3、声波钻进应用领域

由于声波钻进上述优点，决定了声波钻进可应用于诸多钻探领域，具体如下：

① 环境钻探。环境钻探往往在垃圾填埋场、军事基地、油罐场、公共加油站、农药堆放场、核废物泄露区、工业废液泄放和渗漏区等地进行。需要钻进方法具有钻进速度快、施工安全性好、适应地层范围广和能采集高保真样品等特点，声波钻进技术无疑是环境钻探最佳的选择。

② 岩土工程勘察。声波钻进可在覆盖层和软基岩中采集直径大、代表性强、保真度好的连续岩土样。能够准确确定地层厚度、岩土物性和成分以及污染物含量，为岩土工程勘察获取准确的岩土力学性质、水文地质和地球化学信息等提供了理想的手段。

③ 矿产勘探。进行砂金矿床勘探时，声波钻进方法可非常成功地采集连续砂金矿样，另外，在石油和天然气地震勘探中，声波钻机是理想的地震勘探孔钻探设备。

④ 水文水井钻探。声波钻进打井速度快，判定含水层准确，双管系统有利于过滤器安装，钻孔干净可减少洗井时间和最少的流体废物处理量。

⑤ 岩土工程施工。声波钻进可用于建立混凝土灌注桩、设置钢桩、土钉、埋设锚桩、安放阳极、打水力压裂孔、灌浆孔、锚索孔等。

4、国内外发展情况

在国外，声波钻进技术的研究始于二十世纪四十年代，1948年美国研制了一种称为“声钻”的孔底振动器，目的是提高钻进速度，但由于振动能量过高导致孔底部件损坏而未能成功。与此同时苏联也研制了“ＶＩＲＯ－ＤＲＩＬＬＩＮＧ”系统，该钻进系统是一套地面振动器，靠振动作用钻进土层，钻进效率比常规回转提高3－20倍，但也因巨大的振动能量使钻进设备和钻具失效而未能得到应用。60年代美国壳牌石油公司制造出大功率的地面振动器，用于石油井服务工作，诸如套管起拔和油井修复等，另外还用于高速打桩。

七十年代开始研究小功率振动器，较小振动功率（100Hp）振动器研制成果后，首先在北极地区结冰的湖底湿粘土和砂岩中，施工50m左右的石油和天然气地震勘探孔；随后用于砂金矿的连续取样，取得了非常好的效果。80年代后，环境保护日益受到全社会的重视，特别是美国，环境钻探工作十分活跃，由于声波钻进速度快、岩心样品保真度高、钻进过程不会产生二次污染，因此声波钻进成为其环境钻探不可缺少的手段。

不久，声波钻进技术传播到加拿大。早期声波钻机的振动头没有专门化，所用的钻具为已有的标准钻具，非专用钻具，因此钻机、钻具的可靠性差，钻具常因高频振动而损坏。90年代以后，经过一系列的改进和多方面的应用试验，声波钻进技术才日趋成熟。钻探工作量不断增加，出现了许多声波钻进承包商，如美国的Boart Longyear公司环境钻探部、Bowser-Morner公司、Prosonic公司、加拿大的sonic Drilling公司等。声波钻进设备制造商也较多，如美国的Versa-Drill国际公司、Acker Drill公司、Gus Pech制造公司、加拿大的Sonic Drill公司、日本的利根公司等。目前，除美国外，声波钻进技术在加拿大、荷兰、非洲、澳大利亚、圭亚那和亚洲等国家和地区得到应用。应用范围包括地质勘探、水文水井钻进、滑坡勘察与治理、地震爆破孔施工等几乎所有的钻探领域。

在国内，声波钻进技术的研究和应用均处于空白。

5、国外应用实例

① 1981年，在美国阿拉斯加砂金矿区勘探中，曾用两台声波钻机进行钻探，钻孔直径89－250mm，钻孔平均深度90m，最大钻孔深度210m，取得了非常满意的钻探效果。

② 1996年，在美国哥仑比亚British东部的W.A.C.Bennett坝顶出现多处落水洞。此坝为容纳750亿立方码水的Williston水库拦水坝，坝长1.25英里，坝高600英尺，坝宽2600英尺，坝体由土石填筑而成。落水洞的出现预示着土石坝的内部结构已遭到严重侵蚀，大坝一旦决?，水库下游将遭受灭顶之灾。美国政府迅速从世界各地召集来专家，共同研究形成落水洞的原因、估计大坝内部松散区域的范围、确定最佳的补救措施。于是起动了多种方法的大坝全面调查程序，包括非常规地球物理勘查技术、电子锥穿透试验等。

但是，没有一种方法能提供工程师需要的落水洞区域的准确信息。在这种情况下，决定在大坝上钻孔，在大坝上钻探非常危险，原因是一旦通道被打开，随之而来的水流将无法阻止，很快大坝将决?，如果钻探中采用钻进冲洗介质，由于水力压力，可能造成打开的通道破裂。为此，需要采用既能迅速提供连续岩土样，又不使用水或其它形式钻进冲洗液的钻探方法。起初曾采用空气潜孔锤钻进方法，但空气潜孔锤无法穿透深厚的大坝中心。最后，加拿大Sonic Drill公司采用Gus Pech制造公司生产的声波钻机十分顺利地完成了大坝调查钻探任务，施工钻孔15个，最大钻孔深度132m。