自动化泥浆循环净化装置在水井钻探中的应用

吴昂昂

（安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽合肥230011）

由于我国大部分地区水系网络并不密集，水井就成为了这些地区生活用水的重要来源。为了能够更加高效、更加科学地开发地下水资源，科研人员对水井钻探技术进行了综合分析。在使用泥浆回旋钻进法进行钻探时，若遇到砂层或砂砾层，很容易因破碎带的泥砂污染泥浆导致泥浆的性能遭受破坏。若砂粒进入水泵，会直接影响水泵的正常施工，从而使得整个水井钻探工程被迫停止运转。因此在使用泥浆进行水井钻探的过程中，自动化泥浆循环净化装置的使用是施工过程中非常重要的环节之一[1]。自动化泥浆循环净化装置的主要作用是通过设备的回收分离特性，将混杂在泥浆中的砂粒净化，使造孔过程中产生在泥浆中的杂物能够不对孔壁造成负面影响。为了能够深入了解自动化泥浆循环净化装置对水井钻探的整体技术路线产生的影响，以便之后继续深入研究水井钻探技术，本文对自动化泥浆循环净化装置在水井钻探中的应用进行分析和研究。首先需要探究水井钻探过程中使用自动化泥浆循环净化装置的必要性，分析砂砾混入泥浆的原因。研究自动化泥浆循环净化装置的作用机理，探究该装置的关键技术手段。最后再对自动化泥浆循环净化装置在水井钻探中的应用进行探究，通过以下几点分析自动化泥浆循环净化装置对水井钻探工程做出的影响。

1 砂自动化泥浆循环净化装置在水井钻探中的必要性分析

想要在水井开凿之后实现最初的施工目的，就必须在水井钻探的最初阶段做好水井定位工作。一般情况下适合进行水井钻孔的地层都是第四系中松软的砂土层、粘土层、卵砾石层等，这些地层土质松散，构造带破碎，极不稳定[2]。而施工过程中挖掘的抽水孔等设施孔径较大，一般能达到200~500mm，因此在使用泥浆进行钻探的过程中，极容易使大量的砂砾裹挟在泥浆中，有时钻孔至几十米的深度，就能够捞到大量的砂粒，甚至会使泥浆泵被迫停止工作[3]。因此钻探完成后，为了顺利成井，需要及时将泥砂中携带的砂砾清除，以避免钻孔深度或下管深度受到影响。此时就可以使用自动化泥浆循环净化装置作为砂砾清除和净化的设备。

2 自动化泥浆循环净化装置关键技术研究

自动化泥浆循环净化装置主要由储浆器、泥浆泵、振动筛、搅拌器等四个部件组成[4]。其中储浆器的容积计算公式为：

式中：Q——自动化泥浆循环净化装置中每米泥浆的用量；

V——在该水井钻探工程中钻孔的体积；

d——孔径系数，通常为一常数。

泥浆泵的选型通常需要根据往期水井钻探工程的最大泵量平均值计算本期数据，且不同的管泵其技术参数也不相同，具体的自动化泥浆循环净化装置泥浆泵技术参数如表1所示。

表1 泥浆泵技术参数

在利用泥浆泵的技术参数计算现场供电量时，可以在原功率的基础上额外适量增加1~2kW，具体数值以当地的海拔和气候决定。

振动筛通常需要极精巧的设计，一方面需要将振动筛的最大泵量与泥浆泵的最大泵量保持一致，另一方面将长宽高的外形尺寸与泥浆泵相匹配[5]。对于振动筛这一类在启动的过程中会出现机械振动的设备零件，需要进行相应的减震工作，而且需要依据不同的水井钻探工程设置不同的减震方式，绝不能在正式的钻探过程中产生太过剧烈的震动。

最后的搅拌器主要分为净化仓和配浆仓，其长宽高等外形尺寸与质量和电功率都不相同，根据具体的泥浆总量选取适当的搅拌器型号。

3 自动化泥浆循环净化装置在水井钻探中的应用探究

自动化泥浆循环净化装置在水井钻探工程中主要是为了清除多余的砂砾，其所能起到良性影响主要分为以下几点。第一，使用自动化泥浆循环净化装置能够控制泥浆中固体颗粒和水分含量的比例，该设备对于控制水井钻探工程中的泥浆比重和固相含量能够起到极大的促进作用[6]。自动化泥浆循环净化装置的钻头孔径一般分为∅311mm和∅500mm两种，综合而言，使用∅500mm的钻头扩孔能够使泥浆的固液比重降低5%~7%，清除一半以上泥浆中的砂砾，极大地提高了泥浆的扩孔效率。第二，自动化泥浆循环净化装置改善了水井钻探工程后期的工作状况，通过及时排除泥砂等固体颗粒，保证了孔内的整洁和干净，减少孔内结构事故发生的概率。同时也能通过合理使用泥浆泵，保护易损零件，从而达到减少修理设备时间的目的。而且，因为本文研究的泥浆循环净化装置自身所具备的自动运行功能，在开机系统运行时，由电动机带动的设备会具备更好的净化效果，有利于井内清洗，改善工作条件，同时缩短工期，提高成井质量。第三，使用自动化的泥浆循环净化装置，能够降低装置运行和维护的成本。既不需要雇佣专业人员时刻紧盯泥浆循环装置，也不需要清理砂砾，更换无法改变的泥浆。这样以来，自动化泥浆循环净化装置就能够极大地降低生产成本和维护成本，避免资金浪费，提高了时间的利用率。第四，在洗井时，自动化泥浆循环净化装置还能够起到使周边井壁泥皮厚度下降的效果，进而缩短洗井周期和成井速度，从而提高水井钻探工程的施工效率，降低水井中的泥浆含量损失。

4 结束语

综上所述，本文详细论述了自动化泥浆循环净化装置在水井钻探工程中的应用效果，对水井钻探工程中使用自动化泥浆循环净化装置的必要性做出了分析，并简单介绍了自动化泥浆循环净化装置的几点关键技术。此次分析对设备的稳定性和安全性未进行实验分析，在未来研究中将会对此做出补充研究。