水文水井的全面鉆進,是不取心鉆進壹次成井的鉆進方法。適用於水文地質情況已經清楚的不需要取心或某些井段不必要取心的水井、探采結合孔或水文地質鉆孔。有些大卵礫石層、漂石層用取心鉆進有困難時,也可采用全面鉆進。
進行全面鉆進時,在需要間隔取樣的區段,可采用沖擊取樣器取樣。
(壹)全面鉆進的鉆具
全面鉆進的鉆具主要是全面鉆進鉆頭、鉆鋌和鉆桿。這裏只介紹牙輪鉆頭。
牙輪鉆頭鉆進從軟地層到硬基巖均可采用,在水文水井鉆探中,尤其在深水井的鉆探中取得了較為顯著的效果。
目前水文水井鉆探中采用的牙輪鉆頭,均為石油鉆井系列,使用廣泛的是三牙輪鉆頭。
牙輪鉆頭可分為無體式和有體式兩種結構形式。直徑小於φ295mm的三牙輪鉆頭壹般為無體式,它是以裝有牙輪的3個輪掌對焊成壹體的牙輪鉆頭;大直徑的牙輪鉆頭采用有體式結構,它的鉆頭體和輪掌分別制造,再將輪掌焊接在鉆頭體上而成。三牙輪鉆頭結構如圖4-17所示。
圖4-17 三牙輪鉆頭
1—鉆頭體;2—牙爪;3—牙輪;4—水眼板;5—塞銷;6—滾柱;7—滾珠;8—定位銷
牙輪鉆頭上牙輪的布置方案根據地層而異。如組成牙輪的錐體至少有1個錐體的錐頂不在鉆頭軸線上,稱為超頂;如3個牙輪的錐體均不與鉆頭軸線相交,則稱為移軸。這樣牙輪的布置有以下3種方案,如圖4-18所示。
圖4-18 牙輪布置方案
非自潔式牙輪的軸線均交於鉆頭中心線,錐體的頂部不超頂,屬純滾動,牙輪齒圈不與相鄰牙輪齒圈嚙合。這種布置形式適於堅硬地層鉆進。
自潔不移軸牙輪的軸線交於鉆頭中心線,但有1個牙輪的錐體頂部超頂,各牙輪的齒圈與相鄰齒圈嚙合,可以剔出齒圈上的積泥,故稱為自潔式,但無軸向滑動。這種布置形式適於自潔移軸式牙輪的軸線偏移。牙輪自潔,並有軸向移動,故適於軟巖層鉆進。
為適應不同地層鉆進,鉆頭牙輪上的輪齒,有鋼齒和球齒之分。鋼齒鉆頭上的牙齒是在牙輪體上直接銑制而成,並在牙齒的表面堆焊碳化鎢粉,以提高其耐磨程度。球齒鉆頭的牙齒是在牙輪體的表面鑲嵌球形或截錐形硬質合金齒。壹般適用於軟地層的牙輪鉆頭上的齒高而尖,分布較稀;適用於硬地層的牙輪鉆頭的齒低矮,分布較密。鋼齒或球齒式鉆頭又分為普通式、密封式和噴射式3種類型。水文地質鉆探多采用普通鋼齒或球齒式牙輪鉆頭。表4-12所列為國產普通三牙輪鉆頭規格,可供選用。
表4-12 普通鋼齒三牙輪鉆頭產品規格表
表4-12中鉆頭代號“Y”表示普通鋼齒鉆頭,字母後面數字為鉆頭的形式代號,由1～7,分別適應地層為極軟、軟、中軟、中、中硬、硬、堅硬,如Y4表示普通鋼齒鉆頭,適用於硬頁巖、石灰巖等中等巖層。
(二)全面鉆進技術參數
為提高水文水井鉆進速度和成井質量,在選擇全面鉆進技術參數時應重視以下兩點:
1.采用大鉆壓
水文水井鉆探應逐步采用φ73,φ89,φ114鉆桿,並配合相應的鉆鋌加壓。
2.配備大排量泥漿泵
目前水文水井鉆探設備中,泥漿泵排量已從200L/min提高到600～1200L/min。這對於加快鉆進速度,防止糊鉆,提高排粉能力都有顯著效果。