冲击钻井 — 石锤法

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在印度的一个石质层中,人们用石锤钻井20米深。图片来源:Netherlands Water Partnership.
人们正在用石锤钻井
将钻头倒空
冲击圆凿

石锤法是冲击钻井的一种方式,当钻井遇到卵石或硬质黏土时,便需要用到。将空心的钻头连到锤具上,锤具载重在管中上下活动。一旦钻头和锤具由缆绳降入探孔,也可用同一根缆绳来锤击。通过升降锤子来驱动钻头向下钻。下钻60厘米后,将装置拉到地面上,倒空空心的钻头。石锤只有在有卵石的情况下才起到作用,在均质或硬石层的情况下并不起作用。

西方国家也以同样的原理使用冲击圆凿。但与石锤法相反的是,冲击圆凿是在地面上进行锤击。圆凿由电力驱动,用来凿碎坚硬的表层(碎石),并对土壤取样。

石锤与冲击圆凿并非单一使用的钻井方法,而是在钻井过程中遇到卵石、碎石或硬质黏土时和其它方法配合使用的辅助工具。虽然石锤不能穿透非常坚硬的石头,比如玄武岩,但与其它选择相比,如罗塔污泥钻法 EMAS法,也已经是一种更为坚固的用具了。

石锤法赢得了世界银行、温洛克项目和国际发展企业(IDE)组织的创新灌溉技术大赛。

适宜条件

冲击钻适用于下列疏松或固结的构造:沙、淤泥、硬质黏土、砂岩、红土和砾石层。

人工冲击钻井通常应用于直径为2"至5"且最深为25米的管井。


优势 不足
- 当遇到碎石或坚硬的地层时,石锤可与其它钻具一同使用。

- 石锤钻井比机械钻井价格更低:由于当地劳力投入会较少($600与$1500相比)。
- 与机械钻井相比,石锤钻井简易得多,且维护问题更少(无需像汽化器、变速箱等等那样的“高科技”部件)。

- 当钻头锤入地下构造后,难以移除钻头。

- 石锤只有在没有更大卵石的情况下才起到作用。
- 比机械钻井慢。


与手工挖掘井相比,石锤钻井有如下优势:

  • 便宜40%(对20米深的井来说,相当于$600较于$1000的差别)。
  • 由于穿入砂石含水层更深,因而水质更好
  • 建造过程中,更少发生意外。
  • 水污染的风险更小。

建造、运作与维护

钻井设备在西方国家中进行商业化生产。当地产品亦可使用。冲击钻井是一种繁重的工作。可能需要适度使用小型发动机。

成本

成本比手工挖掘井少20-60%。 引入成本在每项工程15000 - 30000美元间,包括成品钻具组、图纸、实际操作培训和第一批井的耗资。

实地经验

石锤法主要用于印度和尼加拉瓜,马达加斯加有时也会使用。 冲击圆凿主要用于西方国家。

尼加拉瓜Cesade非政府组织主管A.法哈多表示:“石锤钻井较慢,但省去了机动钻机带来的高额花费和繁重的维护工作。”

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