1概述20世纪40年代，美国将空气作为钻探冲洗介质，空气钻进无论从设备上，还是工艺技术上，都形成一门较为完善的综合钻探工艺。泡沫钻进是由空气钻进衍生出来的一项重要配套钻进工艺技术它通过专用的灌注系统，将压缩空气和一定浓度的泡沫剂水溶液混合之后形成稳定的泡沫流体。将这种泡沫流体注入到孔内是通过高压空压机或水泵泡沫增压装置来实现的。

　　水泵泡沫增压装置是在常规泥浆泵的基础上，借助于泥浆泵的增压能力，将低压空压机产生的压缩空气和泡沫液的混合液进行二次增压，可增至泥浆泵的高压力，形成高压泡沫流，注入到钻孔内进行泡沫钻进。

　　2泡的防漏堵漏机理泡沫作为钻井液具有显著的减少和消除渗漏的作用。作用效果与漏失层裂隙大小有关，与压差有关，与泡沫中的气液比有关。同一渗漏条件下（压差相同，漏失裂隙相同）气液比越大，渗漏量越小。当大量泡沫涌入漏失裂隙中，对裂隙产生快速充填，尽管瞬时渗漏量增大，渗漏时间反而缩短，渗漏反而停止。

　　2.1泡沫群体的封堵作用泡沫的气泡液膜具有很高的表面粘度。泡沫进入地层孔隙以后，极易在孔壁上产生粘附，并迅速堆集聚集，形成泡沫群体结构。泡沫群体具有很高的切力和结构粘度，而狭窄孔隙中剪切速率很低，泡沫一旦吸附聚集于孔隙中，流动很快变得十分困难。随着泡沫的堆集先聚集的泡沫又以弹性变形吸收后来泡沫的流动冲击，使剪切速率进一步降低，泡沫的结构粘度进一步上升，终形成泡沫群体对孔隙的封堵，使渗漏减弱直至停止。

　　2.2泡沫的疏水屏蔽作用泡沫具有很强的疏水性。吸附聚集于地层孔隙中的泡沫群体一方面以高结构粘度封堵渗漏通道，另一方面对渗向地层的自由水产生强烈的排斥作用，形成稳定的疏水屏障，阻碍了自由水的流动，使渗漏进一步减弱。

　　2.3泡沫流变性的影响泡沫属于带屈服值的假塑性流体低剪切速率下切力大，粘度高，高剪切速率下剪切稀释特性强。

　　这种流变特性既有利于提高钻进效率，又有利于防止和减少漏失2.4泡沫的低密度泡沫作为一种气液混合物，其密度低，在孔内对孔壁的渗透压力小，减少了孔内的漏失，这是与泥浆或其它冲洗液主要的区别。

　　3泡水泵增压装置的工作原理参见。吸程时，柱塞右行，泡沫压送阀关闭，水泵工作腔内的压力降低，进气阀和进液阀都打开，压缩空气经进入缸体工作腔室的上部，泡沫液由灌注泵注入泵体缸体内；冲程时，工作腔下部充满了泡沫液，而上部为压缩空气，柱塞左行，进气阀和进液阀都关闭，处于工作腔体上部的空气依靠‘液体活塞“的推动作用将空气压缩到外部泡沫管路中的压力，推开压送阀，空气及部分泡沫液混合为泡沫排出4钻进试验2000年12月，宁夏地质工程勘察院在宁夏南部山区同心县下马关镇白家滩施工的一口探采结合水井（NZ01井）多处井段发生严重的漏失，导致施工一度被迫中断。该井是”宁南水资源综合评价和合理开发利用“项目在2000年实施的一项重要工程，属中国地质科学院与宁夏回族自治区人民政府合作项目”宁夏地下水、地热资源调查评价与生态建设示范“的课题，该项目由宁夏地矿局承担，具体由宁夏地质工程勘察院组织实施。为了按时完成项目组规定的任务，该院与我项目组联系协商后决定利用泡沫钻进新工艺来解决钻进面临的难题。我项目组已先期与宁夏地质工程勘察院在宁夏南部山区一口深500m的水井施工中进行泡沫钻进工艺生产试验并获成功，在深700m左右、且大面积漏失的水井钻进中使用泡沫钻进工艺还是。

　　4.1试验孔基本情况该井设计井深700m，设计取水地层为奥陶系马家沟组灰岩及断裂破碎带，预计在450m左右可能会遇到断层，估计出水量为350m3 /天。

　　4.2钻探设备浆泵1台，6135型柴油机2台，0146mm钻铤100m，089mm钻杆650m，川8―3取心工具1套自制泥浆搅拌和处理设备1套。

　　4.3泡沫钻进配套设备采用泡沫钻进时对原有成井设备没有特别要求，只需在现有水井钻凿设备的基础上增加1套泡沫灌注系统和1台空压机（9m3灌注系统为可移动主要包括空压机、泡沫液注入泵、泥浆泵、增压装置、消泡装置以及各种仪表等。

　　11⑴/0型水泵泡沫增压装置，KM一110型孔口密封装置，FQ*230型消泡装置。

　　4.4钻进工艺采用以AES为主的泡沫剂；泡沫液浓度0. 4.5试验效果分析该孔试验施工日期为2001年1月9日~ 2月11日，由于从1月15日~2月3日为春节假期，实际施工时间为14天零一个班（43个班）。从孔深350.56~600.28m共计进尺249. 72m.其钻进效率如下：平均机械钻速（含取心钻进）1.平均机械钻速（不含取心钻进）2.高回次进尺（不取心）为9. 66m（孔深段为为泡沫钻进为例，进行两者统计对比分析。

　　80~46444m，累计进尺为113.64m，累计纯钻进时间58.7h.由于取心钻头结构不合理，钻进时效极低，取心钻进占用8. 20m，平均时效为0.25mh三牙轮钻头全面破碎纯钻进时间为50.5h，时效为223mh泥浆钻进孔段为89.71~350.80m（从89. 71m开始见基岩），条件相同（取心钻进时间和进尺单独统计），纯钻进时间168.17h，取心钻进时间33.67h，累计取心长度14.4m全面破碎进尺246.89m，取心钻进时效为0.43mh全面破碎钻进时效1.84m/h.通过生产试验统计，采用泡沫钻进比泥浆钻进时效提高30以上。

　　5结语通过水泵泡沫增压装置钻进示范生产试验，取得了预期效果，达到预期目的，得出如下结论：在干旱缺水地区和漏失严重地层钻进，泡沫钻进是方案。

　　能力强，性能可罪，700m孔深其能力尚未能完全发挥。

　　在宁夏南部山区成功应用泡沫钻进新工（下转第189页）一14RE单相120V，大功率3. rLn，大钻孔直径355.为防止钻孔过程中因为钻头原因产生水平偏移，要求每孔只用一个钻头成孔，选用Hakken特制金刚石薄壁钻头，钻头胎体成分均匀稳定，平均使用寿命达到20m.为防止钻进过程中因为钻机操作给进压力不均匀造成钻孔偏斜，采用EHAC―70A自动给进控制器控制钻进过程中压力均衡的给进。

　　大坝隧道金刚石薄壁钻施工运用了先进的技术手段，对钻探界水平钻进技术的发展提出了新的思路，对探矿工程新领域的拓展具有重要意义，也是金刚石薄壁钻孔技术成功的楷模。

　　5金刚石薄壁钻技术的展望我们已经看到，更大规模的能源、交通、城市基础建设正在全面铺开，庞大的钢筋混凝土工程在结构性能、使用功能变化中，不可能轻易地毁之重来，而依靠结构改造拓展其更高的使用成为必然的选择。随着人民生活水平的提高和社会的进步，无噪声、无振动、无粉尘污染的环保理念正在形成，静力切割拆除技术将逐步代替传统的施工方法。

　　金刚石薄壁钻技术已经成为建筑结构改造中混凝土钻孔、静力切割、拆除必不可少的方法之一。国内已经出现了专业静力切割、拆除公司，如北京发研工程技术有限公司（hakken），静力切割和拆除技术手段已不局限于金刚石薄壁钻，它还包括金刚石绳锯技术（diamondwiresaw）轨道金刚石墙锯技术（wallcutter）、液压碟锅切割（plungecutter）、液压破碎技术等，施工速度更快，应用范围更为广泛，它的发展之快令人振奋。

　　我们完全可以预料，金刚石薄壁钻因为其的技术特点，在应用范围、技术进步上有更为广阔的发展空间。

　　（上接第186页）艺，有效地解决了漏失、涌水等复杂条件下的钻井难题，提高了水文勘探井成井速度与成井质量。

　　泡沫钻进有效地降低了钻井的成本提高了钻进效率，降低了冲洗液、钻头、油料等材料消耗。

　　该增压装置可广泛用于干旱缺水地区，高山供水困难地区和低压漏失地层水文水井、固体矿产、地热、石油天然气钻进等。

　　泡沫钻进工艺在深水井施工中的成功运用，从根本上解决了当地施工用水非常困难的矛盾，对于利用钻井新技术、新工艺开发利用宁夏干旱、半干旱及沙漠化地区的地下水，解决当地的人畜饮水及工农业用水困难乃至对当地的脱贫致富和经济的可持续发展都具有深远意义。