贵州碎屑岩层地热深井空气潜孔锤钻进技术应用研究

赵华宣，王玉军，陈 涛，陈 浩，苏 宁，王 虎

(1.贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州遵义 563000；2.贵州省地质矿产勘查开发局，贵州贵阳 550008；3.贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队，贵州贵阳 550008；4.贵州地质工程勘察设计研究院，贵州贵阳550008)

贵州碎屑岩层地热深井空气潜孔锤钻进技术应用研究

赵华宣1，王玉军1，陈 涛1，陈 浩1，苏 宁2，王 虎3，4

(1.贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队，贵州遵义 563000；2.贵州省地质矿产勘查开发局，贵州贵阳 550008；3.贵州省地质矿产勘查开发局111地质大队，贵州贵阳 550008；4.贵州地质工程勘察设计研究院，贵州贵阳550008)

本文研究了空气潜孔锤钻井技术在贵州省复杂碎屑岩层地热深井中的应用，涉及结构复杂、软硬互层、软弱夹层多及强水敏性泥页岩地层的56～1029m井段和Φ216～Φ315mm井径的条件，探讨了在这样环境下空气潜孔锤钻进设备机具配置组合、钻进参数；分析了深井碎屑岩层复杂井况的空气潜孔锤钻进效率。结果表明，该设备钻速是牙轮钻进的12.4～35倍，综合成本为198.73～693.93元/米，比牙轮钻进850～950元/米低得多。从复杂碎屑岩的结构特征和空气潜孔锤钻进特性，剖析了钻进中常遇问题的原因，并总结了相应的钻进技术和工艺措施。研究结果表明，合理设备机具的组合配置和钻进工艺措施能有效提高复杂碎屑岩层条件下空气潜孔锤钻进施工效率。

碎屑岩地层 地热井 空气潜孔锤 钻井工艺

Zhao Hua-xuan，Wang Yu-jun，Chen Tao，Chen Hao，Su Ning，Wang Hu.Application of air DTH hammer drilling technology to deep geothermal wells in clastic rock strata in Guizhou Province [J].Geology and Exp loration，2016，52(5):0942－0949.

0 引言

地热资源是一种集热、矿、水于一体的清洁矿产资源(林正良等，2015)。贵州省深部赋存地热资源丰富，但勘查开采程度较低(毛健全，2001；王明章等，2007)，地热资源勘探起步较晚，新工艺应用研究不足，钻井技术主要以牙轮正循环回转钻进，钻井周期长、效率和效益偏低(卢予北，2011；王虎等，2015)，既制约了地热钻井业的发展，也制约了地热资源开发利用(苏宁等，2016)。加快深井钻井新技术、新工艺的应用研究，以提高深井钻井能力、发展贵州深井钻探技术和适应贵州省建温泉省、公园省的战略目标要求(王虎等，2015)具有重要意义。

空气潜孔锤在硬脆稳定岩层钻进能大幅提高钻进效率、缩短钻井周期，降低钻井成本和有利于快速成井(董润平等，2011；黄彦琳等，2012；(郝文魁等，2014)，即使在破碎、漏失地层和缺水严重情况下，仍能保持较高的效率和效益(吴烨等，2013；卢予北，2014)。但碎屑岩地层结构复杂、软硬互层、软弱夹层多，岩性主要为泥页岩和砂砾岩，其泥页岩结构力较薄弱及吸水膨胀，钻井易井壁失稳(刘厚彬等，2010；李勇等，2015)，特别是在锤击振动、高速气流冲刷及水化作用，易发掉块、水解崩塌、超径等井壁失稳，对安全钻进施工存在不利影响(侯树刚等，2007；朱江等，2007；董润平等，2011)。在浅孔、小井径施工中可采用偏心跟管钻进技术(张永勤等，2001；赵建勤等，2008)，但深度较深、井径较大的地热井，跟管钻进难以满足钻井要求。为此，亟需解决空气潜孔锤在碎屑岩层钻进中的相关技术问题，以降低钻井风险和提高钻进效率。

1 试验井钻进地层及钻进情况

贵州地层结构为碳酸盐岩与碎屑岩相互重叠，在深井钻井施工中，碎屑岩层占钻井深度的40%～60%，该类地层安全实施空气钻进技术对钻井效率和效益尤为重要。为探索碎屑岩地层深井空气潜孔锤钻遇问题及钻进技术措施，在4口地热深井的不同深度、井径的碎屑岩地层地行了空气潜孔锤钻进技术的应用研究。

钻井试验地层岩性为泥页岩，地层有寒武系的金顶山～牛蹄塘、韩家店、石牛栏、龙马溪，试验井径为216mm和315mm。钻进中采用2～3台空压机联动供风，最大试验井深1029m、钻速11.16m/h～31. 54m/h，钻进中因风量偏小、地层稳定性欠佳及井内涌水等因素，引发排渣欠佳、井壁掉块、垮塌等不良现象，严重时只能终止试验及更换工艺护壁钻井，钻进试验地层及钻进情况如表1。

表1 试验井碎屑岩地层及空气潜孔锤钻进情况Table 1 Clastic rock strata and air DTH hammer drilling conditions of test wells

2 钻井设备、机具组合

2.1 钻井设备的配置及组合

(1)钻井设备配置在原地热钻井设备的基础上，根据深井钻井的井径、井深及空气潜孔锤钻井的需要，增添潜孔锤钻进的必要设备(大功率空压机、增压机)。

(2)潜孔锤钻进设备组合为空压机(增压机)组合，视深井钻井所需的风量及风压力确定。风量和风压需综合井径、井深及可能出现的地层涌水、软弱层超径带来的能量损耗等因素，先分别由下列公式(胡郁乐等，2013)计算得出参考值，再根据现场情况确定。

式中：Q－风量(m3/min)；k1－孔深修正系数，随着孔深增加，环状间隙压力损失增大，导致流量减小，一般100m～200m时取1.05～1.1，200m～500m时取1.1～1.25，500m～1000m时取1.25～1.5，1000m以上时取1.5；k2－孔内有涌水时的风量增加系数，与涌水量有关，中小涌水时，取1.5；D－钻孔直径(m)；d－钻杆外径(m)；v－上返风速，深井取20m/s～25m/s。

风压计算式：P＝Q2L＋Pm＋Pc＋Ps

式中：P－风压(MPa)；Q2－每米干孔的压力降(一般为0.0015MPa/m)；L－钻杆柱长度(m)；Pm－管道压力损失(取0.1MPa～0.3MPa)；Pc－潜孔锤压力降(MPa)；Ps－钻孔内水柱压力。

试验井各井段设备组合见深井潜孔锤钻井设备组合(表2)。

2.2 空气潜孔锤钻井机具及组合

深井空气潜孔锤钻井的机具，在充分利用原有的地热钻井机具的基础上，增添潜孔锤钻进必要的机具，钻井中根据钻井深度、井内情况及减少骤然增加的供气量对井壁的冲刷和排渣困难段接力排渣，在钻杆与钻铤处和排渣困难段下部接旁通阀；为减少加减杆的排余气时间及防井底余渣上窜堵塞冲击器，在钻柱上每200m钻杆间加单向阀，空气潜孔锤钻井增添机具如表3。

表3 空气潜孔锤钻井增添机具Table 3 Equipm ent added for air DTH hammer drilling

各井径、井深的机具组合如下：

Φ315井段钻具组合：Φ315锤头＋TS12冲击器＋Φ203钻铤(2柱)＋Φ127钻杆(1单根)＋旁通阀＋Φ127钻杆(1单根)＋单向阀(NC50)＋Φ127钻杆(10柱)＋旁通阀＋Φ127钻杆(9柱)＋单向阀＋主杆。

Φ216井段钻具组合：Φ216锤头＋TS8冲击器＋Φ165钻铤(3～4柱)＋Φ127钻杆(1单根)＋旁通阀＋Φ127钻杆(1单根)＋单向阀(NC50)＋Φ127钻杆＋Φ89钻杆＋单向阀(NC38)＋主杆。

3 钻进参数及钻井效益分析

3.1 钻进参数

(1)钻压：钻压是保证锤头球齿与岩石紧密接触和克服冲击器及钻具的反弹力，潜孔锤厂家有钻压限值时小于限值、无额定值时一般按锤头直径(cm)乘以0.9kN(陈怡，2012)，遇软弱层减少。

(2)转速：转速是改变硬质合金刃破岩的位置，通常潜孔锤钻进转速要求在30r/min～50r/min(刘家荣等，2010)，在钻进施工中采用钻机的Ⅰ档(43r/min)。

(3)风量：风量为提供冲击器的能量和携带岩屑，风量的大小与冲击器的耗气量及井内环空面积和钻进深度相关，需满足上返风速20m/s～30m/s的要求(胡郁乐等，2013)，风量越大井底越清浩、重复破碎的机率越小、钻进效率越高。钻进试验中因设备调配问题，Φ315mm井径中的上返风速只有16.5m/s～24m/s(见表1，未计复杂井况损耗)，一定程度上影响试验效果。

(4)风压：供气压力为潜孔冲击器的冲击功、冲击频率及克服排渣上返的阻力提供动力，同时须克服管道压力损失、孔内压力降、潜孔锤压降等(胡郁乐等，2013)；钻进中井底积渣多致风压增大0. 1MPa～0.2MPa、增加供风量合管路阻力增大0. 1MPa～0.15MPa、注泡沫排渣风压增大0.1MPa～0. 2MPa(现场试验记录)。钻井中需根据所钻地层的岩性、井径、冲击器性能参数、匹配空压机性能及井内情况采用合理进技术参数及技术措施，以取得理想的钻进效率和经济效率。试验中根据地层的岩性、钻井设备、深井钻井的井径及钻进深度，碎屑岩深井空气潜孔锤钻进参数如表4。

表4 碎屑岩层深井空气潜孔锤钻进参数Table 4 Drilling parameters of air DTH hammer drilling technology for deep wells in clastic rock strata

3.2 钻井效益分析

3.2.1 钻进效率分析

表5为不同地层岩性、井况、井径下空气潜孔锤钻井效率统计，其中牙轮正循环的钻速为其它井位同地层的钻速，空气潜孔锤钻速为钻井中的实际数据统计结果，因地层岩性及井壁稳定情况及在不同井况下钻速差异较大。

表5 空气潜孔锤与正循环钻进效益对比Table 5 Comparison of efficiency between the air DTH hammer and the normal circulation drilling

从表5中可知，碎屑岩层深井空气潜孔锤钻进工艺在上部无涌水、井壁较稳定时钻速为20.43m/h ～31.54m/h，是牙轮正循环钻速的20.4～35倍；上部小涌水致井内的钻速为11.16m/h～11.91m/h，是牙轮正循环钻速的12.4～13.2倍；井壁欠稳定、掉块时的钻速为14.73m/h，是牙轮正循环钻速的16倍，空气潜孔锤钻进能大幅提升碎屑岩层钻进效率。

3.2.2 钻井经济效率分析

按设备使用费、市场材料及人员工资标准，自有空压机拆旧使用费1200.00元/台·天、柴油费8.00元/kg(试验期内)、原设备机具拆旧使用费3000.00元/天、人员工资5000.00元/天，计算空气潜孔锤钻进综合成本如表6。

表6 空气潜孔锤钻成井综合成本Table 6 Com prehensive cost of the air DTH hammer drilling technology

从表6统计数据可得，碎屑岩层空气潜孔锤正常钻进的综合成本为198.73～296.73元/m、在上部地层小涌水、掉块时钻进综合成本为329.39～693.933元/m。钻井成本随上部地层涌水、锤头质量及井壁欠稳定情况而上升，较同类地层牙轮正循环钻进的850～950元/m低得多，合理应用空气潜孔锤钻进技术可大幅降低钻井成本，进而提高钻井的经济效益。

4 常见问题分析

空气潜孔锤钻进的井内介质为无护壁能力的空气及钻进中高速上返气流对井壁的冲刷加剧原稳定性欠佳井壁的不稳定性，在碎屑岩地层空气潜孔锤钻进试验中易引发泥包、掉块、超径、垮塌等影响井内安全的复杂问题，常见问题及原因分析见表7。

5 钻进技术措施

在钻进试验中根据碎屑岩水敏性岩层的特点及深井空气潜孔锤钻进中易发影响环境、人身健康及井内安全问题，采取以下技术措施，有效的解决碎屑岩层空气潜孔锤钻井安全难题。

(1)合理的钻井结构：在钻井设计时根据地质设计的地层结构，采用合理和钻井结构对碎屑岩层上部的松散第四系、富水层的碳酸盐岩地层进行下管及水泥固结封隔止水，阻止上部地层涌水进入井，预防泥页岩水化作用的发生，下管固结止水进入碎屑岩层的深度不少于5m；试验中曾出现因井管数量不足未对上部的碳酸盐岩彻底封隔(差21m，永安CK1井)，致上部碳酸盐岩地层的裂隙水入井，影响了潜孔锤钻进效率(表1、表5、表6)及钻进地层井壁的稳定，致该井段未能按设计而换工艺护壁钻进(深井一般不得换径)，极大的影响了该井的综合效率；

(2)安设井口装置注水除尘导渣：在井口密封导渣装置(赵江鹏等，2015)下部井管上焊接1寸短管与泵连接，钻进时注水除尘，注水量控制在排渣管口无尘、无粘稠物排出，一般在8m3/h～10m3/h；

(3)检查清洁入井钻具：下钻或加杆时仔细检查、清洗钻具内的附着物，避免钻具内的附着物掉入堵塞冲击器(杨富春，2009)；

(4)钻进前排水及吹干井壁防岩壁水化：以空压机的压力下入钻具逐步排出井筒内的水或泥浆(刚换工艺)，距井底0.3m～0.5m送风将井筒吹干防钻粉粘附井壁(管壁)，避免泥页岩水化作用的发生；

表7 碎屑岩层空气潜孔锤钻井常见问题及原因Table 7 Common problems and reasons of air DTH hammer drilling in clastic rock strata

(5)短起钻探井壁稳定：碎屑岩层稳定性较差及软弱夹层，钻井中井壁掉块不可避免，为防掉块富集引发卡钻，每钻进150m～200m起钻一次，探井壁的稳定情况、掉块情况，如有掉块及时采取措施将堆积在锤头上部的掉块排出或窜动钻具使掉块掉落井底，在下回次钻进中击碎后排出；

(6)快速穿过软弱层：遇欠稳定软弱层夹层，快速钻穿软弱层，避免锤头在欠稳定段反复冲击震动破坏软弱结构及上返空气流长时间的直接冲刷破坏；

(7)注泡沫液排渣：在井底岩渣堆积较多，地层渗水、井壁湿润钻粉粘附井壁形成泥环排渣不畅，从送风管汇注入泡沫溶液，利用泡沫液的强携带能力及瞬间释放形成井喷将钻粉(渣)排出(杨富春，2009；汪栋，2012；刘海波，2015)，后将井壁吹干以防发生泥页岩水化作用影响井壁的稳定；

(8)注泡沫液＋注水解卡：若掉块物较大、堆积在锤头上不能排出，注泡沫无效时，先从环空内注水形成液柱，再注泡沫，泡沫液上部的液柱增大瞬间井喷力将掉块物推排出井口(赵海平等，2014)。液柱的增加要确保背压小于现场空压机的额定压力(以防强送风失效引发卡钻事故)，实践中将50mm ×40mm×30mm的掉块物排出；

(9)连续送风起钻解卡：在井壁掉块严重、锤头上堆积较多掉块物致起钻困难，注泡沫及注泡沫＋注水无效，送风提钻正常时，接空压机送风起钻至井壁超径段掉块物掉落井下，起钻正常后下钻将掉块击碎排出；

(10)换工艺护壁钻进：钻遇不稳定、破碎地层，井壁掉块、垮塌严重影响井内安全，应及时起钻并更换工艺，采用泥浆护壁的牙轮正循环钻进以确保钻井安全。

6 建议

在碎屑岩层实施空气潜孔锤钻进施工中，为保证钻井顺利、减少复杂井况的发生，充分发挥潜孔锤钻进工艺优势，建议如下：

(1)专人观察空压机的压力变化，在井底积渣过多致气压异常升高，及时提醒司钻停钻或上提排渣，避免井底大量积渣致复杂井况发生；

(2)专人观测出渣口返渣岩屑情况，准确判断返渣效果和分析钻层岩性、钻渣混杂情况(井壁有无掉块)；

(3)井口注水除尘中，停风前先关水后停风，避免水流渗入裸眼井段致泥页岩水化；加杆后先不注水，观察井口出渣情况(渣粉湿润情况)及分析钻层渗水情况；

(4)井内注泡沫、注水(必须考虑空压机压力)处理井内复杂情况后，将井壁吹干以避免和减少泥页岩水化作用的发生；

(5)现使用空压机多有过载保护(过载后不送风)，在多台联动供风时，配置空压机的压力要匹配，避免1台或多台过载使实际供风量减小影响排渣(液)效果。

(6)加强地质工作，提高地层准确度和及时掌握地层变化，避免地层变化掌握不足或不及时而引发井内事故。

7 结论

(1)合理的钻井结构是碎屑岩层空气潜孔锤钻进顺利实施的前提，通过岩层的隔水性及下管固结阻止上部溶蚀裂水入井，防止和避免泥页岩水化机率；

(2)空气潜孔锤钻进可有效提高大井径深井碎屑岩层的钻井效率、降低钻井成本，缩短钻井周期；

(3)合理有效的技术措施是复杂碎屑岩层空气潜孔锤钻进的保障。

复杂碎屑岩层深井钻进，在合理的钻井结构和技术措施下采用空气潜孔锤钻进以提高钻井效率和钻井效益是可行的，碎屑岩层深井空气潜孔锤钻井具有极大的研究和推广价值。

Chen Yi.2012.The application of Air DTH Hammer Drilling Technique in Drought aid Henan to find water well construction[J].Guizhou Geology，29(2):128－131(in Chinese with English abstract)

Dong Run-ping，Hu Zhong-yi.2011.Discussion on Some Problems of RD20ⅡDrill and Construction with DTH Hammer Drilling Technology[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，38(12):50－53(in Chinese with English abstract)

Han Wen-kui，Song Hong-bing，Kang Kang，Wang Shu-gang，Zheng Xiao-liang.2014.Application Practice of Multi－process Air Drilling Technology in Deep Well Construction[J]Exploration Engineering (Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，41(12):11－14(in Chinese with English abstract)

Hou Shu-gang，Shu Shang-wen，Li Tie-cheng，Hu Qun-ai.2007. Characteristic analysis of air drilling and safety drilling[J].Petroleum drilling technology(drilling and completion)，35(6):50－53(in Chinese with English abstract)

Hu Yu-le，Zhang Hui，Zhang Qiu-dong，Xiao Dong-shun，Zhang Gubin，Liu Yao-dong，Wang Jun-jie，Yang Tao，Zhang Jian-bing. 2013.Drilling and completion techniques of deep geothermal well [M].Wuhan:China University of Geosciences Press:172－174(in Chinese)

Huang Yan-bin，Yu Li-ming，Jin Shuang-xi.2012.Application Development and the Achievements of Air DTH Hammer Drilling Technology in Henan[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，39(1):39－43(in Chinese with English abstract)

Jin Jiang-feng，Zhao Hai-ping，Jin Hui-jie.2014.Application of pneumatic down hole hammer drilling technology in the construction of water supply wells in Africa[J].Groundwater，36(5):143－145 (in Chinese with English abstract)

Li Yong，Chen Yi，Wang Hu，Wu Xiao-lan.2015.Application of Sulfonated Asphalt Drilling Fluid in Geothermal Exploration Well of Guizhou[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，42(1):27－30(in Chinese with English abstract)

Lin Zheng-liang，Xiao Peng-fei，Li Hong，Yu Jian-bao，Lv Hui.2015. Characteristics of the geothermal system and control factors in the Yalahe reach，Ganzi area[J].Geology and Exploration，51(4):764 －711(in Chinese with English abstract)

Liu Hai-bo.2015.Application test of air foam DTH drilling in Large Diameter deep bedrock well[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，42(5):31－34(in Chinese with English abstract)

Liu Hou-bin，Meng Ying-feng，Li Gao，Li Ping，Deng Yuan-zhou. 2010.The impact of shale hydration on rock strength[J].Drilling and production technology(production line)，33(6):18－20(in Chinese with English abstract)

Liu Jia-rong，Wang Jian-hua，WangWen-bin，Xu Liu-wan.2010.Some Problems on Pneumatic DTH Drilling[J].Exploration Engineering (Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，37(5):40－43(in Chinese with English abstract)

Lu Yu-bei.2011.Application of air DTH hammer technology to fast drilling in Red Bedsof Yunnan Province[J].Geology and Exploration，47(2):309－315(in Chinese with English abstract)

Lu Yu-bei.2014.An experimentof hydro－hammer and wire－line coring drilling in complex formations of the Xiaoqinling area[J].Geology and Exploration，50(2):391－396(in Chinese with English abstract)

Mao Jian-quan.2011.The characteristics，distribution，development status and prospects of geothermal resources in Guizhou Province [A].Chinese Western geothermal resourcesdevelopment strategy study[C]:29－36(in Chinese with English abstract)

Wang Dong.2012.Study on conventional air drilling technology used in water shortage arid area[J].West－China Exploration Engineering，24(12):49－51(in Chinese with English abstract)

Wang Hu，Chen Yi，Duan De-pei，Wu Xiao-lan，Li Yong，Su Ning. 2015.Application of Low Permeability film forming Drilling fluid in deep geothermal well in Guizhou Province[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，42(4):13－15(in Chinese with English abstract)

Wang Hu，Chen Yi，Duan De-pei，Wu Xiao-lan，Li Yong，Yu Li-xin. 2015.Present situation of deep geothermalwell in Guizhou and the development suggestion[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，42(2):45－47，52(in Chinese with English abstract)

Wang Ming-zhang，Wang Shang-yan.2007.Concerns of developing geothermal resources in Guizhou Province and counterm easure proposals[J].Guizhou Geology，24(1):9－12，16(in Chinese with English abstract)

Wu Ye，Lu Yu-bei，Chen Ying.2013.Research on the air drilling test in the Tengchong volcano－geothermal－tectonic zone[J].Geology and Exploration，49(3):528－533(in Chinese with English abstract)

Su Ning，Wang Hu，Wang Jian，Chen Yi，Li Yong.2016.Application of multi－process drilling technology to the well ZK1in Zunyi，Guizhou Province[J].Geology and Exploration，52(1):165－172 (in Chinese with English abstract)

Yang Fu-chun.2009.Application of air hammer in water source drilling [J].Coal Geology，21(6):71－73(in Chinese with English abstract)

Zhang Yong-qin，Liu Hui，Chen Xiu-Xing.2001.The research and application of complex formation drilling technology[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，Supplement: 159－165(in Chinese with English abstract)

Zhao Jiang-peng，Wang Si-yi，Zhang Jing，Liu Qi.2015.Development of low pressure blowout preventer for air DTH hammer drilling used on top drive truck driller[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，42(7):38－41(in Chinese with English abstract)

Zhao Jian-qin，Li Zi-zhang，Shi Shao-yun，Wang Yong，Luo Hong-bao. 2008.Technology of DTH drilling with simultaneous casing and the application[J].Exploration Engineering(Rock＆Soil Drilling and Tunneling)，(7):55－59(in Chinese with English abstract)

Zhu Jiang，Wang Ping，Cai Li-shan，Chang Lian-yu.2007.Air drilling technology and its application[J].Drilling and Production Technology(production line)，30(2):148－151(in Chinesewith Englishabstract)

[附中文参考文献]

陈 怡.2012.空气潜孔锤钻进技术在援豫抗旱找水成井施工中的应用[J].贵州地质，29(2):128－131

董润平，胡忠义.2011.RD20Ⅱ型钻机及空气潜孔锤钻进施工中若干问题探讨[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，38(12):50－53

郝文奎，宋宏兵，康 亢，王树钢，郑肖亮.2014.多工艺空气钻进技术在深水井施工中的应用实践[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，41(12):11－14

侯树刚，舒尚文，李铁成，胡群爱.2007.空气钻井安全钻进特性分析[J].石油钻探技术(钻井与完井)，35(6):50－53

胡郁乐，张 惠，张秋冬，肖东顺，张古彬，刘耀东，王俊杰，杨涛，张建兵.2013.深部地热钻井与成井技术[M].武汉:中国地质大学出版社:172－174

黄彦彬，余立明，靳双喜.2012.河南省空气潜孔锤钻进技术的应用与发展[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，39(1):39－43

赵海平，金江峰，靳慧洁.2014.气动潜孔锤钻进技术在非洲地区供水井施工中的应用[J].地下水，36(5):143－145

李 勇，陈 怡，王 虎，吴晓兰.2015.磺化沥青钻井液在贵州地热勘探井中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，42(1):27－30

林正良，肖鹏飞，李 弘，俞建宝，吕 慧.2015.甘孜地区雅拉河段地热系统特征及控制因素[J].地质与勘探，51(4):764－771

刘海波.2015.空气泡沫潜孔锤钻进技术在大直径基岩深井中的应用试验[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，42(5):31－34

刘厚彬，孟英峰，李 皋，李 平，邓元洲.2010.泥页岩水化作用对岩石强度的影响[J].钻采工艺(生产线上)，33(6):18－20

刘家荣，王建华，王文斌，许刘万.2010.气动潜孔锤钻进技术若干问题[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，37(5):40－43

卢予北.2011.空气潜孔锤在云南红层中快速钻井工艺应用研究[J].地质与勘探，47(2):309－315

卢予北.2014.小秦岭复杂地层液动锤绳索取心钻探试验研究[J].地质与勘探，50(2):391－396

毛健全.2001.贵州省地热资源特征、分布规律、开发现状及发展远景[A].中国西部地热资源开发战略研究论文集[C]:29－36

汪 栋.2012.在缺水干旱地区施工水井采用常规空气钻进工艺研究[J].西部探矿工程，24(12):49－51

王 虎，陈 怡，段德培，吴晓兰，李 勇，苏 宁.2015.低渗透成膜钻井液在贵州深部地热井中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，42(4):13－15

王 虎，陈 怡，段德培，吴晓兰，李 勇，余立新.2015.贵州省深部地热钻井现状与发展建议[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，42(2):45－47，52

王明章，王尚彦.2007.贵州省地热资源开发问题及对策建议[J].贵州地质，24(1):9－12，16

吴 烨，卢予北，陈 莹.2013.腾冲火山地热构造带空气钻探试验研究[J].地质与勘探，49(3):528－533

苏 宁，王 虎，王 剑，陈 怡，李 勇.2016.多工艺钻井技术在贵州省遵义县ZK1井施工中的应用研究[J].地质与勘探，52(1):165－172

杨富春.2009.空气潜孔锤在水源钻井中的应用[J].煤炭地质，21 (6):71－73

张永勤，刘 辉，陈修星.2001.复杂地层钻进技术的研究与应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，增刊:159－165

赵江鹏，王四一，张 晶，刘 祺.2015.顶驱车载钻机空气潜孔钻进用低压防喷装置的研置[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，42 (7):38－41

赵建勤，李子章，石绍云，王 勇，罗宏保.2008.空气潜孔锤跟管钻进技术与应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程)，(7):55－59

朱 江，王 萍，蔡利山，常连玉.2007.空气钻井技术及应用[J].钻采工艺(生产线上)，30(2):145－148

Application of Air DTH Hammer Drilling Technology to Deep Geothermal Wells in Clastic Rock Strata in Guizhou Province

ZHAO Hua-xuan1，WANG Yu-jun1，CHEN Tao1，CHEN Hao1，SU Ning2，WANG Hu3，4

(1.No.114 Geological Brigade ofBureau ofGeology and Mineral Exploration and Development ofGuizhou Province，Guiyang，Guizhou 563000；2.Bureau ofGeology and Mineral Exploration and Development ofGuizhou Province，Guiyang，Guizhou 550008；3.No.111 Geological Brigade ofBureau ofGeology and Mineral Exploration and Development of Guizhou Province，Guiyang，Guizhou 550008；4.Guizhou Geological Engineering Investigation Design and Research Institute，Guiyang，Guizhou 550008)

The objective of thiswork is to explore the application of air DTH hammer drilling technology to the geothermal wells in complex clastic rock in Guizhou Province.It involves hard and soft interbeds，weak intercalation and strong water sensitivity at 56～1029m well section withΦ216～Φ315mm borehole diameter.We discuss the DTH hammer drilling equipment combination，machine configuration，drilling parameters and drilling efficiency of shale formation in such conditions.Then we analyze the efficiency of the air DTH hammer drilling.Results indicate that the drilling rate of this technology is 12.4～35 timesof roller bit drilling，and its comprehensive cost is198.73～693.93 yuan/Mthat ismuch lower than the roller bit drilling with 850～950 yuan/m.Based on the structural features of the complex clastic rock and performance of DTH hammer drilling，we explore the reasons for the problems often encountered during drilling and summarize the drilling technique and technology of the targeted measures.The results show that the combination of reasonable equipment machinery configurations and drilling technical measures can effectively enhance the efficiency of the air DTH hammer drilling process in complicated clastic rock.

clastic rock strata，geothermalwell，air DTH hammer drilling，drilling technology

P634.5

A

0495－5331(2016)05－0942－08

2016－04－18；[修改日期]2016－08－23；[责任编辑]陈伟军。

贵州省社会发展科技攻关资助项目“贵州复杂地层深井钻探工艺应用研究”(编号：黔科合SY字[2015]3002)；贵州省地矿局地质科研资金资助项目“地热钻井泥浆技术的研究应用”(编号：黔地矿科合[2014]01)资助。

赵华宣(1968年－)，男，高级工程师，主要从事钻井工程工作。E-mail：1060440458＠qq.com。

王 虎(1985年－)，男，工程师，主要从事钻井工程工作。E-mail：wanghu235＠163.com。