供水水文地质钻探与管井施工操作规程条文说明

PAGE102PAGE101中华人民共和国行业标准供水水文地质钻探与管井施工操作规程(征求意见稿)条文说明前言《供水水文地质钻探与管井施工操作规程》(CJJ13-XX)，经住房和城乡建设部2010年XX月XX日以建标[2010]***号文批准发布。本规程是在《供水水文地质钻探与凿井施工操作规程》(CJJ13-87)的基础上修订而成。本次修订的主要技术内容是：1.总则；2.术语；3.基本规定；4.前期准备；5.钻探设备的安装与拆卸；6.钻探施工；7.成井工艺；8.抽水试验；9.钻孔和管井事故的预防和处理；10.钻孔和管井爆破；11.工程验收及成果资料。为便于广大设计、施工、科研、学校等单位的有关人员在使用本规程时能正确理解和执行条文规定，《供水水文地质钻探与管井施工操作规程》修订组按章、节、条顺序编制了本规程的条文说明，对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考。目次TOC\o"1-2"\h\z\u1总则 1072术语 1073基本规定 1083.1从业人员要求 1083.2设备使用要求 1083.3施工材料的要求 1083.4施工安全的要求 1093.5施工环境保护的要求 1093.6施工质量的要求 1104前期准备 1114.1前期准备及钻机设备选择 1114.2机具设备的装卸和运输 1125钻探机电设备的安装与拆卸 1135.1钻探场地修建与基台安装 1135.2钻塔的安装与拆卸 1135.3机械设备的安装与拆卸 1155.4电气设备、附属设备的安装与拆卸 1166钻探施工 1176.1准备及开孔 1176.2护壁 1186.3冲洗介质 1196.4一般工艺与规定 1226.5冲击钻进 1236.6正循环钻进 1246.7反循环钻进 1256.8冲击回转钻进 1316.9其他钻进工艺 1336.10特殊情况下的钻进 1336.11岩(土)样、岩芯的采取与地质编录 1347成井工艺 1367.1下管与拔管 1367.2填砾、止水及封闭 1377.3洗井 1388抽水试验 1418.1一般要求 1418.2流量测量 1428.3水位测量 1429钻孔和管井事故的预防和处理 1439.1预防和处理事故的一般要求 1439.2孔(井)事故的预防 1439.3孔(井)事故的处理 14310钻孔和管井爆破 14410.1一般安全规则 14410.2爆破器的设计和制作 14411工程验收及成果资料 14711.1工程验收 14711.2成果资料 147PAGE1PAGE150PAGE149总则1.0.1本操作规程对水文地质钻探与管井工程的前期准备、施工设备、施工工艺、安全操作等方面，列出了完整具体的规定，对于保证供水水文地质钻探与管井工程施工质量，保障施工安全，预防安全质量事故的发生等方面具有实用价值。本操作规程以供水水文地质钻探与管井施工中常用的钻探设备为适用对象，对主要操作规程只作原则规定，在具体执行中除应执行本规程外，可根据具体情况和需要制定补充操作细则。术语2.0.1~2.0.42我国钻探工程和管井工程名词术语不统一是由多方面的原因造成的，导致了一系列弊端，突出反映了名词术语标准化和规范化的的重要性。本规程对“孔”、“井”概念作了区分，对规程涉及的基本术语作了统一规定。为清楚起见，在规程术语部分中分别把供水水文地质钻探和管井施工的部分名词术语进行了对照解释，在具体条文中，“井系列”的相关术语加括号后紧跟在“孔系列”术语之后。基本规定从业人员要求3.1.1供水水文地质钻探与管井施工是一项具有综合性技能的工作。随着新设备、新技术、新工艺、新材料的发展和应用，对钻探施工人员进行安全和技能培训非常重要。3.1.2强调理论与实际紧密结合，对钻机操作人员必须进行操作培训和实习训练。3.1.3电气设备的安装和检修很专业，危险性很高，作设备使用要求3.2.3机械、动力设备起动时不允许带负荷，因此离合器必须处于空挡位置；旋转、传动及其联动装置运行时容易将遗留下的工具或器3.2.4水在0℃以下时体积膨胀，会造成设备机体破裂；机体内的油料在凝固点时很难液化，甚至需要拆卸清洗，造成误工3.2.5施工材料的要求3.3.1钻探施工和成井施工中使用的各种材料、原材料应符合国家现行的技术和质量标准，还应该满足节能、环保要求。3.3.2从施工安全和规范管理角度，对现场机具、材料的保管提出要求。施工安全的要求3.4.1为保证工程施工现场3.4.2现场管理、遇突发事件和实施孔内爆破时的安全要素。3.4.3戴手套抡大铁锤容易脱落发生伤人事故；接近机械旋转部位工作时，手套容易被转入而造成安全事故，本规定特指这些工作不能戴手套。3.4.4距离地面2m以上的工作称为高处作业。使用的安全带或安全绳应完整无损，经试验合格才能使用(试验方法：120kg荷重，作2m高度的自由落体动载荷冲击试验，检验安全带或安全绳无变形和损伤为合格)。3.4.5陆地六级及六级以上大风，水上五级及五级以上大风时，钻探施工中的机电设备和操作人员会失稳，严重威胁到安全。3.4.6停止施工作业时，钻具提至安全孔(井)段，是防止钻孔壁垮塌造成埋钻事故。3.4.7钻孔(井口)保护，特别是提起钻具以后，要及时关闭（或盖住）钻孔口(井口)。3.4.9供水水文地质钻探和管井施工通常是连续的工作过程，充足的照明，是夜间施工的必要条件。一般采用混合照明方式。3.4.10为避免负载过大，形成过载冲击电流烧坏电器设备，启动合闸和停工拉闸3.4.11《建设工程施工现场供用电安全规范》(GB50194)、《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46)等标准和规范中的有关部分，适合于供水水文地质钻探与管井施工现场情况。施工环境保护的要求3.5.1按照有利于节能、节水、节材、节地、环境保护、资源节约与综合利用和促进新技术、新工艺、新材料应用的指导思想增加本条款。3.5.2随意泼洒污油会直接造成了环境污染，不符合节能和环保的要求。野外施工中对产生的废弃物进行妥善处理很重要。施工质量的要求3.6.1增加供水水文地质钻探与管井施工工程的现场踏勘、编制施工组织设计、履行审批程序的要求。3.6.2提供井管质量、滤水管孔隙率、滤料规格、止水材料等质量合格品是保证成井质量的前提条件，要进行进场验收。3.6.3钻探及管井施工完成后，应及时3.6.4前期准备前期准备及钻机设备选择4.1.1现场踏勘和收集资料，是供水水文地质钻探与管井工程的重要技术环节。4.1.2第1款，确定钻塔与架空输电线路边导线间最小水平距离时，参照了《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46)、《110~500kv架空送电线路施工及验收规范》(GB50233)相关规定和条文说明，以钻塔工作高度加避雷器长度为基数，还要考虑边导线折断，在最大计算风偏时，导线最大水平位移距离。本次修订，钻塔与架空输电线路边导线间最小水平距离增加了避雷针所规定的高度尺寸。应尽量避免在架空输电线路正下方选择井位。第2款，为保障安全和便于施工，场地范围内的输配电线路主要使用塑料或橡胶护套电缆，特殊情况下使用铠装电缆。第3款，对架空电话线，因为不会涉及人身安全，故规定至少10m；但对于国防及军用通讯线路和光纤电缆要求更严格，必要时，按军队的特殊要求协商确定钻孔距离；钻孔中心与地下设施边线的安全水平距离，参照《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168)第5.4.3条规定，最小净距离为500mm。考虑钻孔与管井施工的特殊性，施工中机械振动、泥浆渗漏、钻孔内含水层地层坍塌等对地下工程的影响较大，条文中规定的安全距离是在上述规范有关规定基础上，结合管井工程实际情况确定的。第4款，钻(井)中心与地面高大及重要建筑物安全距离的确定，由于建筑物的类型、基础形式、尺寸及埋深和地基的地层变化等诸多可变因素，难以采用统一计算方法或借鉴经验数值。此外，由于各地地质条件不一样，适当加大安全距离的数值也难以作出具体规定，只能根据现场地质调查情况，由施工技术人员适度掌握。第5款，滑坡、崩塌、泥石流等不良地质现象发育地区，加大了施工和成井难度，增加了不安全因素，应尽量避开此类区域进行供水水文地质钻探和管井施工。第6款，凡涉及到水利、电力、交通、铁路、通讯等相关部门的，施工前要事先做好协调和沟通，办理好相关许可证手续。4.1.4第2款，应急动力设施是指按选定钻探设备所需电压、功率配备的柴油发电机组和相应的拖运设备机具设备的装卸和运输4.2.2“长途拖运”，是指拖挂式钻机为抵达施工现场用汽车或拖拉机牵引，在公用道路上行走运输的过程。为确保拖挂式钻机设备在长途拖运时的安全，本条作了较严格的规定。4.2.3拖运前的例行检查很重要，应由机长或驾驶员负责，检查合格后才能放行。4.2.4“短距离移动”，主要是指钻机在多井位施工现场作钻孔间转移。因钻机设备笨重，加上场地条件限制，拖挂式钻机在作倒车牵引时，牵引杆容易突然摆动伤人，需要特别引起注意。4.2.5长途运输时，小型工具、物件装箱，是防止丢失；钻具及管件丝扣部分采取保护措施，是防止丝扣途中碰撞损坏。4.2.6施工现场无起重机设备时，三脚架配合手动葫芦起吊装卸、设置装卸台或挖倒车坑，是装卸大型设备的安全和有效办法。4.2.7木制跳板的强度要求和使用时搭接坡度不得超过30°的要求，是防止装卸设备下滑，确保装卸工作安全的必要条件。4.2.8禁止客货混装，是交管部门为保证交通运输安全所作的强制性规定；移动式钻探设备，拖运车速不得超过使用说明书的规定，这两条都必须执行。钻探机电设备的安装与拆卸钻探场地修建与基台安装5.1.1“地基”是指安装钻机设备的场地。软弱地基的加固处理，一般采取换土、填石、夯实和浇注混凝土等方法。5.1.2在悬崖陡坡下施工时，防止活动石块滑落的措施除清除掉陡坡上方地表的活动浮石以外，还可以采取在钻探施工场地边适当位置挖防石沟或用树枝编扎挡石墙；周边防洪排水处理的办法，一般是在钻探场地周围挖排水沟和筑防洪墙。5.1.3“基台”是安装钻机和搭建钻探操作平台的基础。场地地基处理完成后，以钻孔中心位置为基准，用大方木(尺寸一般为400mm×400mm×(6000~7000)mm)或型钢构成底座，再用螺栓把钻机及其辅助钻探设备固定在上面形成整体结构，以保持钻机设备与钻孔中心的相对位置，承受钻机、钻具设备的重量和操作振动及压力，并减少下沉。基台结构和安装的好坏，对钻进质量、成井质量和整个钻探过程有极大的影响。为了保证钻机、钻塔及钻具等设备相对钻机保持平直、稳定，并能承受相应的震动荷载，基台结构合理，安装平整和连接牢固是十分重要钻塔的安装与拆卸5.2.1~5.2.6本节主要强调在钻塔桅杆安装前，必须掌握各种钻机性能及起塔方法。钻机按钻进方法分为：冲击钻机、回转钻机、冲击回转钻机等；按钻机运输方式分为：车载式、拖挂式和散装回转式钻机等；钻塔按结构分为：桅杆式钻塔、A型钻塔、三脚钻塔、四脚钻塔等类型；钻塔按起塔形式又分为：人工拼装、机械卷扬起塔、液压油缸起塔等。各类钻机的钻塔起落方法都有各自不同的特点，起塔前必须熟悉所用钻机的基本性能及安装特点并加以区别。以车载式钻机液压油缸起塔为例，起塔过程必须注意如下事项：1检查液压油箱内油量是否适量,如不够时应添加相应的液压油。检查桅杆支架与桅杆回转轴承座联接螺栓是否牢固,如松动应拧紧,拧紧力矩大于240(N·m)，并用止退槽形螺母。2将液压系统的压力调到规定值7.0MPa。3如果加压架与游动滑车相连时,立桅杆前应首先搬动多路换向阀,使加压装置的夹紧机构完全松开；立桅杆时,由于主卷扬机与天车之间距离加大,游动滑车带动加压架可做自由运动,不会拉断加压钢丝绳。4搬动多路换向阀第二路阀,使桅杆缓缓立起,此时注意天车与主卷扬之间的钢丝绳是否够长,如不够长,应及时松开主卷扬机抱闸放绳,以免游动滑车碰撞天车。5调整桅杆底部偏心块在支座上的位置,回转钻进时偏心块小端薄壁朝里面(桅杆前倾角3°),冲击钻进时将偏心块绕其轴旋转180°安装,这样就能保证回转钻进和冲击钻进时有同一的钻孔中心6操纵手把位于落桅杆位置,释放起塔油缸下腔压力油的压力,使偏心块完全坐在支架上,桅杆回转轴与回转轴承座上部、下部均不接触。7拧紧桅杆支座上的锁紧螺钉。8拉紧桅杆的两根固定绷绳(即车上的两根绷绳),而后将四根有牢固地锚的绷绳拉紧。强调指出,桅杆负荷能力与绷绳的松紧有很大关系,因此,桅杆在没有绷绳或绷绳安装不合格的情况下严禁使用。9起塔工作完成后，多路换向阀操作柄应固定或卸下，主要是防止震动或误操作造成事故。5.2.7桅杆式钻塔第2款，对更换安全销的规定，指有些桅杆式钻塔，起落装置是蜗轮减速传动，安全销的断面尺寸是按所用钢材材质及受力剪切强度计算确定的。安全销损坏后最好更换原产备件，如需加工，所用材质和几何尺寸应与原装安全销材质相同。常用安全销材质为35和A3钢，材质性能过强或过弱都会降低保障安全的功效。5.2.8第2款，钻塔升起0.1m左右时，起塔油缸处于较大受力范围。此时检验油压平衡阀是否正常有效，是防止双侧起塔油缸因受力不平衡第3款，操作液压起塔油缸是多路换向阀。起落钻塔时，操作人员应密切注意油缸对钻塔的作用状态、钻塔起落是否平稳、周边人员安全情况等决定操作手柄的推拉给进速度。5.2.9~5.2.10A型钻塔有钢管式和桁架式，结构简单、质量轻，可整体竖立和安装且移动方便。钢管式A型钻塔多用于工程钻机，在供水水文地质钻探中也用到这类钻机。因此，本条仍然作为一种钻塔形式编入，其它类似钻机可参考执行。5.2.11三脚钻塔结构简单，安装、拆卸容易，自稳性强，是水文水井钻探中延用的钻塔形式，本条对三脚钻塔的安装和拆卸加以规定。5.2.12~5.2.13四脚钻塔是由4个桁架面构成的空间桁架。具有较高的承载能力和稳定性，但结构复杂，安装、拆卸时间较长。按其用途可分为直塔和斜塔两类，分别用于垂直钻进和斜孔钻进。本条规定专指直塔的安装与拆卸，四脚钻塔整体起落法，常在地形平坦、场地宽阔和无障碍的地方采用；四脚钻塔的分层安装法多用于构件尺寸较大、较重的铁塔或管子钻塔的安装与拆卸。机械设备的安装与拆卸5.3.1泥浆净化机械，指振动泥浆筛和旋流除砂器。现场一般采用排泥沟和泥浆池自然沉淀，人工排渣。5.3.2钻机天车中心与转盘中心和钻孔中心在一条垂直轴线上，是保证钻孔垂直的基准，也是保证管井质量的基础。5.3.5移动式机械设备，安装定位后或工作状态时，保持轮胎离开地面且不空转，是防止设备因工作振动产生位移和轮胎转动发生事故。5.3.6设备安装完成后，进行全面检查和试车运行，是保证正常施工的必要程序。5.3.7拆下的零件应妥善保管或装回原部件，以防止零件损坏和丢失。外露的孔洞要封闭是防止异物进入的保护措施。电气设备、附属设备的安装与拆卸5.4.1本条按照《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46总则第1.0.3条规定的要求，施工现场用电必须严格执行。5.4.2在雷雨季节和易受雷击区钻探施工，为确保人身安全必须安装避雷装置。本条参照《建筑物防雷设计规范》GB50057相关条款，结合现场施工经验及实际情况作了较具体的规定。避雷装置由避雷针、引下线及接地装置三部分组成。接地装置由接地体和接地线二部分组成。1避雷针：应高出塔顶1m~2m。圆钢或钢管制作，圆钢直径不小于16mm；钢管直径不小于25mm。安装时必须与钻塔绝缘良好，固定可靠；2引下线：宜采用圆钢或扁钢，圆钢直径不小于8mm；扁钢截面不小于48mm2，其厚度不应小于4mm。金属绞线替代引下线时，裸绞线截面：铜质不小于25mm2；铝质不小于35mm2。安装时必须与钻塔绝缘良好；3接地体：埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢；埋入土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。角钢厚度不小于4mm，边长不小于40mm；钢管壁厚不小于3.5mm，直径不小于25mm；圆钢直径不小于10mm；扁钢截面不应小于100mm2。人工垂直接地体的长度宜为2.5m；人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m；4接地线：应与水平接地体截面相同。接地线与接地体宜用焊接连接，其搭接焊长度为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。如用螺栓连接，应加防松螺帽或弹簧垫片；5避雷针、引下线和接地体应紧密连接，宜采用焊接。如用金属板以螺栓连接，金属板的接触面积不小于1000mm2。接地电阻不大于6不得利用钻塔代替避雷针和引下线直接与接地装置连接组成避雷防雷系统。接地体应充分利用直接与大地接触而又符合要求的金属管道和金属井管作为自然接地体，无条件时可设置垂直式人工接地体。5.4.3勘察施工现场使用的电焊机、电动机及其起动装置的金属外壳和配电箱的金属框架的接地保护装置应符合第5.4.2条的有关规定。接零保护应设置重复接地，重复接地电阻不大于10Ω；各个电气设备的接地，应采用单独的接地线与接地体或接地干线连接，不得用一根接地线串联几个接地设备；同一台发电机、变压器或同一段母线供电的电网中，不得一部分设备接地，另一部分设备接零。为达到接地电阻不大于4Ω和采用接零保护时的重复接地电阻不大于10Ω的标准要求，可根据现场安装接地装置的经验，在接地体周围放置食盐、木炭并加水，以降低土壤电阻率。5.4.4电气设备的控制和保护设备，通常是根据电气设备的运行额定功率或电压等级电流强度进行瞬时电压或电流强度整定值控制动作的，其整定值在出厂时已按规格型号调整。5.4.7施工工地产生的废弃泥浆和污油应妥善处理，是减少污染，实现环保和安全施工的必要条件。因此，本条对冲洗液、沉淀、净化和排放系统的布局及其工作循环要素予以较明确的规定。钻探施工准备及开孔6.1.1供水水文地质钻探与管井施工前，应由钻探委托单位或管井设计单位下达钻探(管井)施工任务书。施工单位在已经具有的供水水文地质勘察资料的基础上编制施工组织设计。1施工前，应进行现场踏勘，其目的是了解场地的施工条件，为进场施工作准备。现场踏勘后，应编制施工组织设计。2施工组织设计编制时应根据钻探与管井数量、地层岩性及水文地质条件、取水层位及深度等有针对性地执行。3施工组织设计必须经审查批准后方可实施。6.1.2必须根据钻孔(管井)结构、地层情况、地下水埋深选择合理的钻进(成井)工艺与钻进设备。供水水文地质钻探与管井施工大多是在第四纪松散的卵石层、砾石层以及砂、粘土、砂土等地层中进行的，这类地层的特点是胶结差，易坍塌、漏失、取芯困难；也有部分钻探(管井)施工在基岩中进行，含水岩层多有裂隙、溶洞，不同地层采用不同的钻进方法。供水水文地质钻探与管井施工的分类方法很多可以根据碎岩方式、冲洗介质的种类以及循环方式分类。根据机械碎岩方式可分为回转钻进、冲击钻进、潜孔锤钻进、螺旋钻进、振动钻进等。在回转钻进中，根据所用的钻头不同又可分为金刚石钻进、硬质合金钻进、牙轮钻进以及钢粒钻进等。根据冲洗介质的不同又可分为清水钻进、泥浆钻进、多工艺空气钻进等。按照冲洗液循环路线的不同钻进可分为正循环钻进和反循环钻进。在大口径钻进中，反循环的驱动力是抽吸作用，根据抽吸作用的方式不同，又可分为泵吸反循环、射流反循环及气举反循环。本规程仅列举与供水水文地质钻探与管井施工有关的钻进方法，施工时应根据地层岩性、钻进设备和施工条件等因素进行选择。6.1.5~6.1.7开孔(口)钻进对整个成井质量至关重要，开孔(口)的好坏直接关系到成井是否符合要求。回转钻进开孔(口)时应控制钻进速度，冲击钻进开孔时，冲击频率应小，以确保开孔(口)段的圆正与铅直。护壁6.2.1钻进过程中，为防止井壁坍塌、掉块、漏失以及钻进高压水、气层时可能产生的喷涌等井壁失稳事故而采取的工艺措施，称为护壁。钻探(管井)施工过程中，孔(井)壁的稳定性和冲洗介质的渗漏是影响钻进效率和成井质量的重要因素。由于受地质构造运动、所处的外界环境的物理化学作用以及水文地质条件的影响，相当多的钻孔(管井)是处于孔(井)壁不稳定和冲洗介质漏失的客观环境下，也就是处于复杂的地层条件下的。在复杂地层中钻进，若技术不当，往往会造成施工的困难，引起孔(井)垮塌、卡埋钻具、严重漏水等各种事故，被迫停钻处理，由此带来质量差、钻进效率低、钻进成本高的不良后果，有时甚至使事故恶化导致钻孔(管井)报废。因此在复杂地层中钻进，通常最为重要的技术措施就是通过护壁来稳定孔(井)壁，防止漏失。可根据下述原则选择护壁措施：1保持孔(井)内液柱压力与地层侧压力(包括土压力与水压力)平衡，是维持井壁稳定的基本方法。对于易坍塌地层，应注意经常维持和调整压力平衡。2遇水不稳定的地层，应尽量选用除水以外的其它冲洗介质的类型，以避免水对地层的影响。3当其它护壁措施无效时，可采用套管护壁。6.2.6根据地下水水头超出地面高度及含水层顶板埋深，计算选择适宜的泥浆密度，使孔(井)中泥浆柱的静压力大于地下水水头压力。6.2.10当钻进遇到卵砾石层、破碎带、用泥浆难以护壁时，即应采用水泥等固结材料进行护壁堵漏。这时在工艺上需要停止钻进，从孔(井)内提出钻具，再向孔(井)内灌注水泥浆，待水泥浆渗挤、充填到地层空隙中并凝固复杂地层段后，再重新下入钻具扫孔钻进成孔。因此与泥浆随钻护壁堵漏相比，水泥护壁堵漏在工序上增加了专门灌注、候凝固结和重新扫孔时间。水泥护壁堵漏对水泥性能的主要要求可以归结为：初期流动性好，能够快凝早强，后期强度要求不高。冲洗介质6.3.1本条提出了冲洗介质选择的基本要求。目前常用的冲洗介质有：空气、充气液体、稳定泡沫、泥浆、乳状液、清水和无固相冲洗介质，不同的冲洗介质的使用范围不尽相同。清水：清水的优点是粘度小、冲洗能力强、冷却效果好、可获得较高的机械钻速。其缺点是易损坏地层，较易渗入地层，不适宜于水敏性地层，一般用于地层压力不大、较稳定的浅孔，如比较完整的岩层或粘土层。在取水容易的地区也可用于部分漏失的、甚至完全漏失的地层。空气：空气的密度低、粘度小，在流量足够大时，孔(井)底能被吹洗干净，钻进效率高。其缺点是护壁能力较差，并且需要专门的空压机。用空气作为动力的潜孔锤钻进，可用作基岩钻进。在孔(井)内有水时，需较大的风量、风压才能把水排出孔(井)外，这时用湿空气或雾化钻进比较经济合理。泥浆：在循环过程中泥浆能在孔壁上形成泥皮而加固孔壁；在循环停止时，好的泥浆能很快转化成溶胶状而悬浮岩屑，防止岩屑沉淀；对钻具有一定的润滑作用，可减少磨损。泥浆的性能可在较大的范围内以适应不同的地层类型。其缺点是密度与粘度较大，钻进效率低，需要专门的配浆材料，对环境有污染。泡沫：国内外泡沫钻进实践表明，泡沫钻进具有如下特点：悬渣能力明显提高；可节约大量用水，能有效地解决沙漠、高山、寒冻、严重漏失和干旱地区钻进的缺水问题；特别适于低压地层钻进；有利于减轻钻具的振动，减少回转功率消耗，降低钻具的磨损；对井壁有较好的保护作用；收集岩粉的效果好，消除了空气钻进时粉尘污染问题；但是泡沫不适应在大涌水、强含水层、非胶结的松散沉积层以及孔隙压力较高地层中使用。乳状液：是液体以液珠形式均匀而稳定分散于另一与其不相混溶的液体中形成的分散体系。乳状液适用小口径钻探。无固相冲洗液：是不含粘土的冲洗液，也称无粘土冲洗液，与泥浆相比，不含固相，密度低，钻进效率较高，且具有一定的携带和悬浮岩屑能力及护壁能力。6.3.2由于冲洗介质种类繁多，新的造浆材料不断出现，各地区地层地质条件差别很大，所以，冲洗介质具体类型的选择应由施工单位在实际工作中结合野外生产条件确定。同时，冲洗介质的性能应能在较大范围内调节，以适应不同的钻进；还应配制简单，取材方便，经济合理。6.3.3泥浆的性能是泥浆的组成及其相互间物理化学作用的宏观反映，正确地确定钻进不同地层的泥浆性能是非常重要和复杂的工作。泥浆性能指标较多，供水水文地质钻探与管井施工现场主要应控制：泥浆的密度、粘度、含砂量、失水量和PH值等5项指标。泥浆的性能及其变化直接影响着机械钻速、钻头寿命、孔(井)壁稳定、孔(井)内净化和预防孔(井)内问题等一系列钻进工艺问题。在钻进过程中，泥浆性能会因钻孔情况的变化而发生变化。如钻到粘土层时，泥浆会变稠，粘度、切力增大，糊钻、泥包钻头的情况增多；钻到砂层时，大量砂粒会混入泥浆中，使含砂量增加、泥皮松散、失水量与比重加大，这不但使护壁性能降低，加速水泵磨损，严重时还可能由于泥皮塌落而发生孔内事故；在遇到承压水时，地下水会大量侵入到孔内使泥浆稀释、性能被破坏等。这时应及时调整泥浆的性能，否则就难以维持正常的钻进。不同的地层所使用的泥浆性能有较大的差别。钻进不同地层，掌握泥浆性能的几个原则：1、砂、砾、卵石钻进，应以提高泥浆的粘度为主，可减少对井壁的冲刷和泥浆的漏失；2、松散易塌稳定性差的地层钻进，应适当加大泥浆的密度，同时控制失水量；3、高压含水层钻进，应加大泥浆的密度；4、漏水地层钻进，应降低泥浆的密度，同时提高粘度，以减少泥浆的消耗；5、吸水膨胀地层钻进，应以控制失水量为主；6、第四系地层钻进，泥浆含砂量可能较高，应勤换泥浆，控制含砂量在8%以下；7、粘土、粉质粘土钻进，可依靠地层自动造浆。8、由于在泥浆中粘土颗粒带负电，要在碱性条件下才能稳定，所以泥浆的PH值应控制在8~10之间，钙处理泥浆的PH值还应高一些。多数处理剂必须在一定的PH值下才能发挥很好的效用。往钻井液中加入烧碱、纯碱等成份，可提高其PH值；加入HCL或酸式盐则可降低PH值。PH值的测定一般使用PH值试纸，精确测量可用PH电位计。6.3.4泥浆的比重、固相含量和含砂量对钻井有重要的影响：在保证地层压力平衡的前提下，应对泥浆进行净化，尽量降低泥浆比重和固相含量(主要为含砂量)，特别是无用固相的含量。泥浆把岩屑从孔(井)底携至地表或在孔(井)中悬浮岩屑，主要是靠泥浆的粘稠密性；对于破碎的不稳定孔(井)壁，利用较粘稠的泥浆还可以起到较好的粘结护壁作用。但是泥浆的粘稠性大又有不利的方面，主要表现在：使井底碎岩效率降低、增加泥浆循环的流动阻力、增大对井壁的液压力激动破坏。因此不能盲目增大泥浆的粘稠密性，而应根据具体地层和钻进工艺要求，综合兼顾多方面的情况，确定合适的泥浆粘度的动切力。6.3.5采用造浆率高的膨润土配制泥浆，粘土含量在4%~5%以下便可达到同样的粘度，此时泥浆比重在1.03g/cm3~1.05g/cm3左右。相反，若采用造浆率低的粘土配浆，要达到同样的粘度，粘土用量要达20%~30%以上，此时泥浆比重高达1.15以上。目前对优质轻泥浆，在粘度符合要求时，泥浆中的固相含量应控制在4%左右。6.3.6用一般天然粘土配制泥浆时，粘土需要有一段时间进行溶胀，因此配浆前应事先将粘土浸于水中进行预水化处理。用浸泡好的粘土按配比设计中的土量加水搅拌，由于搅拌时间不可能很长，粘土颗粒还不能达到充分水化分散，因此，在实际生产中都要将所搅出来的新泥浆集中储存在储浆里进行24h以上的陈化处理。6.3.7处理剂的种类繁多，在执行本规程时，应根据施工现场实际情况，结合室内试验来确定冲洗液的具体配方、配制程序及化学处理剂。随着化学工业的发展，泥浆处理剂的种类不断增加和更新，一般按其化学组成分为无机处理剂和有机处理剂两大类。供水水文地质钻探与管井施工中采用最多的无机处理剂是碳酸钠，其次是氢氧化钠、氢氧化钙等。有机处理剂按其功能又可分为降失水剂、增粘剂、稀释剂、絮凝剂等。在做性能调整小样试验时，由于试验中处理剂在泥浆中作用时间较短，处理剂的作用短时间反映不出来，因此往往小样配方的处理剂加量大于实际钻进所需的加量。正式配制时要注意适当减少处理剂的加量，防止浪费。对于高分子有机处理剂，如CMC、PHP等，由于这类材料很难溶于水(特别是当分子量大、水温低的情况下)，使用时要先将这类高分子处理剂配成低浓度(一般1%~3%)溶液后再加到泥浆中。6.3.8配制泥浆宜采用泥浆搅拌机，不宜人工搅拌。搅拌时间不宜低于30min。对于施工时间较长、地层变化复杂的井孔，现场应备有粘度计等泥浆测度仪器，并由专人做好泥浆的原始记录工作，并进行分析，可有效保持泥浆性能稳定和泥浆的性能。一般工艺与规定6.4.1钻具质量检查方法如下：外观检查，主要凭借肉眼和有关量具、工具进行。内伤检验，用超声波或电磁探伤法进行。6.4.4为了随时掌握与控制钻孔与控制钻孔轨迹的变化，预防与纠正钻孔弯曲，都必须测量钻孔的空间位置。这一工作称为测斜，测斜就是测量钻孔(管井)的3个基本要素：顶角、方位角和孔(井)深。对测斜数据进行误差评估，确认测量结果可靠后，就根据这些资料绘制钻孔(管井)轨迹图。6.4.6常用的大口径钻孔测斜方法有两种，一是利用小口径测斜仪进行测斜，另一种是利用铅垂原理进行测斜。冲击钻进6.5.1~6.5.6钢丝绳冲击钻进是利用自由落体原理，用钢丝绳把有一定重量的钻头吊起一定的高度然后松下，如此循环而又有节奏地冲击孔底岩层的一种钻进工艺。破碎的岩屑用专门的捞砂桶捞出，一般捞砂筒与钻具分别用两根钢丝绳带动，由于钢丝绳冲击钻进靠的是钻头的重力作用，故这种钻进方法只适合于垂直孔(井)钻进。目前，在我国南方这种钻进工艺仍被广泛应用。1、钢丝绳冲击钻进的优点：1）冲击钻进的冲击动载荷破碎岩土体，冲量大而作用时间短，岩石瞬时受到的动压力是钻头重量的几十倍，有利于岩石裂隙的扩展，形成大体积破碎。2）所用设备和器具比较简单，价格较便宜，操作和维护比较容易，搬迁较方便，施工中材料消耗也少，工程费用较低。3）与循环排渣施工工艺相比，其用水量少，占用场地面积小，尤其在水源不足，场地狭窄的施工条件下更具优越性。2、钢丝绳冲击钻进的缺点：1）有效破碎岩石的时间少，绝大部分时间和能量消耗在钻头上下运动和无效地捣碎岩土中，钻进效率不高。2）不能连续排渣，岩粉聚集在孔(井)底附近，造成重复破碎，影响钻进效率；专门捞渣也减少了钻进时间。3）由于靠钻头自由下落钻进，所以只能钻垂直孔。6.5.7~6.5.10冲击钻具包括冲击钻头、冲击钻杆、钢丝绳接头和抽筒等。1、冲击钻头：冲击钻头是直接破碎岩土体的工具，又称冲锥。按钻头底部形状分有一字形、十字形、工字形、圆形和抽筒钻头等。一字形冲击钻头与孔底接触面积最小，同样重量的钻头可以得到较大的接触应力，适用于大卵石、漂石、坚硬的粘土层和完整软岩层中冲击钻进，但容易发生孔(井)斜和梅花孔。圆形冲击钻头适用于裂隙不大的中硬地层，使用较为普遍的钻头为十字形带倒刃的冲击钻头，尤其适用于砂卵石、砂砾石及裂隙发育的中硬地层。抽筒钻头可边冲击破碎岩土，边捞取岩粉，可省去专门捞渣作业，适用于钻进各种松散砂层、土层及砂卵层；在卵石层钻进时，小于抽筒活门通径的卵石不经破碎即可进入抽筒，在卵石层使用抽筒钻头比其它冲击钻头能提高效率1~2倍。2、冲击钻进参数包括：钻具重量、冲击高度、冲击次数和岩粉密度等。应根据地层越硬，钻头底刃单位长度所需重量越大、所需冲程越高；冲程越高所需冲击次数越少的原则确定钻进参数。冲击钻进一般不采用冲洗液循环方式排渣，岩粉主要靠孔(井)内泥浆保持悬浮状态，岩粉积聚到一定程度再用抽筒捞取，因而要求孔(井)内的泥浆有较强的悬浮能力，即要求泥浆的相对密度和粘度较大。如果泥浆的相对密度太小，悬浮岩粉的作用很差，则大多数岩粉将留在孔(井)底，形成垫层，这会大大减弱钻头对岩土的冲击作用，影响钻进效率。在实际操作中，用回次掏砂和每次掏砂的桶数来控制岩粉密度，“勤掏少掏”即是控制岩粉密度的措施。正循环钻进6.6.1正循环钻进法是由转盘或动力头驱动钻杆回转，钻头切削地层而获得进尺。冲洗介质由泥浆泵送出，经过提引水龙头和钻杆流至孔(井)底冷却钻头后、经由钻杆与孔(井)壁之间的环状间隙返出孔(井)口，同时将孔(井)底的岩屑带出，用这种方法钻进砂土、粘土、砂等地层时效率较高。在第四纪地层中全面钻进，多使用鱼尾钻头、三翼刮刀钻头和牙轮钻头。在基岩层取芯钻进，多使用岩芯管取芯合金钻头和钻粒钻头，全面钻进多使用牙轮钻头。6.6.15确定硬质合金钻进参数应注意：1条文中钻压以公式及表格两种形式给出，理想的钻压值应由每粒合金所受的压力总和由本规程提供的公式求得。2条文中钻进转速只给出了参考值，在实际工作中钻头理想转速应由钻头回转圆周线速度计算。6.6.17取芯时要选择合适的卡料或卡簧。投入卡粒后应冲孔一段时间，待卡粒到达钻头部位后再开车，采芯时，不要频繁提动钻具。6.6.19钻进中要保持压力均匀，不得无故提动钻具或变更钻进参数。倒杆后开车时，应降低孔(井)底压力。发现孔(井)内有异状，如糊钻、憋水或岩芯堵塞时，经处理无效，应立即提钻。6.6.21确定钻粒材质时，由于钢粒比铁粒硬得多，目前都使用钢粒钻进。6.6.23正循环钻进时投砂应通过钻杆投砂，反循环钻进时可用其它方法投砂，但都不得从孔(井)口倒入。6.6.26合金、钻粒混合钻进一般适用于卵石、漂石地层。在钻进过程中宜加强护壁措施。反循环钻进6.7.1反循环钻进须保证充足的施工用水，地下水位埋深较浅且小于3m时，不易护孔(井)壁。6.7.2采用反循环方式时适宜的钻进深度：射流反循环钻进适用于第四纪松软地层钻进，孔(井)深超过50m时效率明显下降，但可与气举反循环进行配套使用于浅孔(井)段中钻进。泵吸反循环钻进适用于第四纪地层浅孔(井)、大口径孔(井)钻进，其钻进效率在50m以内较高，随着孔(井)深的增加而逐渐减少，孔深不宜超过100m~120m。在三种反循环方式中，泵吸反循环功率消耗最小，它的机械效率可达50%~60%，相当于离心泵的效率，但由于砂石泵工作条件恶劣，机械磨损很大，同时砂石泵的真空度不大于大气的压力，所以整个系统驱动压力很小，因而限制了钻进深度。另外当管路发生卡堵时，排堵的能力也很小，砾径超过钻杆内径的卵石层不宜使用此方法钻进。因此泵吸反循环钻进只适于浅孔(井)。气举反循环钻进适于第四纪砂土、砂粒层以及硬度不大的基岩大口径孔(井)钻进，孔(井)深大于10m后开始使用，超过50m后方能发挥其高效特性，粘土层不宜使用。6.7.6~6.7.7射流反循环射流反循环又称喷射反循环。其工作原因是利用高速流体（气体或液体）经喷射入循环管路，造成负压，这种负压产生抽吸作用，使管路形成循环。若射流介质是液体时，可以采用离心泵或其他型式的泵。从管路布置上可以看出，泵及排水管设在循环系统管路的一侧，因此，泵的工作条件比泵吸反循环大为改善，带有岩屑的流体经过泵体，而泵输送的液体是经过沉淀后较清洁的液体。这样使泵体和叶片的磨损大为降低，提高了泵的寿命，保证泵和管道的密封性，并且不必象泵吸反循环中对砂石泵那样要求大的通道。射流反循环对泵性能的要求，决定于管路情况和喷嘴的技术规格。水泵传给管路的能量，应能使循环的固、液混合流克服整个系统的磨擦损失和水龙头至孔(井)内地下水位之间的流体的重量。一般要求泵的排出压力为0.7MPa~0.8MPa。水泵的流量主要考虑是在不同的孔(井)径、管路内径和不同的喷嘴条件下，能发挥最大的抽吸作用。喷嘴的结构和安装形式影响射流反循环的抽吸效率，为了使较大颗粒的岩屑能顺利通过，常常采用环形喷射，即在圆周边缘布置多个喷嘴，向管路一端射，此时，虽然由于工作流体互相间产生撞击损失一部分能量，但整个管路内径不收缩，流体的局部阻力损失较小。射流反循环和泵吸反循环管路中升流体的规律相似，岩屑含量和混合流体上升速度的数值也基本相同。6.7.8泵吸反循环利用离心泵或轴流泵的抽吸力量使钻杆内流体上升的循环方式，称为泵吸反循环。泵吸反循环的参数确定如下：1钻杆内流体上返速度。上返速度愈高携带岩粉的能力愈强。从试验情况来看，当达到3m/s~4m/s时效果较好，流速再大时会引起鹅颈管强烈磨损，同时环状间隙流速也增高，对井壁稳定不利。2岩屑含量。岩屑含量和岩屑颗粒大小在泵吸反循环中也是一个重要因素。岩屑含量用岩屑在液流中所占的体积百分率来表示。当孔(井)浅时可以高一些，孔(井)深时可以小一些，一般控制8%~10%。如果进尺很快，岩屑含量很大，往往易发生堵塞管路或卡死管路，在粘土地层中还会使粘土泥条在上升过程中互相粘结形成泥柱致使循环中断。岩屑颗粒尺寸用钻头上吸水喉控制。喉管直径一般要求小于钻杆内径5mm~10mm，喉管高度距钻头底部不小于150mm~200mm。3钻杆内径。孔(井)直径大时，应选择内径大的钻杆，这样可以减少流体沿程阻力，并且容许较大颗粒的岩屑通过。一般孔(井)径与钻杆内径之比在10左右，这样才能保证液流下降速度在0.01m/s~0.03m/s。4泵量。在泵吸反循环钻进中，所用的泵称砂石泵，它是一种离心泵，但叶片间隙较大，可使较大尽寸的砂石通过。砂石泵一般用二个叶片，且有较大的有效吸程，而且要求泵体和叶片有较好的耐磨性。根据钻杆内流体上返速度和钻杆内径可以确定砂石泵的排量。一般按下列公式计算砂石泵排量：式中：Q—砂石泵排量(m3/min)；d—钻杆内径(m)；v—钻杆内流体上返流速(m/s)；K—砂石泵的余量，取1.4~1.8。由砂石泵排量选择砂石泵。当砂石泵确定后，就可以计算出钻进速度v：式中：a—岩屑在泥浆中的含量，一般控制在8%~10%；Q—选取的砂石泵排量(m3/min)；D—钻孔直径(m)。另外，泵吸反循环是利用砂石泵抽吸作用进行循环的，因此，砂石泵的安装位置应尽量低。6.7.11气举反循环气举反循环是将压缩空气通过供气管路送至孔(井)内的气水混合室，使其与钻杆内的水混合，从而形成了比重小于水的掺气混合液，这时钻杆内液柱压力降低，在钻杆内形成压力差；在钻杆柱外侧水柱压力的作用下，钻杆内的掺气水流挟带钻屑排出钻孔之外。压缩空气由混合室进入钻杆内后，与水混合形成气泡，这种气泡在上升过程中由于外界压力逐渐减小而继续膨胀，其膨胀功转化为动能，提高了混合液上升的速度。气举反循环是靠钻杆柱内外液柱压差工作，钻杆柱内流体上升举力要比射流和泵吸反循环压力大得多，因此，这种方式只要求空压机压力充足而孔(井)深可以不受限制。孔深在7m(理论数值)以内气举循环是不能工作，因为在这段孔(井)深中形式不了产生上返流速所需的最小的压力差。一般孔(井)深超过10m才能正常工作。6.7.12气举反循环钻进的供气方式。目前，国内气举反循环钻进供气方式有以下几种：1圆环状式(同心式)。上部采用双壁钻杆，下部是单壁钻杆。压缩空气自上部水气龙头，经主动钻杆上部双壁钻杆之间间隙送入混合器内，再经混合器进入钻杆内空隙，并形成掺气水流上升至地面，这就是的典型的气举反循环。2并列式。在单壁钻杆旁以并列的方式设置一根（或两根）风管，钻杆之间的连接可以是丝扣连接，也可以是法兰盘连接。这种方法起下钻具费时间，但钻杆加工技术要求低。3在水龙头上插入风管。此种方式结构简单，在原有的回转钻进设备的基础上稍加改进即可进行工作，用在浅井松散地层中仍有效，其缺点是钻杆上升断面减小，且风管容易被转动的钻杆卸扣。4全部用双管。全部采用双管，下部直接边一个“冠状”钻头。这种连接方式的优点是在开孔(口)时就可以采用，效率很高，但要求空压机的压力较大，适于浅孔(井)。6.7.13气举反循环的参数选择与计算为使用方便，本规程中将气举反循环钻进使用的风压大小、气水混合室的间距和混合器沉没最大深度的选用，以及钻杆内径与风量的关系，直接列于规程表6.7.13-1和6.7.13-2中，可按照选用。气举反循环的参数还可按照以下公式进行计算：1冲洗液量的计算。气举反循环混合液体的最小流量可根据排渣中混合液上返速度要求来确定：式中：Q—冲洗液量(m3/h)；d—钻杆(排渣管)内径(m)；V—混合液在钻杆(排渣管)中的上返速度(m/s)，一般V=2m/s~3m/s式中：K—考虑到使混合液的上升速度要大于最大岩粉颗粒在混合液中的下沉速度时所取的系数，一般取K=1.2；g—重力加速度(m/s2)；a—最大岩粉颗粒直径(m)；r1—岩粉密度(g/cm3)；r2—混合液密度(g/cm3)。正常钻进时，混合液量应能满足孔底净化的需要，即应满足下式：式中：A—钻进时的碎岩面积(m2)；v1—钻进时的平均速度(m/h)；b—冲洗液含粉率，无实测数据时可取b=0.04。2混合器的沉没系数ks，应按照下式确定：式中：S——混合器潜入孔内水位以下的深度(m)；hr——气举钻进时气举高度(m)；H——混合器沉没深度(m)。沉没系数是直接影响气举反循环钻进效率的主要参数之一。通常在气举高度为6.5m~30m的最佳工作状态下，沉没系数应在0.6~0.8之间，一般不应小于0.5。下表列出了不同的沉没比时的效率比较。表6.7.13气举反循环不同沉没比效率比较表沉没比0.750.70.650.60.55效率系数0.620.60.590.570.543最大气举高度和最小沉没深度。施工钻进，管路系统一般直径较大，长度较短，为简化计算将沿程损失略去不计。因此，最大气举高度：最小沉没深度：式中：r—原配冲洗液密度(g/cm3)；r2—冲洗液和岩屑混合后的密度(g/cm3)；L—尾管端(混合器至孔底)长度(m)。S值的大小是直接影响排除岩粉能力和钻进效率的关键。当混合器至钻头的距离（L值）基本保持不变时，随着钻孔加深，混合器的沉没深度S值也相应增加，钻进效率随之提高（在空压机额定工作压力内）。若混合器在孔内的位置随钻孔加深而往上调整，即混合器沉没在孔内水位以下的深度S值基本变化不大，其钻进效率会逐渐降低。4空压机的风量与压力。空压机的风量：式中：V0—气举单位冲洗液量所需空气量(m3/min)；Q—冲洗液量(m3/h)。式中：K1—系数，K1=2.17+0.016hr；r—冲洗液密度(g/cm3)；hr—气举高度(m)；S—混合器沉没深度，取决于空压机的压力与冲洗液的密度(m)；式中：P—空压机压力(MPa)；—供气管路阻力损失，估计值0.05MPa~0.1MPa。冲击回转钻进6.8.1冲击回转钻进分为气动冲击回转钻进(通常称为潜孔锤钻进)和液动冲击回转钻进(通常称为液动冲击器钻进)。常用潜孔锤钻进是以转盘或动力头驱动钻杆和潜孔锤回转，并以高压大风量的压缩空气驱动潜孔锤的活塞，以高频率冲击钻头破碎岩石，通过钻头排出的压缩空气将岩屑带出孔外。其效率约为空气冲洗牙轮钻头回转钻进效率的数倍，钻进坚硬岩层效果更为显著，但应具备必要的孔(井)口防尘装置或防渣技术措施，这种钻进方法是以压缩空气为冲洗介质，因受空气压缩机压力限制，在水位高、富水性强的岩层中使用，其钻进深度不能很大。在破碎、易坍塌地层和含水层中钻进相应的技术措施有：1对于破碎、软硬不均，并含有卵砾石及松散粘土的覆盖层及风化基岩的钻进，可采用潜孔锤同步跟管或用双壁钻杆实现泥浆反循环钻进；2对于少量渗水的弱含水层钻进：主要是克服“泥领”糊钻问题，钻进该类地层临时处理方法是从孔口或通过钻杆向孔中加入清水或泡沫，然后送风并反复活动钻具，稀释并冲开泥领，将钻屑吹出再继续钻进。3气动潜孔锤破碎坍塌地层钻进时，应尽量简化钻孔结构，少变孔(井)径，不宜采用多级下套管隔离。对不是含水层或非主要含水层的破碎地层，需要钻进时多采用水泥固结透孔法。6.8.2开钻前，应根据岩性、水文地质信息、钻井深度、钻井直径等情况选择钻进设备、钻具。空气潜孔锤钻进所需要的设备及机具有：潜孔冲击器、钻头、钻杆、钻铤、空气压缩机、钻机、供风管路等。6.8.3~6.8.4潜孔钻钻进的操作技术虽然简单，但是没有科学和熟练的操作，不可能取得理想的钻进效果，有时还可能发生麻烦。因此，合理的选用钻进参数，如钻压、风压、风量和转速是取得理想钻进效果的基本条件。6.8.5扩孔钻头与冲击器直径相差较大，容易造成钻孔(管井)偏斜。6.8.9液动冲击回转钻进是在回转钻进的基础上增加一个利用冲洗液驱动的液动冲击器，它可产生具有一定冲击能量和频率的载荷，从而可大幅度提高5级以上地层钻探效率。目前，液动冲击器已有一系列产品，主要用于孔(井)径为150mm~260mm的基岩供水水文地质钻探和管井工程。6.8.10近年来冲击循环钻进发展迅速，此种钻进方法适用不同的地层和不同的循环方式。由于冲击回转钻进技术的快速发展，性能更优良的冲击器会不断问世，提供的钻进参数只能供使用时作参考。使用时还应根据所用冲击器型号，按生产厂家提供的钻进技术参数并结合地层情况及经验选择。其他钻进工艺6.9.6在供水水文水地质钻探或管井工程施工中，为获得分层水文地质资料或因设备能力有限，不能一次成孔(井)时，可先采用小直径取芯钻后再扩大孔(井)径的钻进工艺。但为减少施工程序，应尽量减少扩孔级数，增大扩孔级差。使用转盘钻机，多采用一次性成孔(井)，在卵砾石层成孔(井)时，应尽量避免使用扩孔钻进。扩孔钻进主要适用于粘性土、砂类地层等硬度不大的地层。6.9.9同步跟管钻进适用于松散砂卵砾石层、碎石堆积层。一般应选择动力头钻机，钻具直径应根据钻孔技术要求确定。孔深不宜大于30m。6.9.10需要收回的套管可以采用气动潜孔锤起管器起拔套管。特殊情况下的钻进6.10.1冻土地层的钻进特点是：1钻孔(管井)上部地层容易松散，易出现坍孔，甚至大面积的坍塌；2钻头产生的热量易使孔壁冻土融化，钻进时使孔(井)内热平衡受到破坏，易造成孔(井)内坍塌并出现严重扩孔现象。基于以上特点，要求施工中尽量快速连续成孔。6.10.2~6.10.5在冻土层施工，为了避免钻探施工过程中对地层的热平衡扰动，防止冻土融化而塌孔，应根据具体的地质条件，采用不同的钻探工艺，尽量避免钻探施工中扰动冻土层的热平衡，防止多年冻土融化或注意控制冻土融化的速度，以达到高效的目的。6.10.8岩溶地层钻进中，当溶洞深度较小时，可加长粗径钻具，当洞深较大且无充填物或充填物不满时，应下入相应长度的导向套管进行隔离。6.10.9遇有连续溶洞，冲洗液不能循环时，应下入套管止水堵漏或使用早强水泥浆进行封堵。6.10.12水上钻场类型分为漂浮式和架空式二类。漂浮式钻场以船和筏为主，也包括浮箱与油桶等；架空式钻场则增加了平台和桁架二种。水上平台较其它形式具有很大的优点，基本上不受航运的影响等，也可在大江大河进行工作，其缺点是体积庞大，搬迁不易。桁架钻场既能用于陆上或山坡，也能用于浅的水域，相当于固定式水上平台，机动性和适应性比较好。在水上构筑时，其立柱下端应增大面积，以减小压力，防止沉陷。桁架也适用于构筑钻场与岸坡相连接的桥梁。6.10.13水面漂浮钻场的布置，应根据实际工作负荷选择钻船。河流水文情况主要指水流流速、水深、浪高。流速越大，安全系数应越大。岩(土)样、岩芯的采取与地质编录6.11.1在供水水文地质钻探和管井施工过程中，当已有水文地质勘察资料精度较差时，应对含水层取筛分样，非含水层各层均宜采取鉴别样。含水层筛分样应用专门取土器采取，鉴别样可在孔(井)口排出的岩屑中捞取，也可根据电测井和钻进岩屑综合鉴别地层岩性。6.11.2管井工程施工是在已经具备必要的水文地质资料的基础上进行的，因此钻进施工时更侧重于验证，可适当减少进行岩性划分和对含水层颗粒组成进行分析而采取的土样数量。6.11.5常规小口径单管钻进时，采取岩芯的方法是通过钻具内投入卡料，卡住岩芯，再用扭或拉的办法把岩芯扭断或提断。而大口径取芯钻进的岩芯直径大，扭断难以实现，常采用钢丝绳割断法、滚刀割断法、拉断法、楔断法、顶断法等断取芯，用楔断法或顶断法是非常有效的，岩芯直径越小就越容易折断。对于大直径的完整岩芯，一般方法难以取出时，可采用爆破取芯。6.11.6采取岩芯时，岩芯卡料粒径应适当，投放时应先小后大，速度均匀，投放后送水冲压卡牢，再开钻扭取，使用钢丝做卡料时，其长度应是钻头直径的1.5倍~2倍。大口径取芯钻进时，不宜强力扭取岩芯，应利用其节理、层理或裂隙，使岩芯自然折断后再卡取岩芯。6.11.12对采取的土样、岩样应及时描述和编录，并妥善保管。保存期限至少到管井验收或更长的时间。成井工艺下管与拔管7.1.1井管质量选择：主要考虑井管的抗拉力、抗挤力以及水中矿物质含量的变化对井管的腐蚀等，选择井管时应考虑以下原则：满足下管时的抗压、抗挤要求，对地下水不产生污染，具有抗老化、抗腐蚀的作用，使用寿命长。井管的结构选择力求安全、简单、实用。过滤器的选择：过滤器构成了管井的工作端部，从地层流来的水经过它进入管井内，在很大程度上影响管井的寿命和出水效率。在选择过滤器时，要考虑以下基本因素：一个好的过滤器应有足够的强度以支撑孔(井)，应具有抗腐蚀性能，应防止砂粒过多进入井中，应使水进入时摩擦力最小。过滤器的孔隙尺寸应根据含水层的颗粒组成和均匀性确定。7.1.2井管安装前的准备工作主要包括：探孔(井)、扫孔、换浆、孔深测量、施工材料及机械检查等。探孔(井)时用大于井管直径的探孔器进行探井，也可用井径仪探孔(井)，以查明孔(井)壁是否规整、圆滑、顺直。扫孔和换浆：钻到设计深度后，孔(井)壁有较厚的泥皮，井内泥浆含有大量岩屑，应当将孔(井)壁上泥皮进行清除，并用稀释后的泥浆将孔(井)内的残余岩粉和浓稠泥浆冲洗干净，为使洗孔(井)容易，冲孔的泥浆可加入适量的磷酸盐以软化泥皮。校正井深：精确测量井的深度，特别是含水层的深度，以保证准确地安装井管和滤水管；下管前，务必认真检查下管用起重设备的有效性，以及工具和管材是否齐备。7.1.3井管的安装应按照设计图纸要求进行。下管的方法很多，如直接提吊法、提吊加浮板(浮塞)法、钢丝绳托盘法、钻杆托盘法及二次下管法等方法。应根据成井的深度、井管的材质、起重设备的能力等选择确定。井管的对接一般采用两种方法：即井口对焊法和丝扣对接法，不论采用哪种对接，井管入井前及入井过程中，必须有可靠的挟持器械，以确保井管顺利安全入井。7.1.5~7.1.6拔管：适用于供水水文地质勘察、试验后井管的起拔。填砾、止水及封闭7.2.1~7.2.2填砾是对滤水管周围进行人工填料，使其在滤水管和砂层之间形成一个人工过滤层，以增大滤水管及其四周的有效孔率，从而达到减少进水时水头损失和稳定过滤层结构，即达到增大水井的出水量和延长水井的使用年限。砾料的选择包括：砾料的直径、均匀度、质量，填砾砾料使用量可按本规程提供的公式进行计算。7.2.4管井填砾施工方法有多种，目前常用的填砾方法有：静水填砾法，适用于浅孔(井)；管外返水填砾法，用于中深孔(井)填砾；抽水填砾法，用于深孔(井)填砾。7.2.5填砾必须均匀连续进行。此外，填砾过程中还应注意：砾料除要进行筛选外，还需先用水淘洗干净，以减少洗井时间；滤水管外要分段安装扶正器，以保证滤水管周围填砾厚度均匀；填砾时要沿井管四周均匀填入，不允许只从一个方向填入；填砾速度不宜过快，注意防止中途堵塞等。7.2.9对目的含水层以外的地层进行封闭和隔离，以防止对目的含水层的干扰和污染所进行的全部工作称为止水。供水管井的止水或管外封闭，主要目的是为了取得稳定、优质、高产的涌水量。7.2.10当存在咸水含水层、污染水含水层、劣质水含水层以及有可能受到污染源污染时，为了避免造成水资源环境的污染必须对其进行止水和封井并严格的验收。7.2.12临时性止水：应用于在一个钻孔要对两个以上的目的层进行测试，或该目的层获取完试验资料后并无保留钻孔必要时而采用的止水方法。常用的止水材料有：海带、桐油、橡胶制品等。7.2.16永久止水：用于供水管井中，主要是封闭有害水层，以防止水质恶化，通常采用粘土、水泥等永久性材料。7.2.20止水工作完毕后一定要进行质量检查，以保证所取得资料的准确性。7.2.21封闭这一概念在管井施工中就是采用一定的材料把井管与井壁间的环状间隙充填，作用为固定井管位置与平衡地压。通常情况下，管井封闭时可采用水泥浆、粘土、碎石等，但随着管井开采深度的加大，在封闭这一环节上，建议采用水泥封闭为好。因为水泥封闭可以确保环空强度，能与井管较好地粘接，确保孔(井)质量。洗井7.3.2对于洗井质量标准说明如下：第1款规定，应该说是对洗井的基本要求，洗井是洗去管井施工对含水层的污染物质，这包括附着在井壁上的泥皮及渗入到含水层中的泥浆或其他冲洗介质，洗井彻底，管井出水自然不会含有泥浆等管井施工物质，也即洗井后出水应恢复到地下水原有的物理化学性质。其检验，应在洗井的过程中观察鉴定。第2款规定，系洗井出水效果检验规定，条文中未规定单位出水量的变化幅度说明如下：我国部分技术标准规定了单位出水量的变化幅度，如我国行业标准《火力发电厂供水水文地质勘测技术规程》DL/T5034-94规定：“两次相同最大水位下降的出水量相差小于5%”、我国建设部标准《供水管井设计、施工及验收规范》CJJ10-86第3.6.3条第一款规定：“达到设计抽降时，前后两次试抽的单位出水量之差应小于10％”，两个标准规定的单位出水量变化幅度相差2倍，我国《水文地质手册》(地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究队主编)规定：“用不同工具反复洗井后，进行试验抽水，最后两次试验抽水在相同水位下降时的单位涌水量之差不超过15%”，与上述两个标准规定的单位出水量变化幅度更相差(1.5~3)倍，显然带有人为因素，依据并不充分，其次，两次试抽单位出水量之差小于一定幅度，并不能反映出水量没有继续增大的可能，因此，本条款未规定单位出水量变化的幅度，仅规定检验变化的趋势，如果在24小时连续的洗井过程中，管井单位出水量不再增大，即表明管井出水效果已达到要求。第3款规定，系洗井出水含砂量的检验规定，与第二款规定相同，条文未规定管井出水含砂量的具体数值指标，仅规定了检验出水含砂量变化的趋势，如果在24小时连续的洗井过程中，出水含砂量持续降低，说明洗井尚应继续，如果多次测量，井水含砂量不再降低或虽有些波动，但趋势是不再降低，即表明洗井已然尽其所能了，继续洗井即无意义，洗井即可结束，即使出水含砂量仍然较高，也非洗井工序力所能及，显然，硬性规定一个出水含砂量指标并不符合洗井工序的实际情况。条文中其他需要说明的问题说明如下：1关于测量单位出水量及测量出水含砂量的次数本条第二款和第三款规定是对单位出水量和出水含砂量的变化趋势作出的规定，显然，这需要进行多次测量，至于测量多少次，以能判断变化的趋势为准，条文不作硬性规定。2关于测量出水含砂量的测定时间确定测量出水含砂量的时间，其实质是确定出水含砂量的控制指标。在洗井阶段，如果测量出水含砂量的稳定值，多次测量需要耗费大量时间，显然是不经济的，也不合理。对于同一管井，多次在同一抽水设备启动之后的同一时间测量出水含砂量数值，应该说具有类比性，也就是说可以测量出水含砂量的波动值，这不仅节约了时间，而且实践切实可行，因此是合理的。如规定一个统一的测量时间，并不一定具有普遍意义，实践中应根据具体的水文地质条件和管井结构的实际情况确定。3关于测量出水含砂量的抽水流量众所周知，管井井水含砂量与管井的抽水流量密切相关，管井的抽水流量越大，管井的出水含砂量也越高，反之，管井抽水流量减小，管井出水含砂量也相应降低，因此，管井竣工验收时，作为管井质量的检验，井水含砂量应在不低于管井设计出水量的抽水流量下进行测量，以反映管井投入运行后井水含砂量的真实情况。在洗井阶段，在选用的洗井方法时，已考虑了洗井设备的出水能力，工程实践中，限于条件，有时洗井设备的出水能力达不到管井的设计出水量，也只能尽可能大一些，硬性规定即可能带来执行的困难。洗井质量检验，毕竟是洗井工序的质量检验，不同于管井竣工验收时的管井质量检验，需要一个统一明确的验收标准，因此，洗井出水含砂量检验，在选用洗井设备的抽水流量下进行检验是可以的，如洗井设备出水能力过小，可进行试验抽水，改换大流量水泵抽水进行检验，但作硬性规定是不适宜的。此外，出水含砂量数值采用重量比或体积比，数值相差一倍，对于管井质量标准而言无疑是重要的，对于洗井质量标准，本条款未规定出水含砂量的数值，因此，也就无需加以明确，但从测量方法简繁而言，现场宜采用体积比，简便易行。因此，管井洗井质量标准不同于管井竣工验收标准，洗井质量标准舍弃检验指标，是符合洗井工序的实际情况的，是合理的，规定检验出水效果和出水含砂量的变化趋势，工程实践切实可行，因而是合适的。7.3.4在条件允许时，应采用多种方法联合洗井，要根据实际情况灵活掌握洗井方法，只要方法简单有效就可以；采用不同方法洗井时，均要按有关操作规定处理，防止意外发生。对洗井时间不作硬性规定。如含水层颗粒粗、孔隙大，或钻进中使用泥浆性能差、比重大、固相含量高，则洗井时间相应要长些；反之，在细颗粒地层中，孔隙率小，砾料规格小时，洗井时间应短。切不可强力洗井，以免滤水管周围的细颗粒紧紧贴在滤水管的滤网上，阻碍含水层中水进入滤水管，使水井的出水量反而减少。抽水试验一般要求8.1.2抽水试验孔洗孔质量标准就抽水试验孔洗孔工序和管井洗井工序的质量要求而言，两者并无差别，因此，洗井质量标准同样适用于抽水试验孔。需要指出的是，目前国内外有关“技术标准”、“手册”、“文献”所规定或提出的抽水试验孔洗孔标准，是从抽水试验孔作为临时抽水构筑物的质量要求而提出的质量标准，而非抽水试验孔洗孔质量标准，可以看出是混淆了抽水试验孔质量标准与洗孔作为一个工序质量标准的差异。8.1.3抽水试验的类型应按抽水试验的目的与任务确定。8.1.4抽水试验的设备包括抽水设备、测量(水位、流量、水温等)器具、排水设备等。抽水试验现场准备工作主要包括抽水设备、机具、测量工具的检修和安装，排水系统的设置及准备各种观测记录表格。8.1.5空气压缩机和各种水泵抽水设备各具优缺点及应用条件，应根据试验的具体情况选用。空气压缩机安装时应在各管路的丝扣部分涂抹油料，以免抽水时发生漏水、跑气。由于空压机的出水量很不均匀，对井水的扰动很大，故常利用它作为洗井工具，在洗井的同时，也一并进行抽水试验，但空压机能耗较大。一般采用潜水泵进行抽水试验，当地下水最大动水位深度小于7.5m时，可采用卧式离心泵，若是非稳定流抽水，则宜采用电动离心泵或深井泵。8.1.8观测天然水位、动水位恢复水位时，主孔和观测孔的水位应同时观测。当天然水位波动较大时，应在影响范围外或较远处设孔，观测整个试验期间水位的天然波动值。必要时可以根据这些观测值对试验降深进行校核。试验结束后，应按要求观测恢复水位。对整个观测期间所出现的可能引起水位波动的因素都需记录，如设备、动力、机车行驶的震动或降水等情况。8.1.9抽水试验中，水位、水量和水的浑浊度的观测应同时进行。如抽水过程中出现水的物理性质发生变化，也应观测，必要时应系统取样化验。当试验是为确定水力联系或研究咸淡水关系的变化时，应系统取样化验。8.1.10抽水试验结束后，应测量抽水试验前后的孔(井)深，其目的是核查抽水段深度、层位、孔(井)是否坍塌、沉淀和淤塞。淤塞严重会影响资料的精度，引起孔(井)类型的变化(如完整井转变为非完整井等)。流量测量8.2.3堰箱适用于流量大于2L/s且小于100L/s、流量连续而又不稳定的抽水试验的流量测定。8.2.4测量孔(井)涌水量的流量计的种类较多，可根据具体情况选用。就原理讲基本上有两种：一种是利用流束收缩法为基础，通过测量收缩断面前后的压力差来测量流量，这种压差式流量计规格很多，有的可以自动记录流量。另一种流量计是以机械机械旋转测量通过该流量计的流体体流量，这类流量在流量较小时使用。水位测量8.3.1除条文中所列主要水位测量器具外，水位计还可用万能表自制。使用时，把探头下到孔(井)内使之接触水面，在水的导电下电路连通，水位计发出信号，据以确定水位。由于探头直径小，只需孔(井)内存在20mm~30mm的间隙即可测量，其测量深度可达100m，误差小于10mm。钻孔和管井事故的预防和处理预防和处理事故的一般要求9.1.5一般事故是指比较容易处理的常见的孔内障碍。例如：掉钻事故。复杂事故是指难处理的孔内障碍。例如：钻头烧在孔底不能提动的事故。重大事