水文水井鉆進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)探討范文

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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(jìn)工藝應(yīng)用、鉆進(jìn)效率、工期、施工成本、成井質(zhì)量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)，歸納了水文水井鉆進(jìn)成本的特點(diǎn)，總結(jié)了不同鉆進(jìn)工藝的鉆進(jìn)效率，結(jié)合案例進(jìn)行了水文水井工期盈虧平衡的研究．分析了部分案例鉆進(jìn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的對策．

關(guān)鍵詞：水文水井；鉆進(jìn)工藝；技術(shù)經(jīng)濟(jì)；盈虧平衡水文水井應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，其共性是通過鉆進(jìn)等手段對地下水資源進(jìn)行監(jiān)測、開發(fā)利用等．按照水文水井應(yīng)用領(lǐng)域可將其劃分為：水文地質(zhì)普查孔、水文地質(zhì)勘探孔、探采結(jié)合孔、供水井（城鎮(zhèn)生活供水井、工業(yè)用水供水井、農(nóng)田灌溉井等）、地下水監(jiān)測井、水源熱泵水源井和回灌井、地?zé)峋龋陙恚S著我國社會發(fā)展的需要，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)飲水、地下水監(jiān)測、新能源開發(fā)利用等領(lǐng)域中的水井建設(shè)需求量逐漸增多．根據(jù)2013年3月公布的全國第一次水利普查公報內(nèi)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(jìn)工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

1．1泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝

泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝是近年來水文水井普遍采用的鉆進(jìn)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?zé)峋┦┕て髽I(yè)為例，2000年至2009年間，僅有個別地溫空調(diào)井因深度淺、地層條件限制采用了沖擊鉆進(jìn)工藝，其余均采用泥漿正循環(huán)鉆進(jìn)工藝施工．本文對2000年至2009年之間施工地點(diǎn)為河南省、采用泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝施工的129眼水文水井的施工數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計，包括供水井、地溫空調(diào)井（地源熱泵系統(tǒng)水源井）、地?zé)峋阮愋停鶕?jù)其鉆進(jìn)深度和鉆進(jìn)成井時間的統(tǒng)計，得出鉆進(jìn)效率為2．19～34．56m／d，平均鉆進(jìn)效率（總鉆進(jìn)深度／總鉆進(jìn)成井時間）為14．91m／d．2000年至2009年間，采用泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時，水文水井成井效率呈離散分布狀態(tài)，最高值不超過35m／d．在技術(shù)經(jīng)濟(jì)中，盈虧平衡分析是在一定的市場、生產(chǎn)能力的條件下，研究成本與收益的平衡關(guān)系的方法．

一個項目的盈利與虧損之間一般至少有一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)，即盈虧平衡點(diǎn)．其固定成本包括：鉆機(jī)及配套設(shè)備搬遷、安裝費(fèi)，井管材料費(fèi)用，泥漿材料費(fèi)用，測井費(fèi)用，抽水試驗費(fèi)用，工地臨時建筑費(fèi)用，經(jīng)核算為4．35萬元．可變成本包括：鉆機(jī)及配套設(shè)備折舊，人員工資，施工水電費(fèi)，設(shè)備折舊按7000元／月、人員工資按28000元／月，施工期間水電費(fèi)平均按3000元／月計．根據(jù)以上成本數(shù)據(jù)繪制了本案例中工期的盈虧平衡點(diǎn)，如圖2．經(jīng)計算該項目工期的盈虧平衡點(diǎn)為81天，即當(dāng)工期小于81天時，該項工程盈利，且工期越短盈利越多，當(dāng)工期超過81天時，該項工程虧損．由于該項工程施工時，鉆進(jìn)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(xiàn)場鉆機(jī)施工人員、相關(guān)技術(shù)人員都處于停待狀態(tài)，導(dǎo)致該項目工期過長（長達(dá)88天），略有虧損．

1．2泥漿反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝

根據(jù)反循環(huán)形成的方式，泥漿反循環(huán)鉆進(jìn)工藝主要分為三種類型：泵吸反循環(huán)、射流反循環(huán)和氣舉反循環(huán)．

（1）泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)．以鄭州市北郊11眼供水井施工為例，采用CBF－150型鉆機(jī)及其配套設(shè)備施工，鉆具組合為：三翼鉆頭＋Φ159mm鉆桿．經(jīng)統(tǒng)計，采用泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)工藝施工的這11眼水井，其鉆進(jìn)效率為18～54m／d．

（2）射流反循環(huán)鉆進(jìn)．通過查閱國內(nèi)文獻(xiàn)，1993年時廣西水文地質(zhì)工程地質(zhì)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(huán)鉆進(jìn)工藝，平均鉆進(jìn)效率為72m／d．

（3）氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)．水文水井鉆進(jìn)領(lǐng)域，氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)主要用于成井較深的地?zé)峋@進(jìn)中．氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝在地?zé)峋┕ぶ锌赏瓿?512m的深度．根據(jù)文獻(xiàn)資料，在砂巖、頁巖、白云巖等地層鉆進(jìn)時，氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)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(jìn)工藝

從目前水文水井工程實(shí)例來看，當(dāng)采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)時，特別是基巖地層，其鉆進(jìn)效率明顯高于泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝．以云南紅層基巖地區(qū)抗旱井為例，鉆進(jìn)口徑150mm，鉆進(jìn)深度60～70m，平均鉆進(jìn)效率為65m／d，鉆進(jìn)過程較為理想時最高鉆進(jìn)效率可達(dá)23．67m／h，即3h左右就可完成一眼70m深度水井的鉆進(jìn)．以鄭州滎陽基巖地區(qū)鉆進(jìn)地?zé)峋疄槔?0～282m孔段采用了空氣潛孔錘鉆進(jìn)工藝，其鉆進(jìn)效率為54～140m／h．2015年在松散地層進(jìn)行了空氣潛孔錘鉆進(jìn)試驗研究，不同地層條件下鉆進(jìn)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(jìn)成本特點(diǎn)分析

水文水井鉆進(jìn)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(zhì)特征．在鉆進(jìn)過程中，由于地質(zhì)構(gòu)造、鉆進(jìn)工藝適應(yīng)性、現(xiàn)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(jìn)成本及鉆進(jìn)效果都具有唯一性，這也是預(yù)測水文水井鉆進(jìn)成本的難點(diǎn)所在．結(jié)合水文水井鉆進(jìn)工程實(shí)例，鉆進(jìn)成本具有如下特點(diǎn)：

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

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

（3）鉆進(jìn)風(fēng)險高．受各類不確定性因素影響，鉆進(jìn)工作具有高風(fēng)險性，且鉆進(jìn)深度越深，其孔內(nèi)不可預(yù)測的情況越多，越有可能發(fā)生意想不到的孔內(nèi)復(fù)雜情況．若想保證任何情況下鉆進(jìn)工作都能順利進(jìn)行，必須具有較強(qiáng)的水文水井鉆進(jìn)理論基礎(chǔ)和實(shí)踐經(jīng)驗，二者缺一不可．

（4）工期對水文水井的經(jīng)濟(jì)性影響大．通過對采用不同鉆進(jìn)工藝施工的水文水井進(jìn)行的影響鉆進(jìn)經(jīng)濟(jì)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(shè)備使用費(fèi)等指標(biāo)中，工期對整項水文水井工程的經(jīng)濟(jì)效益影響最為敏感，即工期對其經(jīng)濟(jì)性影響程度最大．

3提高技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的對策研究

（1）合理選擇鉆進(jìn)工藝．雖然現(xiàn)階段水文水井鉆進(jìn)工藝有多種，但在實(shí)際工程中，一般企業(yè)仍然以泥漿正循環(huán)鉆進(jìn)工藝為主流鉆進(jìn)工藝．此種鉆進(jìn)工藝雖然適用地層條件、井身結(jié)構(gòu)較廣，但一旦鉆遇基巖地層，其鉆進(jìn)效率極低，由此帶來的超長工期也將嚴(yán)重影響整個項目的經(jīng)濟(jì)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(fù)責(zé)施工：一家采用空氣潛孔錘鉆進(jìn)工藝，從設(shè)備組織到成井，僅用了10余天時間，雖然施工期間燃料費(fèi)高，但由于工期短、人工成本低，最終經(jīng)濟(jì)性仍然良好．另一家單位采用泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝，由于該地區(qū)屬于缺水地區(qū)，無形中增加了泥漿配置等額外的水費(fèi)；由于鉆進(jìn)工藝不適用，施工工期長達(dá)3個月；由于長期泥漿護(hù)壁作用，導(dǎo)致地下水資源并不豐富的地區(qū)其含水層嚴(yán)重堵塞；由于鉆進(jìn)時間長，導(dǎo)致人工成本、施工過程中的燃料費(fèi)高，成井質(zhì)量差、經(jīng)濟(jì)效果也不理想．建議水文水井企業(yè)在鉆進(jìn)工藝選擇時，結(jié)合項目用途、所在地地質(zhì)條件選擇鉆進(jìn)效率高的鉆進(jìn)工藝．水文水井施工中，一旦鉆遇困難地層，應(yīng)及時變換鉆進(jìn)工藝，特別是井深較深的地?zé)峋椖浚苡行П苊庖蜚@進(jìn)工藝不適應(yīng)鉆遇地層造成的鉆進(jìn)效率低、工期長的現(xiàn)象．

（2）加強(qiáng)施工成本與工期的盈虧平衡研究．在市場行為中，若企業(yè)在施工中仍然以泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)為主，導(dǎo)致鉆進(jìn)工藝單一，只能承接鉆進(jìn)難度低、經(jīng)濟(jì)性差的項目，將可能導(dǎo)致企業(yè)發(fā)展乏力．建議水文水井施工企業(yè)，多了解除泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝以外的其他鉆進(jìn)工藝的特點(diǎn)、適用地層、實(shí)際應(yīng)用的鉆進(jìn)效率等，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價，核算水井項目的成本、工期盈虧平衡點(diǎn)，在企業(yè)經(jīng)濟(jì)條件允許下實(shí)現(xiàn)多種鉆進(jìn)工藝并存，以便在水文水井項目中能夠快速完工，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的長期良性發(fā)展．

（3）工期管理中，實(shí)現(xiàn)科學(xué)統(tǒng)籌管理．在水文水井工程案例分析中，存在著多種非生產(chǎn)性停工的情況，如孔內(nèi)事故處理工具不全、鉆機(jī)及泥漿泵主要設(shè)備維修時間過長、施工材料未準(zhǔn)備齊全出現(xiàn)的停工待料等．建議在工期管理中，提前做好預(yù)案，加強(qiáng)現(xiàn)場施工人員和技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，及時發(fā)現(xiàn)可能存在的問題，避免施工中的長時間停待．

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

4結(jié)論

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

（2）從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，明確了工期對水文水井項目的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)中的重要性，在合理鉆進(jìn)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(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的對策．

（3）將技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價中的盈虧平衡、敏感性分析等方法應(yīng)用于水文水井項目技術(shù)選擇和工程管理中，使水文水井領(lǐng)域中的經(jīng)濟(jì)性評價更為科學(xué)、合理，并為企業(yè)長期良性發(fā)展提出了新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)引進(jìn)的建議．

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