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摘要：通過分析百余項河南省水文水井工程案例中的鉆進工藝應用、鉆進效率、工期、施工成本、成井質量等技術經濟參數，歸納了水文水井鉆進成本的特點，總結了不同鉆進工藝的鉆進效率，結合案例進行了水文水井工期盈虧平衡的研究．分析了部分案例鉆進經濟指標低的原因，并在工藝選擇、施工管理等方面提出了提高水文水井鉆進技術經濟指標的對策．

關鍵詞：水文水井；鉆進工藝；技術經濟；盈虧平衡水文水井應用領域廣泛，其共性是通過鉆進等手段對地下水資源進行監測、開發利用等．按照水文水井應用領域可將其劃分為：水文地質普查孔、水文地質勘探孔、探采結合孔、供水井（城鎮生活供水井、工業用水供水井、農田灌溉井等）、地下水監測井、水源熱泵水源井和回灌井、地熱井等．近年來，隨著我國社會發展的需要，工業、農業、城鎮飲水、地下水監測、新能源開發利用等領域中的水井建設需求量逐漸增多．根據2013年3月公布的全國第一次水利普查公報內容，截至2012年年底，我國共有地下取水井9749萬眼，平均13個人就擁有一口水井．

1常用鉆進工藝技術經濟指標

1．1泥漿正循環回轉鉆進工藝

泥漿正循環回轉鉆進工藝是近年來水文水井普遍采用的鉆進工藝，特別是在第四系松散地層中，以河南省某水文水井（含地熱井）施工企業為例，2000年至2009年間，僅有個別地溫空調井因深度淺、地層條件限制采用了沖擊鉆進工藝，其余均采用泥漿正循環鉆進工藝施工．本文對2000年至2009年之間施工地點為河南省、采用泥漿正循環回轉鉆進工藝施工的129眼水文水井的施工數據進行了統計，包括供水井、地溫空調井（地源熱泵系統水源井）、地熱井等類型．根據其鉆進深度和鉆進成井時間的統計，得出鉆進效率為2．19～34．56m／d，平均鉆進效率（總鉆進深度／總鉆進成井時間）為14．91m／d．2000年至2009年間，采用泥漿正循環回轉鉆進時，水文水井成井效率呈離散分布狀態，最高值不超過35m／d．在技術經濟中，盈虧平衡分析是在一定的市場、生產能力的條件下，研究成本與收益的平衡關系的方法．

一個項目的盈利與虧損之間一般至少有一個轉折點，即盈虧平衡點．其固定成本包括：鉆機及配套設備搬遷、安裝費，井管材料費用，泥漿材料費用，測井費用，抽水試驗費用，工地臨時建筑費用，經核算為4．35萬元．可變成本包括：鉆機及配套設備折舊，人員工資，施工水電費，設備折舊按7000元／月、人員工資按28000元／月，施工期間水電費平均按3000元／月計．根據以上成本數據繪制了本案例中工期的盈虧平衡點，如圖2．經計算該項目工期的盈虧平衡點為81天，即當工期小于81天時，該項工程盈利，且工期越短盈利越多，當工期超過81天時，該項工程虧損．由于該項工程施工時，鉆進效率較低，且終孔成井后至抽水試驗前有15天的停待時間，現場鉆機施工人員、相關技術人員都處于停待狀態，導致該項目工期過長（長達88天），略有虧損．

1．2泥漿反循環回轉鉆進工藝

根據反循環形成的方式，泥漿反循環鉆進工藝主要分為三種類型：泵吸反循環、射流反循環和氣舉反循環．

（1）泵吸反循環鉆進．以鄭州市北郊11眼供水井施工為例，采用CBF－150型鉆機及其配套設備施工，鉆具組合為：三翼鉆頭＋Φ159mm鉆桿．經統計，采用泵吸反循環鉆進工藝施工的這11眼水井，其鉆進效率為18～54m／d．

（2）射流反循環鉆進．通過查閱國內文獻，1993年時廣西水文地質工程地質勘察公司在施工樁徑為1500mm的鉆孔灌注樁時部分孔段（中砂、圓礫石層及第三系粘土層）使用了射流反循環鉆進工藝，平均鉆進效率為72m／d．

（3）氣舉反循環鉆進．水文水井鉆進領域，氣舉反循環鉆進主要用于成井較深的地熱井鉆進中．氣舉反循環鉆進工藝在地熱井施工中可完成3512m的深度．根據文獻資料，在砂巖、頁巖、白云巖等地層鉆進時，氣舉反循環鉆進深度的平均時效為0．78～1．8m，最高時效為3．12～4m．

1．3空氣鉆進工藝

從目前水文水井工程實例來看，當采用空氣潛孔錘鉆進時，特別是基巖地層，其鉆進效率明顯高于泥漿正循環回轉鉆進工藝．以云南紅層基巖地區抗旱井為例，鉆進口徑150mm，鉆進深度60～70m，平均鉆進效率為65m／d，鉆進過程較為理想時最高鉆進效率可達23．67m／h，即3h左右就可完成一眼70m深度水井的鉆進．以鄭州滎陽基巖地區鉆進地熱井為例，在50～282m孔段采用了空氣潛孔錘鉆進工藝，其鉆進效率為54～140m／h．2015年在松散地層進行了空氣潛孔錘鉆進試驗研究，不同地層條件下鉆進效率分別為：155mm口徑時，粘土或夾礫石87m／h，潮濕粘土、砂土72m／h，泥巖21．6m／h，砂巖42．6m／h；205mm口徑時，粘土或夾礫石57m／h，潮濕粘土、砂土43m／h，泥巖13．4m／h，砂巖32m／h．

2鉆進成本特點分析

水文水井鉆進的目的是獲取開采地下水資源通道或獲取需要了解的水文地質特征．在鉆進過程中，由于地質構造、鉆進工藝適應性、現場人員操作、項目管理過程等因素的共同作用，任何一眼水井的鉆進成本及鉆進效果都具有唯一性，這也是預測水文水井鉆進成本的難點所在．結合水文水井鉆進工程實例，鉆進成本具有如下特點：

（1）鉆進成本受客觀、主觀各類因素影響．從水文水井鉆進特點分析，可能影響水文水井鉆進成本的客觀因素有地質條件、鉆進深度、鉆進口徑、設備及工具能力等；主觀因素包括現場工人操作水平、鉆進工藝選擇、鉆遇復雜地層時能否快速有效處理等．

（2）鉆進成本具有離散性．水文水井鉆進過程不確定性因素多，且有些無法提前預知或預防．當鉆進深度和井身結構確定后，一方面，地層因素和鉆頭碎巖將影響鉆進效率，從而帶來可變成本的變化，造成鉆進成本的變化；另一方面，受人為因素影響，如意外造成孔內事故、操作規程不合乎規范等，將有可能同時影響水文水井鉆進的固定成本和可變成本．

（3）鉆進風險高．受各類不確定性因素影響，鉆進工作具有高風險性，且鉆進深度越深，其孔內不可預測的情況越多，越有可能發生意想不到的孔內復雜情況．若想保證任何情況下鉆進工作都能順利進行，必須具有較強的水文水井鉆進理論基礎和實踐經驗，二者缺一不可．

（4）工期對水文水井的經濟性影響大．通過對采用不同鉆進工藝施工的水文水井進行的影響鉆進經濟效益的敏感性分析，可知除了合同額外，在工期、固定成本、人工成本、設備使用費等指標中，工期對整項水文水井工程的經濟效益影響最為敏感，即工期對其經濟性影響程度最大．

3提高技術經濟指標的對策研究

（1）合理選擇鉆進工藝．雖然現階段水文水井鉆進工藝有多種，但在實際工程中，一般企業仍然以泥漿正循環鉆進工藝為主流鉆進工藝．此種鉆進工藝雖然適用地層條件、井身結構較廣，但一旦鉆遇基巖地層，其鉆進效率極低，由此帶來的超長工期也將嚴重影響整個項目的經濟性．以鄭州西部基巖地層兩眼300m左右井深的水井為例，兩家單位負責施工：一家采用空氣潛孔錘鉆進工藝，從設備組織到成井，僅用了10余天時間，雖然施工期間燃料費高，但由于工期短、人工成本低，最終經濟性仍然良好．另一家單位采用泥漿正循環回轉鉆進工藝，由于該地區屬于缺水地區，無形中增加了泥漿配置等額外的水費；由于鉆進工藝不適用，施工工期長達3個月；由于長期泥漿護壁作用，導致地下水資源并不豐富的地區其含水層嚴重堵塞；由于鉆進時間長，導致人工成本、施工過程中的燃料費高，成井質量差、經濟效果也不理想．建議水文水井企業在鉆進工藝選擇時，結合項目用途、所在地地質條件選擇鉆進效率高的鉆進工藝．水文水井施工中，一旦鉆遇困難地層，應及時變換鉆進工藝，特別是井深較深的地熱井項目，能有效避免因鉆進工藝不適應鉆遇地層造成的鉆進效率低、工期長的現象．

（2）加強施工成本與工期的盈虧平衡研究．在市場行為中，若企業在施工中仍然以泥漿正循環回轉鉆進為主，導致鉆進工藝單一，只能承接鉆進難度低、經濟性差的項目，將可能導致企業發展乏力．建議水文水井施工企業，多了解除泥漿正循環回轉鉆進工藝以外的其他鉆進工藝的特點、適用地層、實際應用的鉆進效率等，通過技術經濟指標評價，核算水井項目的成本、工期盈虧平衡點，在企業經濟條件允許下實現多種鉆進工藝并存，以便在水文水井項目中能夠快速完工，實現企業的長期良性發展．

（3）工期管理中，實現科學統籌管理．在水文水井工程案例分析中，存在著多種非生產性停工的情況，如孔內事故處理工具不全、鉆機及泥漿泵主要設備維修時間過長、施工材料未準備齊全出現的停工待料等．建議在工期管理中，提前做好預案，加強現場施工人員和技術人員的技術培訓，及時發現可能存在的問題，避免施工中的長時間停待．

（4）應急性公益水文水井項目須以高效為首要目標．在應急性水文水井項目實施時，應提前做好技術儲備工作，一旦緊急情況出現，及時拿出合理的水文水井鉆進和施工管理方案，及時調配設備和人員，此時應根據情況緊急程度，將提高鉆進效率放在首位，其次適度考慮設備、人員的成本投入，高效完成應急水文水井建設任務．

4結論

（1）以河南省水文水井工程項目案例為基礎，分析了目前常用的水文水井鉆進工藝應用情況以及工程應用中的實際效率，總結歸納了水文水井鉆進成本的特點．

（2）從技術經濟的角度出發，明確了工期對水文水井項目的經濟性指標中的重要性，在合理鉆進工藝選擇、施工成本核算、水文水井項目工期管理等方面提出了提高鉆進技術經濟指標的對策．

（3）將技術經濟評價中的盈虧平衡、敏感性分析等方法應用于水文水井項目技術選擇和工程管理中，使水文水井領域中的經濟性評價更為科學、合理，并為企業長期良性發展提出了新工藝、新設備、新技術引進的建議．

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作者：陳瑩1，2＊ 單位：1．中國地質大學（武漢）工程學院，2．河南省深部探礦工程技術研究中心