我國(guó)鉆井法鑿井施工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

鄭翔鰨

摘要：鉆井法鑿井作為立井井筒施工的特殊鑿井重要工法之一，在我國(guó)的礦井建設(shè)中起著非常重要的作用。本文簡(jiǎn)要介紹了我國(guó)近年來鉆井法在設(shè)備和施工工藝、井壁設(shè)計(jì)等方面的改進(jìn)和提高，并對(duì)鉆井法施工工藝進(jìn)行了分析，對(duì)目前鉆井工藝存在的不足之處提出了個(gè)人的看法和思路。

關(guān)鍵詞：鉆井法鑿井；泥漿處理

Abstract: the method of vertical well drilling as a cut of the construction of the shaft well cut one of important special method, the mine construction in our country play a very important role. This paper briefly introduces the drilling method in recent years in China in the equipment and construction technology, sidewall design improvement and enhancement, and to drilling method construction technology for the analysis of drilling technology at present the deficiency of puts forward personal view and thinking.

Key words: cut well drilling method; Mud treatment

中圖分類號(hào)：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：一、概述

鉆井法鑿井作為立井井筒施工的特殊鑿井重要工法之一，在我國(guó)的礦井建設(shè)中起著非常重要的作用。它具有地層適應(yīng)性強(qiáng)，安全、質(zhì)量好、機(jī)械化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、造價(jià)低、節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。因此在中國(guó)的立井井筒建設(shè)中得到了廣泛推廣應(yīng)用，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

二、鉆井法鑿井施工技術(shù)的發(fā)展過程及現(xiàn)狀

1、鉆井設(shè)備：

1.1鉆井設(shè)備的發(fā)展過程

在我國(guó)鉆井法鑿井40多年的發(fā)展過程中，鉆井設(shè)備的發(fā)展大體可分為三個(gè)階段：

第一、1963～1973年石油設(shè)備配套的鉆井機(jī)鉆井階段；

我國(guó)鉆井法鑿井從上世紀(jì)50年代開始研究，中間試驗(yàn)立井鉆井機(jī)ZZS-1在原ZJ-130型石油鉆機(jī)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了配套和改造。絞車Y2-4-5型，原為柴油機(jī)機(jī)拖動(dòng)改為用交流電動(dòng)機(jī)（功率180kW），轉(zhuǎn)盤Y7-520-2型，原為柴油機(jī)機(jī)拖動(dòng)改后用100kW直流發(fā)電機(jī)組拖動(dòng)。

第二、1973～1982年為使用專用鉆井機(jī)階段；

由于鉆井法鑿井適應(yīng)性好，從而得到了迅速的推廣，鉆井設(shè)備也不斷增加，在ZZS-1型鉆井機(jī)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)又陸續(xù)研制了MZ-Ⅰ，MZ-Ⅱ和YZ-1型鉆井機(jī)，但仍不能滿足工程的需要，故又設(shè)計(jì)制造了專用鉆井機(jī)，這些鉆機(jī)在性能上大大提高，最大提升力可達(dá)3200KN，扭矩可達(dá)294 KN·m。鉆井深度大大提高到300～508m不等；鉆井直徑φ4.1m～φ9.0m。第三、1982～至今為鉆井設(shè)備和工藝逐步完善和提高階段。

隨著鉆井設(shè)備的不斷更新和新技術(shù)新工法的應(yīng)用，鉆井法鑿井技術(shù)得到了極大地發(fā)展。在此階段，我國(guó)引進(jìn)了德國(guó)WIRTH公司生產(chǎn)的L40/800鉆井機(jī)，此鉆機(jī)由于安裝簡(jiǎn)便，操作方便，鉆進(jìn)速度快，很快被推廣應(yīng)用。在進(jìn)入21世紀(jì)后，為適應(yīng)煤礦井筒建設(shè)的需要，中煤特殊鑿井（集團(tuán)）有限責(zé)任公司對(duì)AS-9/500型、L40/800型鉆機(jī)進(jìn)行了改造，使其在鉆井直徑、提升能力、扭矩、控制系統(tǒng)方面得到了很大地提高。同時(shí)從2004年開始，著手研制能力更大的新型鉆機(jī)。先后研制出AS-12/800型鉆機(jī)、AD120/900型鉆機(jī)和AD130/1000動(dòng)力頭型鉆機(jī)。鉆機(jī)在性能上大大提高，最大提升力可達(dá)7000KN，扭矩可達(dá)600KN·m，鉆井深度可達(dá)1000m，鉆井直徑φ13m。在些階段共鉆煤礦井筒51個(gè)，最大鉆井直徑10.8m，最大鉆井深度660 m，井壁最大厚度為1000mm，混凝土最大標(biāo)號(hào)為C75，成井最大直徑8.3m，全斷面鉆進(jìn)最大直徑7.7m，創(chuàng)造了一鉆成井施工工藝。其中井深超過400m的井筒有18個(gè)。

1.2立井鉆井法施工設(shè)備的研究方向

在中國(guó)的新井建設(shè)中，尤其在山東、安徽、河南、河北等省，新建礦井的煤層都處于600m以上、甚至達(dá)到800m深厚表土地層的覆蓋之下，井筒建設(shè)深度更達(dá)1000米以上，井筒建設(shè)面臨著穿越深厚不穩(wěn)定表土地層的現(xiàn)實(shí)問題。2、鉆井工藝：

2中國(guó)鉆井工藝的發(fā)展過程

在鉆井工藝的發(fā)展上，中國(guó)也先后經(jīng)歷了這幾個(gè)階段：

初期研究階段：采用以“轉(zhuǎn)盤拖動(dòng), 減壓鉆進(jìn); 一次超前, 分級(jí)擴(kuò)孔, 泥漿護(hù)壁, 反循環(huán)洗井,井場(chǎng)預(yù)制井壁懸浮下沉, 壁后充填水泥漿固井（外管）”為基本內(nèi)容的施工工藝。

穩(wěn)定發(fā)展階段：在初期階段的基礎(chǔ)上，采用了以抱鉤升降、轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)無級(jí)調(diào)速, 恒鉆壓自動(dòng)給進(jìn),鉆進(jìn)參數(shù)控制臺(tái)面自動(dòng)顯示, 集中操作和超聲波測(cè)斜等一系列先進(jìn)技術(shù)為內(nèi)容的施工工藝。

逐步提高階段：在穩(wěn)定發(fā)展階段的基礎(chǔ)上，采用油缸升降、動(dòng)力頭旋轉(zhuǎn)無級(jí)調(diào)速，PLC控制，并級(jí)鉆進(jìn)，漂浮充填，鉆井泥漿固化處理等先進(jìn)工藝，加大了鉆機(jī)的能力，提高了鉆井速度，減少了輔助作業(yè)時(shí)間，提高了鉆井效率。

根據(jù)我國(guó)鉆井法施工多年的發(fā)展歷程，我們知道影響鉆井法發(fā)展的主要問題有：⑴、綜合成井速度；⑵、巖石鉆進(jìn)問題；⑶、環(huán)保問題。

綜合以上問題，我們已經(jīng)開展了一定的研究工作，特別是在泥漿固化處理的研究上取得了可喜的成績(jī)，目前泥漿固化處理技術(shù)已經(jīng)得到了推廣應(yīng)用，解決了鉆井法施工的環(huán)保問題。所以在中國(guó)制約鉆井法發(fā)展最根本的問題是綜合成井速度問題。要解決好以上問題，作者認(rèn)為必須要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：①、鉆機(jī)及輔助設(shè)備的能力；②、巖石鉆進(jìn)鉆具的研制；③、泥漿循環(huán)能力和效率的問題。

三、鉆井法鑿井施工技術(shù)的前景展望

鉆井法施工技術(shù)的發(fā)展方向是以國(guó)內(nèi)外立井井筒建設(shè)的需求為前題。目前國(guó)內(nèi)立井井筒建設(shè)主要的需求是以深度在700m以上、軟巖鉆進(jìn)、大直徑、快速成井為主要特征。針對(duì)這些需求，鉆井法施工目前主要要解決好深井支護(hù)的基礎(chǔ)理論、巖石快速鉆進(jìn)技術(shù)、大斷面鉆井高效洗井技術(shù)、特大型鉆井機(jī)等的研究。四、結(jié)語

四、結(jié)語

鉆井法鑿井作為一種立井井筒施工的特殊鑿井重要工法，在我國(guó)經(jīng)過長(zhǎng)期研究發(fā)展，其技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)的程度，但為了適應(yīng)新形勢(shì)下井筒建設(shè)的需求，其技術(shù)仍有許多需要進(jìn)行提高和發(fā)展的地方，我相信，通過我國(guó)廣大鉆井施工技術(shù)人員的共同努力，鉆井法鑿井技術(shù)一定會(huì)很快得到進(jìn)一步的提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 洪伯潛，特殊鑿井技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展與前景[J].中國(guó)煤炭,2000,26(4):5～8.

[2] 蔡鑫，加快煤礦深井鉆井法施工的探討，2007年全國(guó)礦山建設(shè)學(xué)術(shù)會(huì)議文集，西安地圖出版社 主編 周興旺等3~5.

[3] 胡紹龍,姚直書，淺析深厚沖積層鉆井法鑿井的關(guān)鍵技術(shù)[J]，煤炭工程2005， 12（32～34）.