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行业新闻

山地找水钻井常用方法

对山地找水的浅谈


把握地下水分布的一般规律和特点一些地方废井多、不出水或出水少,主要原因之一是井址不准,深浅不适.因而把握地形水系的一般规律十分重要.按含水层的岩性组成,可划分为基岩破碎带或风化带含水层、碳酸岩岩溶含水层和第四系松散岩系孔隙含水层3种;含水层贮水量大小主要取决于含水层的厚度和岩性组成.含水层的厚度愈大,组成的岩土颗粒愈粗大,其贮水量也就愈大.比如川中丘陵地区,风化裂隙水的含水层一般在20-30米的深度.对于井址的确定主要是找准"泉眼",找水歌诀:"两山夹一嘴,地下必有水","碎石带下水汪汪,红石头下干梆梆","湾对湾,嘴(指山嘴)对嘴,长流水"等,主要是说一般要把钻孔布置在岭状中丘坡脚、丘陵谷地、洼地或风化裂隙发育及风化裂隙与构造裂隙勾通处. 专业打井技术的技巧就是根据不同地层来判断不同的水线,从而达到找水的目的.打井 钻井都是一个理.


钻井常用方法


平衡压力钻井:在钻井过程中,始终保护井眼压力等于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻井。


喷射钻井:喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻头喷嘴时,所产生的高速射流的水力作用,提高机械钻速的一种钻井方法。


固井:就是向井内下入一定尺寸的套管串,并在其周围注入水泥浆,把套管固定的井壁上,避免井壁坍塌。其目的是:封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层;封隔油、气、水层,防止互相窜漏;安装井口,控制油气流,以利钻进或生产油气。


钻杆地层测试


钻杆地层测试是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术。它既可以在已下入套管的井中进行测试,也可在未下入套管的裸眼井中进行测试;既可在钻井完成后进行测试,又可在钻井中途进行测试。


电缆地层测试


在钻井过程中发现油气显示后,用电缆下入地层测试器可以取得地层中流体的样品和测量地层压力,称做电缆地层测试。这种测试方法比较简单,可以多次地、重复地进行。


油管传输射孔


油管传输射孔是由油管将射孔器带入井下,射孔后可以直接使地层的流体经油管导致地面,不必在射孔时向井内灌入大量压井液,避免井底污染的一种先进技术。


岩石孔隙度


岩石的孔隙度是指岩石中未被固体物质充填的空间体积Vp与岩石总体积Vb的比值。用希腊字母Φ表示,其表达式为:Φ=V孔隙 / V岩石×100%=Vp / Vb×100%


地层原油体积系数


地层原油体积系数βo,又称原油地下体积系数,或简称原油体积系数。它是原油在地下的体积(即地层油体积)与其在地面脱气后的体积之比。原油的地下体积系数βo总是大于1。


流体饱和度


某种流体的饱和度是指:储层岩石孔隙中某种流体所占的体积百分数。它表示了孔隙空间为某种流体所占据的程度。岩石中由几相流体充满其孔隙,则这几相流体饱和度之和就为1(100%)。


注水泥施工工序


下套管至预定深度→装水泥头、循环泥浆、接地面管线→打隔离液→注水泥→顶胶塞→替泥浆→碰压→注水泥结束、候凝。


完井井口装置


(1)套管头--密封两层套管环空,悬挂第二部分套管柱和承受一部分重量;(2)油管头--承座锥管挂,连接油层套管和采油树、放喷闸门、管线;(3)采油树--控制油气流动,安全而有计划地进行生产,进行完井测试、注液、压井、油井清蜡等作业。


尾管固井法


尾管固井是在上部已下有套管的井内,只对下部新钻出的裸眼井段下套管注水泥进行封固的固井方法。尾管有三种固定方法:尾管座于井底法;水泥环悬挂法;尾管悬挂器悬挂法


找水-解决农村人畜饮用


寻找和评价地下淡水资源的方法很多,最有效的方法组合是地质+物探+钻探。其中,物探是先行方法,钻探是“压轴”方法,地质方法则贯穿于全过程。


航空时间域瞬变电磁法


近几年来,在世界各地干旱地区找寻地下水的勘查中,一种原来主要用于寻找良导金属矿床的航空物探技术--航空时间域瞬变电磁方法技术得到广泛应用,并取得了良好的效果。航空时间域瞬变电磁方法是通过安置在飞机上的发射和接收线圈,在空中飞行时从接收线圈观测在发射脉冲电流间断期间,磁场随时间的变化,以此来了解地下从浅到深的电性变化或转换成视电阻率分布。这种方法由于工作效率高,便于大面积工作,且成本较低,勘探深度较大(一般可达300米~400米,甚至达500米~600米),发现和区分能力较强,越来越受到水文勘察工作者的青睐。


这种方法在美国、澳大利亚以及非洲和亚洲一些国家的找水工作中,尤其是在沙漠干旱地区的找水工作中发挥了重要作用。例如,澳大利亚利用航空时间域瞬变电磁系统进行了大量的飞行测量,主要用于解决水文地质和土地管理问题,包括水资源评价、土地含盐度评价以及预测和处理,并与GIS技术结合,为农业规划服务。美国地质调查局工作人员应用这一技术对该国亚利桑那州南部地区的地下水含水层进行了评价,通过一个电导率深度转换(CDT)软件,对观测结果进行了处理,依据测试结果绘制了电阻率断面图组合。该图具有三维显示功能,由此推断出含地下水层。美国地质调查局通过对美国西南部、墨西哥北部干旱盆地研究结果认为,航空电磁和磁测方法能够用来填制地下水分布图。


为了能在地形起伏较大的地区工作,国际上有多个公司正在研制利用直升机作为运载工具的时间域瞬变电磁系统,但迄今尚无商业产品。


核磁共振法


核磁共振找水技术是当今世界的尖端技术,用核磁共振方法直接探查地下水是该技术应用的新领域,开创了地球物理方法直接找水的先河。


核磁共振找水方法就是通过测量地层水中的氢核来直接找水。


在传统的物探水找水方法中,电法勘探在地下水勘查中几乎承担了80%的工作量,成为配合水文地质工作的主要手段。核磁共振方法具有如下优点:首先,核磁共振找水方法的原理决定了该方法能够直接找水,特别是找淡水。在该方法的探测深度范围内,只要地层中有自由水存在,就有核磁共振信号响应,反之则没有响应,其次,核磁共振方法受地质因素影响小。这些优点可用来区分间接找水的电阻率法和电磁测深法卡尼亚视电阻率的异常性质。例如,在我国岩溶发育区,特别是在西南岩溶石山缺水地区,当溶洞、裂隙被泥质充填或含水时,视电阻率均显示低阻异常,是泥是水难以区分。核磁共振测深不受泥质充填物干扰,很容易将二者区分开来。此外,在淡水电阻率与其赋存空间介质的电阻率无明显差异的情况下,电阻率法找水就显得无能为力,而核磁共振测深却能够直接探测出淡水的存在。完成一个核磁共振深点的费用仅为一个水文地质勘探钻孔费用的1/10,并可以快速地提供出打井位置及划定找水远景区.


核磁共振的缺点是探测最大深度仅为150米,尚不能探测埋藏深度大于150米的地下水;此外,由于核磁共振找水仪的灵敏度高,故容易受电磁噪声干扰,在电磁噪声干扰强的区段不能开展工作。目前,我国利用核磁共振找水方法在前人认为无水区的湖北省永安地区找到了优质岩溶水;在河北省风化的花岗岩中找到了地下水;在湖北省孝感地区的变质岩中找到了基岩裂隙水;在新疆维吾尔族自治区塔河油田圈定了地下水淡水资源远景区;在福建省安溪等地为开发利用地下热水提供了后备基地。


空气钻进法


通过水文地质、地球物理、遥感等方法找到有水地区,并确定井位之后,最关键的是要采用合适干旱缺水地区的节水型空气钻进技术。


空气钻进技术的实质主要是用压缩空气代替常规钻进时用水或泥浆循环,起冷却钻头、排除岩屑和保护井壁的作用。其主要有以下优点:一是气液混合介质容易制备,利用在干旱缺水、高寒冰冻、供水困难等地区钻探施工,减少用水成本。二是空气或气液混合介质密度低,明显降低对井底的压力。利于提高钻速。三是空气或气液混合介质对不稳地层和复杂岩矿层、漏失层钻进都有明显效果,对低压含水层有保护作用。四是压缩空气除在井内循环作用外,还可作为动力源实现冲击回转(空气潜孔锤)钻进,大幅度提高基岩井钻井速度,并能克服水井常遇的卵砾层钻进困难。五是空气在井内循环流速快,能迅速将井底岩屑


(样)输至地表,利于及时判明井底情况。六是空气在井内的循环方式可以根据需要采用正循环或反循环。当用气举反循环钻进时,可以施工较大口径和2000米~3000米的深井。


我国是贫水国家,尤其是西北地区地理环境更加干旱缺水。这一现状迫切要求在这些地区发展空气钻进技术。多工艺空气钻进技术(含空气泡沫钻进、空气潜孔锤、气举反循环等)和常规用泥浆循环相比,钻井速度可提高几倍到十几倍。以往西北地区群众打井乃至公益性水文勘查打井限于缺乏新技术与装备,在干旱地区原本就缺水,而采用常规泥浆循环钻进,很多情况下供水艰难(特别是遇到钻井漏失),且成本昂贵。在弱含水层泥浆会渗入孔隙堵塞水路,有时将含水层错判为无水,因此,在西北地区应积极创造条件推广节水型多工艺空气钻进技术,无论是经济效益和社会效益都很显著。我国水文地质工作者应用这一技术在宁夏、甘肃、陕西、河南、山西、广西、北京等省(区、市)贫水地区都获得了非常好的找水效果。


空气钻进技术虽然在初步推广后展示了其优越性,但是由于种种原因,仍没有真正推广开来,据专家估计,在全国范围内该采用而未采用这项技术的钻探工作量达85%以上。因此,建议在审定和下达找水项目时,同时提出采用先进实用钻进技术的要求。


锦囊妙计助找水


寻找和评价地下淡水资源的方法很多,最有效的方法组合是地质+物探+钻探。其中,物探是先行方法,钻探是“压轴”方法,地质方法则贯穿于全过程。本文介绍的新方法、新技术属于物探方法和钻探方法。


航空时间域瞬变电磁法


近几年来,在世界各地干旱地区找寻地下水的勘查中,一种原来主要用于寻找良导金属矿床的航空物探技术--航空时间域瞬变电磁方法技术得到广泛应用,并取得了良好的效果。航空时间域瞬变电磁方法是通过安置在飞机上的发射和接收线圈,在空中飞行时从接收线圈观测在发射脉冲电流间断期间,磁场随时间的变化,以此来了解地下从浅到深的电性变化或转换成视电阻率分布。这种方法由于工作效率高,便于大面积工作,且成本较低,勘探深度较大(一般可达300米~400米,甚至达500米~600米),发现和区分能力较强,越来越受到水文勘察工作者的青睐。


这种方法在美国、澳大利亚以及非洲和亚洲一些国家的找水工作中,尤其是在沙漠干旱地区的找水工作中发挥了重要作用。例如,澳大利亚利用航空时间域瞬变电磁系统进行了大量的飞行测量,主要用于解决水文地质和土地管理问题,包括水资源评价、土地含盐度评价以及预测和处理,并与GIS技术结合,为农业规划服务。美国地质调查局工作人员应用这一技术对该国亚利桑那州南部地区的地下水含水层进行了评价,通过一个电导率深度转换(CDT)软件,对观测结果进行了处理,依据测试结果绘制了电阻率断面图组合。该图具有三维显示功能,由此推断出含地下水层。美国地质调查局通过对美国西南部、墨西哥北部干旱盆地研究结果认为,航空电磁和磁测方法能够用来填制地下水分布图。


为了能在地形起伏较大的地区工作,国际上有多个公司正在研制利用直升机作为运载工具的时间域瞬变电磁系统,但迄今尚无商业产品。


核磁共振法


核磁共振找水技术是当今世界的尖端技术,用核磁共振方法直接探查地下水是该技术应用的新领域,开创了地球物理方法直接找水的先河。


核磁共振找水方法就是通过测量地层水中的氢核来直接找水。


在传统的物探水找水方法中,电法勘探在地下水勘查中几乎承担了80%的工作量,成为配合水文地质工作的主要手段。核磁共振方法具有如下优点:首先,核磁共振找水方法的原理决定了该方法能够直接找水,特别是找淡水。在该方法的探测深度范围内,只要地层中有自由水存在,就有核磁共振信号响应,反之则没有响应,其次,核磁共振方法受地质因素影响小。这些优点可用来区分间接找水的电阻率法和电磁测深法卡尼亚视电阻率的异常性质。例如,在我国岩溶发育区,特别是在西南岩溶石山缺水地区,当溶洞、裂隙被泥质充填或含水时,视电阻率均显示低阻异常,是泥是水难以区分。核磁共振测深不受泥质充填物干扰,很容易将二者区分开来。此外,在淡水电阻率与其赋存空间介质的电阻率无明显差异的情况下,电阻率法找水就显得无能为力,而核磁共振测深却能够直接探测出淡水的存在。完成一个核磁共振深点的费用仅为一个水文地质勘探钻孔费用的1/10,并可以快速地提供出打井位置及划定找水远景区.


核磁共振的缺点是探测最大深度仅为150米,尚不能探测埋藏深度大于150米的地下水;此外,由于核磁共振找水仪的灵敏度高,故容易受电磁噪声干扰,在电磁噪声干扰强的区段不能开展工作。目前,我国利用核磁共振找水方法在前人认为无水区的湖北省永安地区找到了优质岩溶水;在河北省风化的花岗岩中找到了地下水;在湖北省孝感地区的变质岩中找到了基岩裂隙水;在新疆维吾尔族自治区塔河油田圈定了地下水淡水资源远景区;在福建省安溪等地为开发利用地下热水提供了后备基地。


空气钻进法


通过水文地质、地球物理、遥感等方法找到有水地区,并确定井位之后,最关键的是要采用合适干旱缺水地区的节水型空气钻进技术。


空气钻进技术的实质主要是用压缩空气代替常规钻进时用水或泥浆循环,起冷却钻头、排除岩屑和保护井壁的作用。其主要有以下优点:一是气液混合介质容易制备,利用在干旱缺水、高寒冰冻、供水困难等地区钻探施工,减少用水成本。二是空气或气液混合介质密度低,明显降低对井底的压力。利于提高钻速。三是空气或气液混合介质对不稳地层和复杂岩矿层、漏失层钻进都有明显效果,对低压含水层有保护作用。四是压缩空气除在井内循环作用外,还可作为动力源实现冲击回转(空气潜孔锤)钻进,大幅度提高基岩井钻井速度,并能克服水井常遇的卵砾层钻进困难。五是空气在井内循环流速快,能迅速将井底岩屑(样)输至地表,利于及时判明井底情况。六是空气在井内的循环方式可以根据需要采用正循环或反循环。当用气举反循环钻进时,可以施工较大口径和2000米~3000米的深井。


我国是贫水国家,尤其是西北地区地理环境更加干旱缺水。这一现状迫切要求在这些地区发展空气钻进技术。多工艺空气钻进技术(含空气泡沫钻进、空气潜孔锤、气举反循环等)和常规用泥浆循环相比,钻井速度可提高几倍到十几倍。以往西北地区群众打井乃至公益性水文勘查打井限于缺乏新技术与装备,在干旱地区原本就缺水,而采用常规泥浆循环钻进,很多情况下供水艰难(特别是遇到钻井漏失),且成本昂贵。在弱含水层泥浆会渗入孔隙堵塞水路,有时将含水层错判为无水,因此,在西北地区应积极创造条件推广节水型多工艺空气钻进技术,无论是经济效益和社会效益都很显著。我国水文地质工作者应用这一技术在宁夏、甘肃、陕西、河南、山西、广西、北京等省(区、市)贫水地区都获得了非常好的找水效果。


空气钻进技术虽然在初步推广后展示了其优越性,但是由于种种原因,仍没有真正推广开来,据专家估计,在全国范围内该采用而未采用这项技术的钻探工作量达85%以上。因此,建议在审定和下达找水项目时,同时提出采用先进实用钻进技术的要求。

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