摘 要：我国作为一个拥有13亿人口的大国，虽然地广物博，但人均拥有的水资源却只有世界人均水资源的25%，水资源非常匮乏，并且伴随着人口数量的进一步增加，我国水资源缺乏问题将更加突出。因此，在合理利用地表水的同時，加深对地下水资源的开采和利用就更为重要，本文就简要介绍了我国地下水钻探工艺的几种类型，并以西部水资源开发为例，探讨钻探工艺的运用及实践。
关键词：地下水；钻探工艺；西部水资源
中图分类号：TU238 文献标识码：A随着社会的飞速发展，地表水污染问题也日益突出，目前世界上大部分国家都利用地下水作为主要的饮水提供，以美国为例，其地下水如果全部取出，可以覆盖美国全部国土的100英尺左右的厚度，我国目前江水湖水也污染严重，必须加强对地下水的钻探和提取工作。
一、地下水钻探工艺的钻进技术
（一）取心钻进技术及应用
取心钻进技术主要包括两种：一种是利用硬质合金进行钻进，它的钻头主要是LL型钻头和JL型钻头，主要适用于砂类岩层和第四系粘土的钻进；另一种是钢粒钻进技术，它的钻头主要是钢粒钻头，最好为肋骨式钢粒钻头，它的应用原理是用钢粒钻头来压住钢粒，利用钻具的压力，将钢粒滚动于岩石表面，进而碾压破碎岩石，它主要适用于硬岩石地层和卵石地层的钻进。
（二）扩孔钻进技术及应用
扩孔钻进技术所运用的钻头主要有两种：
第一种是翼片式扩孔钻头，具体包括六翼螺旋扩孔钻头和六翼扩孔钻头两种，这种钻头主要适用于姜石、卵砾石地层或者粘土、粘土夹砂砾地层的钻入。
第二种是扩孔牙轮钻头，它的钻头类型主要分为两种，即Cy—1型阻焊式牙轮扩孔钻头和Cy—12型阻焊式牙轮扩孔钻头，这种钻头主要适用于卵砾石地层和岩层的扩孔。
（三）大口径且径成孔钻进技术及应用
这种大口径且径成孔钻进技术，一般适用于不取心钻孔，也是分为两种钻头，一种是鱼尾式或者三翼刮刀式钻头，主要适用于第四系松散颗粒地层的钻进；另一种是大口径钢粒钻头或者三牙轮钻头，主要适用于基岩和漂、卵石地层的钻进。
（四）反循环钻进技术及其应用
反循环钻进技术一般是将反循环冲洗液通过钻杆内，由于其速度可以快至大约三米每秒，因此携带岩心和岩样的能力非常强，从而完成连续地取心和取样钻进。具体包括三种方式：
1. 泵吸式反循环钻进
泵吸式反循环钻进主要利用的是砂石泵的抽汲力，产生大约0.6～0.7的大气压力的负压，进而形成反循环。这种方式一般适用于第四系松散地层的钻进，并且钻孔深度越深，钻进的效率也越来越低，100m～120m为最佳深度。
2. 地面喷射式反循环钻进
地面喷射式反循环钻进主要利用泵，把冲洗液注进喷射器，产生大约0.8～0.9的大气压力的负压，进而形成反循环，这种技术可以配合气举反循环钻进进行使用。
3. 气举式反循环钻进
气举式反循环钻进是将压缩空气和在钻杆内的冲洗液相混合，并形成比重较低的气水混合物，使气举和钻杆内形成一定的外压差，进而形成反循环。气举反循环属于较好的连续取心或取样方法之一，它的用钻杆一般为同心式双臂钻杆，内管是承插密封连接，外管是用丝扣连接。
（五）空气钻进技术及其应用
空气钻进技术是用压缩空气来对钻头进行冷却，并排除岩粉，一般这种方式应用于因为常年缺水或者冷冻而造成的钻孔严重漏失地层等条件。空气钻进技术分为两种方式，一种是正循环空气钻进，另一种是水井钻进。
二、地下水钻探技术的钻孔结构
（一）关于水文地质的勘探钻孔
关于水文地质的勘探钻孔，通常分为两种情形区别对待：一种是面对第四系地层，其滤水管的直径应当大于等于108mm；另一种是面对下部是基岩，上部是第四系覆盖层的情形，应当进行岩溶水或者基岩裂隙的抽水试验，滤水管应当大于等于108mm。
（二）关于探采结合的钻孔
探采结合的钻孔，一般上部井管的直径要比深井泵的直径大一到两级，下部的滤水管直径应当大于等于146mm。
（三）关于水井钻孔
水井钻孔一般采用一径或者两径成井的方式，下入一道管柱。
三、地下水钻探技术在西部地下水钻探方面的应用实践
（一）西部水资源现状
西部地区目前是我国最缺水的地区之一，一方面因为降雨量太少，另一方面也是因为沙漠和隔壁的地形，以及高山峻岭密布，使得河流湍急，地表水流入大海速度过快而成为地下水。正是因为西部多土少水，不但影响了居民的生活水平，还不利于资源开发和城市建设，这也是导致西部贫困县较多的重要原因，更是直接影响了西部大开发战略的实施。
（二）西部地下水资源类型
1. 黄土层地下水
黄土层地下水是属于黄土地区的地下水，主要分布在黄河中游，一般而言，黄土中都夹着25m左右厚度的隔水层，所以，降水渗入到孔洞、裂隙以及孔隙中形成了黄土层地下水。黄土层地下水通常埋藏很深，并且其形成与分布都受到地貌的控制，差异比较大，很难开采钻取。
2. 第四系松散层孔隙水
第四系松散层孔隙水一般存在于某些山谷低洼地、古河床、傍河台阶地或者盆地的卵砾层或者砂质土层，例如新疆罗布泊地区的孔隙水。
3. 裂隙水
裂隙水一般存在于基岩孔隙，很多的沟谷、基岩断层或者破解地的破碎带，秦岭北坡的黄冈岩裂隙水就是典型的裂隙水。
4. 碳酸盐地区的岩溶水
西部地区的四川、云南、西藏以及贵州等地区都分布着很多的碳酸岩，厚达八千余米，并且除了裸露在外的岩溶，还存在很多埋深较大的隐伏岩溶，因此，钻探岩溶水是解决西部水资源缺乏的重要措施。
（三）西部地区地下水钻探适用技术
正如上文所述，西部地区的地下水资源包括黄土层地下水、第四系孔隙水、基岩孔隙水和岩溶水等，加之西部地区气候比较干旱，地表缺水且交通困难，并且每个地区的含水层深浅不一，总而言之，针对这种特殊情况，可选择供用的地下水钻探技术如下：
1. 冲击和冲击反循环钻进技术
这种冲击和冲击反循环的钻进技术，主要适用于井深小于200m的含卵砾层的第四系地层，不但成本较低，而且效果很好，因此在发达国家也没有完全被淘汰。只要运用合适的稳定液，利用冲击或者冲击反循环钻进技术，都可以解决大直径井孔的施工问题。
2. 空气潜孔锤钻进技术
空气潜孔锤钻进技术是在水文水井方面应用最为广泛的工艺，在干旱地区的打基岩井的效率很高，并且可以运用跟套管钻进法来解决卵砾第四系地层的钻进问题。
3. 空气泡沫钻进技術
空气泡沫钻进技术是以空气泡沫当作循环的介质，并通过回旋钻进或者潜孔锤钻进的方法进行钻探。根据空压机性能参数，可以决定其钻井深度。同时，空气泡沫的循环无损于含水层，也可以节省洗井的时间。
4. 双壁钻杆反循环钻进技术
针对广西岩溶地区，这种地区往往是上部有漏水现象，且无法堵漏，而下部又含水，最好的方法是采用双壁钻杆反循环钻进技术，并且按照地形的不同，选择空气泡沫或者液体作为循环介质，还可以采用CSR中心取样工艺。
结语
可持续发展战略的重要一环就是解决环境和发展的问题，水资源短缺是目前我国面对的最为棘手的问题之一，不仅需要做到节水，还应当充分利用好地下水，这也是我们研究地下水钻探技术的重要原因，我们必须进一步培养专门人才，强化钻探技术，以尽快赶上世界一流水平。
参考文献
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