偏斜及折杆、卡埋钻等孔内事故。

覆盖层以下为基岩，地质结构为变质灰岩及白云岩。

岩石结构坚硬、致密、裂隙发育、可钻性差、易打滑、进尺缓慢。

故在此类地层施工中，如何因地制宜的选择较好的钻进方法来提高钻井效率及质量，降低钻井成本，这是一个技术性的热点和难点问题。

2 气动潜孔锤钻进与常规回转钻进的比较潜孔锤钻进在有少量覆盖层的地方施工，采用跟管钻进工艺，较好的解决了钻进过程中的护壁问题，使钻进，护壁和排渣3个工序同时进行，同时减少了各种孔内事故和机械事故的发生；基岩部分采用导向钻进技术，满足了水源井施工的各项技术指标；因采用不提钻直接加杆方法钻进，增加了纯钻进时间，进尺快，日进尺在50～100m，钻进时效高，施工周期短，成井效率高。

常规回转钻进在钻进过程中覆盖层采用泥浆钻进，常会发生泥浆漏失现象，不仅增加打井成本，而且会堵塞及污染含水层甚至影响成井水质，增加洗井难度，减少单井出水量。

为有源头活水来——河南省地质矿产勘查开发局环境二院服务全省地热和地下水资源利用侧记作者：暂无来源：《资源导刊》 2020年第11期周强郭纬航李沛莹黄河是中华民族的母亲河。

在河南，专门有一家因黄河而成立的地勘单位，主要负责做好全省的地质环境调查与评价工作。

这就是河南省地质矿产勘查开发局第二地质环境调查院（以下简称“环境二院”）。

“近年来，环境二院深入贯彻落实习近平生态文明思想，在地热地质、生态地质、地热清洁能源勘查开发等领域取得了丰硕成果，尤其是围绕城市水源地和清洁能源勘查开发方面为我省百城建设提质、乡村振兴、生态文明建设提供了技术支撑和资源保障。

”近日，环境二院院长卢予北说。

致力做好地下水大文章1997年，环境二院开展了持续8年时间的郑州市北郊沿黄区地下水动态及环境地质监测工作。

2005年，项目如期完成，这是河南省第一项特大型地下水水源地监测成果，成为沿黄地下水源地勘查、施工、监测一条龙示范工程。

这只是环境二院致力做好地下水大文章的一个缩影。

近年来，他们先后开展了“浅层地下水集中开采对黄河大堤稳定性的影响”“郑州沿黄区地下水资源开发利用”“郑州沿黄区浅层地下水水质演化趋势分析”“黄河河南段河道变迁对傍河水源地的影响”等工作，为郑汴新区、洛阳吉利区提交两处大型水源地，结合河南省黄河流域生态保护和高质量发展规划，提出了黄河流域生态带地热地质和中下游湿地保护工作建议。

在地下水资源保护利用和监测方面，环境二院完成了“全省中深层地下水开发利用调查评价与保护规划”项目，为河南省其他地区同类项目起到了示范作用。

2010年5月，环境二院在云南地区首次应用国内最先进的气动潜孔锤钻进技术，仅用20天就完成了19口应急抗旱打井任务，被原国土资源部授予“西南抗旱找水打井先进集体”荣誉称号。

2011年，环境二院圆满完成了原国土资源部“北方四省”应急抗旱找水打井任务，累计打井103口，成井出水率100%，得到社会各界的一致赞誉。

简述气动潜孔锤在水井施工中主要参数的选择【摘要】主要阐述了如何在气动潜孔锤施工工艺中选取钻压，风压，风量及风速等主要钻进参数；简要介绍了气动潜孔锤钻进过程中注意事项；简单叙述了气动潜孔锤工艺在山东抗旱找水项目中的应用实例。

【关键词】气动潜孔锤；钻进参数；水井1、前言空气潜孔锤是以压缩空气为动力的一种风动冲击器。

它通过将产生冲击功和冲击频率直接传给钻头，再由钻机带动钻头做慢速的回转运动，进而不断形成对孔底不同扇面的新鲜岩石冲击破碎效果。

同时利用冲击器排出的压缩空气，对钻头进行冷却和将破碎后的岩石颗粒排出体外，从而实现了孔底冲击回转钻进的目的。

它具有钻进效率高、碎岩能量利用率高等优点。

然而实现高效钻进，就必须选择合理的钻进参数。

2、钻进参数的选择2.1钻压的选择空气潜孔锤钻进的基本工作过程，是在静压力（钻压）、冲击力和回转力三种力作用下不碎岩的。

其钻压的主要作用是为保证钻头齿能与岩石紧密接触，克服冲击器及钻具的反弹力（也称背压），以便有效地传递来自冲击器的冲击功。

钻压过小，难以克服冲击器的工作时的背压和反弹力，直接影响冲击功的有效传递。

对于潜孔锤全面钻进，一般认为单位直径的压力值在30～90kg/cm，钻压的合理选择应考虑到钻进方式（裸孔或偏心跟管、全面钻进或取心钻进），设备性能、钻具匹配（钻具钻量），以及所选用的冲击器的性能（如低风压还是中高压，因工作压力的不同而背压不同）进行综合考虑，既要达到最佳的钻进效果，还要最大限度地减少钻具及钻头的磨损。

钻压的选取可参照表1。

潜孔锤钻进主要靠冲击器活塞来冲击钻头，而不是靠钻杆柱加压提高钻速。

如果孔内钻柱自身重力超出其范围时应采取减压钻进。

钻压过高会导致钻杆剧烈震动，将会增大回转阻力和使钻头早期磨损，会损坏冲击器，钻孔弯曲和钻速下降等问题。

因此，在选取压力参考值是应尽可能取下限值。

2.2转速的选择潜孔锤钻进是冲击回转钻进并以冲击作为碎岩主要方式的钻进方法。

所以无需过快的线速度。

空气潜孔锤取心跟管钻进技术一、基本概况空气潜孔锤取心跟管钻进技术针对河床、滑坡、等堆积地层，采用空气钻进而研发的一种钻探新方法，具有钻进速度快、取心质量好、不破坏植被和不影响地层稳定性等优势；主要用于浅部地质钻探（绿色钻探、砂卵砾石层钻探等），水利水电、滑坡等工程地质勘察领域。

该技术通过“优质、高效”的途径，解决了各种堆积地层的岩心质量较差和钻进效率较低等问题；可“以钻代槽”，避免槽探对植被的破坏。

二、技术主要内容空气潜孔锤取心跟管钻进技术采用风动钻进原理，将基础工程中的潜孔锤跟管钻进与岩心钻探领域的回转取心钻进组合，通过优化结构，优势互补，形成一种取心质量好、钻进速度快的钻进新方法，为工程地质勘察提供有效的技术手段。

其核心技术是潜孔锤取心跟管钻具。

图1 空气潜孔锤取心跟管钻具空气潜孔锤取心跟管钻进技术主要由中心取心钻具、套管靴总成组成。

前者执行取心钻进任务，并随钻带动后者跟进套管；后者执行推动套管随钻向孔底延伸，实现随钻跟管钻进。

整套钻具结构简单，使用简便。

中心钻具属于可提升部分，完成取心钻进回次后，可随钻杆被提到地表。

套管靴总成由套管钻头等三个零件组成。

该总成直接连接在套管下端，由中心钻具带动套管钻头旋转，承担跟管任务，钻孔施工期间，始终留在孔内隔离孔壁。

空气潜孔锤取心跟管钻进技术钻进原理：回转取心钻具，进行冲击取心钻进；同时，通过传扭副带动套管钻头回转，使其保持同步冲击回转钻进，并靠承传压付使套管向孔底延伸，而套管不回转。

钻进回次结束，直接将中心取心钻具提到地表进行取心，而管靴总成仍留在孔内；加长套管后，再将钻具下到孔底并与套管靴总成自动连接，可进行下一回次钻进。

表1 潜孔锤取心跟管钻具规格及其主要技术指标钻具名称 Φ127取心跟管钻具Φ146取心跟管钻具Φ168取心跟管钻具钻具规格/mm Ф127 Φ146 Ф168钻孔直径/mm Φ132 Φ152 Ф176岩心直径/mm Ф54.5 Φ67 Ф75跟进套管/mm Ф127 Φ146 Ф168钻头类型 球齿合金钻头 球齿合金钻头 球齿合金钻头钻具长度/mm 1570（外管1米）2570（外管2米）1525（外管1米）2525（外管2米）1710（外管1米）三、重要意义及应用情况1、成果的重要意义现阶段及相当长时间，我国高原等植被脆弱地区地质勘探，铁路等基础设施，水利水电和滑坡等工程地质勘察，其各种堆积地层钻探工作量巨大；“一带一路”向外延伸沿线的铁路、公路等基础设施建设，也将有巨大的工程地质勘察工作，该技术具有巨大市场，应用前景非常广阔。

空气潜孔锤钻进工艺嘿，咱今天就聊聊这空气潜孔锤钻进工艺。

这玩意儿可厉害啦！就像个超级战士，在地下世界冲锋陷阵。

空气潜孔锤钻进，那可是个充满挑战和惊喜的过程。

想象一下，一个巨大的钻头，像一头凶猛的野兽，狠狠地咬进大地的怀抱。

而空气潜孔锤呢，就像是这野兽的心脏，不断地跳动，为钻头提供强大的动力。

它的工作原理其实并不复杂。

压缩空气通过钻杆进入潜孔锤，推动锤头高速冲击岩石。

这冲击的力量，那可真是惊人！就好像无数个小锤子，不停地敲打，把坚硬的岩石一点点地打碎。

这过程，不就像一个勇敢的战士，拿着武器，与敌人展开激烈的战斗吗？在实际应用中，空气潜孔锤钻进工艺有很多优势。

首先，它钻进速度快。

那速度，简直就像火箭一样，嗖的一下就钻进了地下。

相比传统的钻进方法，它能节省大量的时间。

这对于那些着急完成工程的人来说，可真是个大宝贝。

其次，它对地层的适应性强。

不管是硬岩还是软岩，它都能轻松应对。

就像一个万能的工具，不管遇到什么难题，都能找到解决办法。

这一点，可让很多工程师们省了不少心。

而且，空气潜孔锤钻进工艺还能提高钻孔的质量。

钻出的孔壁光滑，直径均匀，就像用尺子量过一样。

这对于后续的工程施工来说，可是非常重要的。

不过，空气潜孔锤钻进工艺也不是完美无缺的。

它对压缩空气的要求比较高。

如果压缩空气的压力不够，或者质量不好，就会影响钻进的效果。

这就像一个运动员，如果没有足够的氧气供应，就无法发挥出自己的最佳水平。

还有啊，操作空气潜孔锤钻进设备也需要一定的技术和经验。

如果操作人员不熟练，就容易出现问题。

这就像开车一样，新手司机和老司机的水平肯定不一样。

但是，这些问题都不能阻挡空气潜孔锤钻进工艺的发展。

随着技术的不断进步，这些问题都在逐渐得到解决。

现在，越来越多的工程都开始采用空气潜孔锤钻进工艺，它的应用前景一片光明。

总之，空气潜孔锤钻进工艺是一种非常有前途的钻进方法。

它就像一颗闪亮的星星，在地下工程领域绽放着光芒。

让我们期待它在未来能为我们带来更多的惊喜吧！。

空气潜孔锤钻进技术在西部缺水地区水井钻探中的应用陈锡庆摘要：分析了空气潜孔锤钻进工艺原理以及在西部缺水地区钻进的优越性，提出了空气潜孔锤钻进技术在水井钻探中的优势。

关键词：缺水地区；空气潜孔锤钻进；技术路线；技术优点；发展前景1.引言青海省水文地质工程地质勘察院于二○○四年在西部缺水地区找水钻探施工中首次使用了空气潜孔锤钻进技术，成功地在青海省乐都县完成了深度为200米的水井三眼，为当地人民解决了吃水难等实际问题。

经过几年的实践和不断摸索，总结出空气潜孔锤钻井技术在西部缺水地区找水凿井施工中具有施工时间短、生产用水少、材料消耗少的特点，相对于其它水井钻探工艺和方法具有明显的优势。

2.空气潜孔锤钻进技术空气潜孔锤钻进是属于空气钻进技术的一个分支。

它是把压缩空气即作为冲洗介质，又作为碎岩能量的一种冲击回转方法。

干旱缺水地区钻探施工用水困难，空气钻进也就成为钻探首选的方法。

目前国内应用较为广泛的有空气潜孔锤钻进、空气泡沫潜孔锤钻进等。

其主要特点是：钻进硬岩效率高，钻头寿命长，回转速度低，扭矩小、钻压小，并有防斜作用，完井后不用再洗井等。

由于空气潜孔锤钻进是以空气为介质的一种钻进方法，因而能有效的解决在干旱缺水供水困难地区拉水打钻成本高，效率低、施工时间长的问题。

潜孔锤钻进是目前提高基岩水文水井钻探效率最有效的方法之一。

空气潜孔锤钻进所需要的设备及机具有：钻机、空气压缩机、供风管路、钻杆、潜孔冲击器、钻头等。

连接的方式如图所示。

空气潜孔锤的钻进技术参数为：①转速：它主要根据岩石性质、钻头直径、冲击器的冲击功、冲击频率来确定。

一般直径在 200mm左右的钻孔，软岩层 30－50r/min、中硬地层 20－40r/min、硬岩层10－30r/min。

②钻进的轴向压力：它主要与钻头的直径、岩石的性质有关。

一般每厘米的钻头直径施加0.9KN左右即可。

一般 200mm左右的钻孔最佳的压力范围在 15－18KN。

③供气量：它主要与钻杆与孔壁之间的环状间隙有关。

技术平台空气潜孔锤跟管钻进工艺在某矿探放老空水顺煤层钻孔施工中的应用时 晓（平顶山天安煤业股份有限公司勘探工程处，河南 平顶山 467099）摘 要：本文主要介绍了空气潜孔锤跟管钻进工艺在平煤股份公司某矿探放老空水中的实际应用，总结了操作中的技术要点，分析了存在的问题，提出了建议，为在井下探放老空水顺煤层钻孔钻进中的应用和推广提供了经验。

关键词：空气潜孔锤；跟管钻进；探放；老空水；应用1 概述跟管钻进技术已发展成为对付复杂地层钻进的一种有效方法，在河南省已广泛应用到了水文水井钻探施工、金矿勘探、煤层气施工、抗旱救灾、地质灾害治理工程等领域中。

然而该技术却未被广泛应用于井下探放老空水钻孔施工中。

2013年，我单位承担了平煤股份公司某矿的探放老空水施工任务，采用空气潜孔锤跟管钻进工艺，成功穿越了采空区，圆满完成了4个探放老空水顺煤层钻孔的钻凿施工任务。

2 工程概况平煤股份公司某矿采用倾斜分层走向长臂下行垮落法开采己15-17煤层。

其中己15-17-12092采面位于该矿己二采区东翼，北临已回采完毕的己15-17-12091采面风巷，南跨过已回采完毕的己15-17-12111采南风巷，作面可采走向长876m，倾斜宽129m，煤层揭露平均厚度2.5m，平均倾角25°。

该采面风上帮距己15-17-12091采面风巷下帮直线距离约41m，距己15-17-12071机巷下帮直线距离约50.5m。

己15-17-12071采面于2007年1月回采完毕，不再维护。

己15-17-12091采面于2008年8月回采完毕，不再维护。

从2013年起，己15-17-12071采空区积水通过断层带渗入到了己15-17-12092风巷，造成己15-17-12092风巷F5点附近巷道顶板淋水，水量约2m3/h，且有增大的趋势。

为确保己15-17-12092采面安全回采，需要在己15-17-12092风巷的适当位置对己15-17-12071采空区积水进行探放。

空气钻井技术研究与应用导言空气钻井技术，又称气体钻井技术，是一种在钻井过程中，通过将压缩空气或惰性气体注入井底冲刷液中，以取代水泥浆的钻井方式。

这种钻井方式，可以有效避免钻探中泥浆气体对环境的污染，同时也节省了很多水泥浆的使用。

现在，这种空气钻井技术已经得到广泛应用，尤其在一些对环境有较高要求的项目中，比如煤层气开采、地下储气库、地热开发等。

空气钻井技术的优点与传统的钻井技术相比，空气钻井技术具有以下优点：1. 环保在传统的钻井方式中，使用的钻井液中会添加多种化学物品，这些物质会严重影响钻井过程中的环境。

比如，钻井液中的砂、粘土等会在钻井过程中随着井液流出，这些物质会对地面和地下水环境造成污染。

而采用空气钻井技术，不需要钻井液，减少了对地下水环境的影响。

钻井过程中排放的空气排放可控，不会对大气环境造成太大的影响。

2. 经济钻井液是钻井中最昂贵的部分之一，其不断循环和替换，使钻井成本相应提高。

采用空气钻井技术，可以避免钻井液及其后续处理的成本，并能更快地完成钻井作业。

3. 高效空气的流动能力更强，使得空气钻井技术可以更高效地将井底碎屑冲刷干净，从而可以更有效地提高钻进速度。

此外，钻井时不需要等待泥浆的钻井液排出，可以连续作业，也有助于提高钻井效率。

4. 可控空气钻井技术使用的压缩空气，其流量、压力、温度均可调控，可更精准地控制钻头冲刷液的流动状态，提高钻进的效率，降低了意外发生的风险。

此外，空气钻井技术还可以通过全方位的井下监测，实时掌控钻井过程，从而使钻井质量可控。

空气钻井技术的应用空气钻井技术已经得到广泛应用，包括下面几个方面：1. 煤层气开采煤层气开采的关键是实现“一井多层开采”。

它是在单口井里利用向下压力、水平抽采技术和井下输入压裂液人工侵入调整煤层力学性质，以实现对底部千层以上煤层同时开采的一种复合技术。

而空气钻井技术可以更好的实现井下操作，并且钻井过程中不会产生钻井液，可避免钻井液对煤层气开采的负面影响。