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摘要：我单位施工的水源地位于埃塞俄比亚的第一口基岩井。属于高压地热井。由于开孔为火山爆发沉积火山灰岩，裂隙发育，岩石硬度大等。该井施工困难大，为保证施工的顺利进行，针对遇钻地层的特点，通过制定有效可行的具体方案，决定选用气动潜孔垂及钻具组合。采取合理的钻井参数及技术措施，同时优化钻具结构，顺利完成钻井。为总结出埃塞俄比亚阿法州地区的地层及钻进技术提供支撑技术。在火山灰岩地层施工提供了宝贵的资料。
关键词：阿法州水源地；火山灰岩；高压地热；裂隙发育；气动潜孔垂
1、前言
埃塞俄比亚地理海拔高度为2300米左右，有着丰富的裂隙水源，其前火山爆发，大多为爆发后沉积下来的火山灰岩，水源埋藏单一，由于没有前期的地质资料可以借鉴，获取实际钻进数据以及随钻地层特征数据，进一步完善地质模型。该井深为450米，施工周期为45天3h，终孔深度为450.62米，纯钻时间：526.38h，平均机械转速2.65m/h.同时控制整孔垂直轨迹，圆满完成各项钻探任务。
井深结构
2、气动潜孔锤工作原理及技术特点
2.1气动潜孔锤钻进是以高压压缩空气作为碎岩动力和冲洗介质实现破碎岩石钻进的一种钻进技术方法。其基本技术原理是：将高压空压机产生的压缩空气经钻杆送入孔底潜孔锤（冲击器）内腔，通过冲击器内腔的配气系统驱动冲击器内腔活塞上下往复运动，达到锤击钻头冲击碎岩的目的，驱动冲击器做功碎岩后的废气到达孔底后，携带孔底已被破碎的岩屑通过钻具与孔壁间的环状间隙上返到地面。钻机转盘的回转，带动孔内钻具回转，不断改变钻头碎岩切削具的碎岩位置，达到增加钻进深度的作用。
2.2国内外发展状况
气动潜孔锤钻进技术属于空气钻进技术的一个分支。空气钻进最早应用于上世纪三十年代美国的石油、天然气钻探中，以后逐步扩大到地质勘探、水文水井钻探等各个领域，四十年代后期取得了良好效果；五十至六十年代期间，利用空气作为洗井介质的方法在美国得到广泛应用，年钻探工作量达20%，经济效益显著。
2.3气动潜孔锤钻进规程参数的确定
气动潜孔垂与普通钻进参数不同，气动潜孔锤钻进规程参数有四项：钻压、转速、风压和分量。
2.3.1、钻压：潜孔锤钻进主要靠冲击器的高频冲击振动原理破碎岩石，钻具的回转作用是剪崩破碎岩屑和变换钻头切削刃具的冲击位置，所以钻压的选择必须满足二个基本条件：
⑴、压住钻头防止冲击钻进时岩石对钻头产生的反弹作用；
⑵、防止因钻压过大使切削刃具静压入岩石和单次冲击吃入岩石过量造成的回转扭矩增大而发生切削刃具剪崩、折断、钻头钻具损坏等情况的发生。具体参数以钻进中
基岩地层钻进：潜孔锤基岩地层钻进一般分以下几个阶段：
⑴、干孔段钻进：回次钻进终了，钻具停止回转，将钻具提离孔底0.2-0.5m进行吹孔，吹孔2—5min（孔口表现为无岩渣排除）后提起主动钻杆，缓慢停止供风，并打开管线中放气阀泄压。待压力表显示为零时，卸下主动钻杆加入下回次钻杆。加钻杆时在丝扣处涂抹密封油，并向钻杆内加注润滑油0.2-0.3kg，然后拧接主动钻杆，待供风正常后（此时冲击器不工作，孔口返风正常），缓慢下落钻具到孔底，随即将钻具提离孔底0.1m左右再开车回转钻具，然后将钻具缓慢落至孔底进行正常的下一回次的钻进。
与干孔段操作规程一样。
⑶、水下钻进：当孔内出水量较小（不能连续出水排渣）时，回次钻进将终了时即采取钻进（憋压）3-5min、吹孔（井喷）1-3min，相间进行至回次终了，再吹空排渣3-10分钟，并探明孔内沉淀小于2-3m时，方可停止吹孔加钻杆；涌水量大能连续出水排渣时，回次终了即可加钻杆继续钻进。
水下钻井钻遇较大裂隙和个别破碎石块，通过憋压和井喷，可将孔内大颗粒岩屑或碎石块排除孔外⑷、潮湿孔段洗孔排渣方法：
①、潮湿孔段长，岩粉粘糊钻具严重时，需用空气泡沫洗井。泡沫剂浓度为0.4-0.6%，每次灌注泡沫液量为0.3-0.5m?，简易灌注方法为：回次终了采用泡摸泵通过三通接头向钻杆内灌注泡沫液，然后送气造成瞬时井喷达到洗孔排渣目的，回次进尺长、孔内沉渣过多时，加喷1-2次。
②、潮湿孔段短时，采取边钻进边吹孔、多吹孔、勤提动钻具强行 排渣的方法即可解决短潮湿层段岩渣粘糊钻具的情况。
3、成井工艺及技术要求
3.1、钻进工艺
依据当地水文地质条件，结合我院的设备性能选择合理的钻进工艺，以达到保证工程质量、安全文明生产，快速施工的目的。
（1）钻具组合：采用塔式组合钻具，钻铤孔底加压，钻头采用鱼尾钻头，牙轮钻头、六翼螺旋式钻头和腰带式钻头。
（2）钻井方法：空压机压缩空气作为冲洗介质排渣钻进，然后逐级扩孔。
（3）钻进参数：
钻头类型 钻压 转数 泵量
鱼尾钻头 80-100KN 48-80r/min 600-850L/min
牙轮钻头 0.1-0.4T/in 22-126r/min 600-850L/min
螺旋钻头 70-80KN 22-58r/min 800-1200L/min
腰带式钻头 100-150KN 22-58r/min 1200L/min
3.2、成井流程
钻井结束——冲孔排渣——调整泥浆性能——采取岩芯——录井——物探测井——确定成井方案——通孔——刷孔——下管前冲孔排渣——调整泥浆性能——下管——冲孔换浆——填砾——止水——固井——洗井——抽水试验。
4、钻井中遇到的难点和采取的措施
4.1、钻杆折断、脱扣事故
钻杆折断，一般为中间磨薄扭断后丝扣根部扭断脱扣多发生在钻杆接头丝扣处，钻铤比钻杆脱扣的次数要多，上部异径接头丝扣处扭断或脱扣的现象也常发生。
通过几个现象来判断
1.钻具折断时，电流表指针开始突然增高，超过正常指数，又突然下降，低于正常指数，这就告诉我们钻具回转阻力由大变小，压力表的反应时正常钻进，压力表指针低于悬重位置，如果钻进中发现表针下降，经几分钟后仍不会原位置且钻速突然加快，说明钻杆已经断，如果发现压力表指针于钻进位置上升又回原位置，说明底部钻铤脱扣。
2.钻进中的感觉
丝扣脱落，钻具回转没劲，产生憋泵，提起钻具后又不憋泵，就说明丝扣脱了，孔底已经不去水。钻进中，进尺突然加快，而不霸车。钻具可下送，说明折断或脱扣后“插蜡”。水泵运转轻快，不憋泵，且水泵压力表有原钻进位置下移，说明钻具已断。
4.2烧钻事故
烧钻在现场也叫夹钻，钻进中如果发现水泵来水正常，不憋泵，但孔内有劲霸车厉害。待钻具提离孔底一定距离再回转时又没劲，这就是烧钻的征兆。
5、结语
通过对火山基岩地层钻进实践，形成了一套阿发地区钻进工艺技术，为以后该地区的施工提供了经验。
5.1、在充分考虑问题和困难的情况下，通过优化钻井泥浆和钻探工艺大大减少了事故的发生，排除了再松散地层掉块的现象，很大程度上减少了施工难度。
5.2、优良的钻井液体系和人性化的管理是成功的重要保证。
参考文献：
[1]焉泰宁 岩土钻掘工程学 [ M]湖北武汉 中国地质大学出版社 2004
[2]修宪民 探矿工程概论，1992 地质出版社 北京
[3]杜祥麟 潜孔锤钻进技术，1988，地质出版社， 北京
[4]李世忠主编，钻探工艺学，1922，地质出版社，北京
关键词：阿法州水源地；火山灰岩；高压地热；裂隙发育；气动潜孔垂
1、前言
埃塞俄比亚地理海拔高度为2300米左右，有着丰富的裂隙水源，其前火山爆发，大多为爆发后沉积下来的火山灰岩，水源埋藏单一，由于没有前期的地质资料可以借鉴，获取实际钻进数据以及随钻地层特征数据，进一步完善地质模型。该井深为450米，施工周期为45天3h，终孔深度为450.62米，纯钻时间：526.38h，平均机械转速2.65m/h.同时控制整孔垂直轨迹，圆满完成各项钻探任务。
井深结构
2、气动潜孔锤工作原理及技术特点
2.1气动潜孔锤钻进是以高压压缩空气作为碎岩动力和冲洗介质实现破碎岩石钻进的一种钻进技术方法。其基本技术原理是：将高压空压机产生的压缩空气经钻杆送入孔底潜孔锤（冲击器）内腔，通过冲击器内腔的配气系统驱动冲击器内腔活塞上下往复运动，达到锤击钻头冲击碎岩的目的，驱动冲击器做功碎岩后的废气到达孔底后，携带孔底已被破碎的岩屑通过钻具与孔壁间的环状间隙上返到地面。钻机转盘的回转，带动孔内钻具回转，不断改变钻头碎岩切削具的碎岩位置，达到增加钻进深度的作用。
2.2国内外发展状况
气动潜孔锤钻进技术属于空气钻进技术的一个分支。空气钻进最早应用于上世纪三十年代美国的石油、天然气钻探中，以后逐步扩大到地质勘探、水文水井钻探等各个领域，四十年代后期取得了良好效果；五十至六十年代期间，利用空气作为洗井介质的方法在美国得到广泛应用，年钻探工作量达20%，经济效益显著。
2.3气动潜孔锤钻进规程参数的确定
气动潜孔垂与普通钻进参数不同，气动潜孔锤钻进规程参数有四项：钻压、转速、风压和分量。
2.3.1、钻压：潜孔锤钻进主要靠冲击器的高频冲击振动原理破碎岩石，钻具的回转作用是剪崩破碎岩屑和变换钻头切削刃具的冲击位置，所以钻压的选择必须满足二个基本条件：
⑴、压住钻头防止冲击钻进时岩石对钻头产生的反弹作用；
⑵、防止因钻压过大使切削刃具静压入岩石和单次冲击吃入岩石过量造成的回转扭矩增大而发生切削刃具剪崩、折断、钻头钻具损坏等情况的发生。具体参数以钻进中
基岩地层钻进：潜孔锤基岩地层钻进一般分以下几个阶段：
⑴、干孔段钻进：回次钻进终了，钻具停止回转，将钻具提离孔底0.2-0.5m进行吹孔，吹孔2—5min（孔口表现为无岩渣排除）后提起主动钻杆，缓慢停止供风，并打开管线中放气阀泄压。待压力表显示为零时，卸下主动钻杆加入下回次钻杆。加钻杆时在丝扣处涂抹密封油，并向钻杆内加注润滑油0.2-0.3kg，然后拧接主动钻杆，待供风正常后（此时冲击器不工作，孔口返风正常），缓慢下落钻具到孔底，随即将钻具提离孔底0.1m左右再开车回转钻具，然后将钻具缓慢落至孔底进行正常的下一回次的钻进。
与干孔段操作规程一样。
⑶、水下钻进：当孔内出水量较小（不能连续出水排渣）时，回次钻进将终了时即采取钻进（憋压）3-5min、吹孔（井喷）1-3min，相间进行至回次终了，再吹空排渣3-10分钟，并探明孔内沉淀小于2-3m时，方可停止吹孔加钻杆；涌水量大能连续出水排渣时，回次终了即可加钻杆继续钻进。
水下钻井钻遇较大裂隙和个别破碎石块，通过憋压和井喷，可将孔内大颗粒岩屑或碎石块排除孔外⑷、潮湿孔段洗孔排渣方法：
①、潮湿孔段长，岩粉粘糊钻具严重时，需用空气泡沫洗井。泡沫剂浓度为0.4-0.6%，每次灌注泡沫液量为0.3-0.5m?，简易灌注方法为：回次终了采用泡摸泵通过三通接头向钻杆内灌注泡沫液，然后送气造成瞬时井喷达到洗孔排渣目的，回次进尺长、孔内沉渣过多时，加喷1-2次。
②、潮湿孔段短时，采取边钻进边吹孔、多吹孔、勤提动钻具强行 排渣的方法即可解决短潮湿层段岩渣粘糊钻具的情况。
3、成井工艺及技术要求
3.1、钻进工艺
依据当地水文地质条件，结合我院的设备性能选择合理的钻进工艺，以达到保证工程质量、安全文明生产，快速施工的目的。
（1）钻具组合：采用塔式组合钻具，钻铤孔底加压，钻头采用鱼尾钻头，牙轮钻头、六翼螺旋式钻头和腰带式钻头。
（2）钻井方法：空压机压缩空气作为冲洗介质排渣钻进，然后逐级扩孔。
（3）钻进参数：
钻头类型 钻压 转数 泵量
鱼尾钻头 80-100KN 48-80r/min 600-850L/min
牙轮钻头 0.1-0.4T/in 22-126r/min 600-850L/min
螺旋钻头 70-80KN 22-58r/min 800-1200L/min
腰带式钻头 100-150KN 22-58r/min 1200L/min
3.2、成井流程
钻井结束——冲孔排渣——调整泥浆性能——采取岩芯——录井——物探测井——确定成井方案——通孔——刷孔——下管前冲孔排渣——调整泥浆性能——下管——冲孔换浆——填砾——止水——固井——洗井——抽水试验。
4、钻井中遇到的难点和采取的措施
4.1、钻杆折断、脱扣事故
钻杆折断，一般为中间磨薄扭断后丝扣根部扭断脱扣多发生在钻杆接头丝扣处，钻铤比钻杆脱扣的次数要多，上部异径接头丝扣处扭断或脱扣的现象也常发生。
通过几个现象来判断
1.钻具折断时，电流表指针开始突然增高，超过正常指数，又突然下降，低于正常指数，这就告诉我们钻具回转阻力由大变小，压力表的反应时正常钻进，压力表指针低于悬重位置，如果钻进中发现表针下降，经几分钟后仍不会原位置且钻速突然加快，说明钻杆已经断，如果发现压力表指针于钻进位置上升又回原位置，说明底部钻铤脱扣。
2.钻进中的感觉
丝扣脱落，钻具回转没劲，产生憋泵，提起钻具后又不憋泵，就说明丝扣脱了，孔底已经不去水。钻进中，进尺突然加快，而不霸车。钻具可下送，说明折断或脱扣后“插蜡”。水泵运转轻快，不憋泵，且水泵压力表有原钻进位置下移，说明钻具已断。
4.2烧钻事故
烧钻在现场也叫夹钻，钻进中如果发现水泵来水正常，不憋泵，但孔内有劲霸车厉害。待钻具提离孔底一定距离再回转时又没劲，这就是烧钻的征兆。
5、结语
通过对火山基岩地层钻进实践，形成了一套阿发地区钻进工艺技术，为以后该地区的施工提供了经验。
5.1、在充分考虑问题和困难的情况下，通过优化钻井泥浆和钻探工艺大大减少了事故的发生，排除了再松散地层掉块的现象，很大程度上减少了施工难度。
5.2、优良的钻井液体系和人性化的管理是成功的重要保证。
参考文献：
[1]焉泰宁 岩土钻掘工程学 [ M]湖北武汉 中国地质大学出版社 2004
[2]修宪民 探矿工程概论，1992 地质出版社 北京
[3]杜祥麟 潜孔锤钻进技术，1988，地质出版社， 北京
[4]李世忠主编，钻探工艺学，1922，地质出版社，北京