提高煤田超深孔的裸孔鉆探施工效率

創(chuàng)新者：牛 欣

提高煤田超深孔的裸孔鉆探施工效率

創(chuàng)新者：牛 欣

河北省平原區(qū)過去施工的煤田孔事故較多，尤其是裸孔施工，成孔率低。經(jīng)過多年摸索，總結(jié)出適合煤田超深孔裸孔施工的鉆具組合、鉆探工藝和泥漿配比，既可縮短施工周期，又可節(jié)省資金，對今后煤田超深孔裸孔的施工具有一定的指導意義。

大城勘查區(qū)k23-3地質(zhì)孔位于大城縣境內(nèi)，施工地覆蓋層（第四系和新近系）厚約1000m，煤系地層厚約300m，鉆孔設(shè)計深度1270m，終孔層位12煤下15m，目的是查明該區(qū)地層層序及山西組、太原組煤層的賦存情況等。該孔于2014年4月24日開鉆，至2014年5月19日竣工，歷時26天，完成鉆探工程量1246.66m（0～960m無芯鉆進）。達到了設(shè)計目的、終孔頂角3.6°、鉆孔綜合質(zhì)量評級為甲級，刷新該區(qū)單孔鉆效記錄。

設(shè)備及鉆具組合，

鉆探設(shè)備

TXJ-1600型鉆機，TBW250/40型泥漿泵1臺，6135柴油機1臺，22.5m四角塔，JSN-2C旋流除砂機1臺，攪拌機1臺等。

鉆進技術(shù)參數(shù)

鉆孔結(jié)構(gòu)

0～1010m（新生界）采用直徑為113mm 的孔徑，在見基巖后采用94mm孔徑。

技術(shù)參數(shù)

根據(jù)巖石結(jié)構(gòu)、硬度及所施工地區(qū)的地層特征，使用不同的取芯參數(shù)，本區(qū)松散層一般用低鉆壓、高鉆速，大泵量；基巖加大鉆壓、降低轉(zhuǎn)速和泵量；取煤層時，加大鉆壓、降低鉆速和泵量（表1）。

表1　取芯參數(shù)

鉆具組合

0.00～1010m為φ89mm六方主動鉆桿+ φ68mm鉆鋌+φ50mm鉆桿+φ113mm鉆頭；1010～1246.66m采用φ89mm六方主動鉆桿+ φ68mm鉆鋌+φ50鉆桿+φ94mm取芯鉆頭（或φ75mm取煤器）。根據(jù)本區(qū)的地層情況，采用聚晶復(fù)合片鉆頭為主，以硬質(zhì)合金鉆頭鉆進為輔。

泥漿的配比及性能

泥漿配制：膨潤土10～20％+純堿（Na2CO3）0.6～0.8％+聚丙烯腈鈉鹽（Na-HPNN）0.1～0.15％ +聚丙烯酰銨（PHP）0.01～0.03％，在鉆進過程中，依據(jù)泥漿的黏度，陸續(xù)加入適量的聚丙烯酸甲（KPAM）或廣譜護壁劑（CSP）。

泥漿性能：黏度22～26S，比重1.15～1.2，失水量≤12ml/30min，PH 值9～10，泥餅0.6～1.0mm，含沙量＜4％。

施工工藝及管理。

根據(jù)施工設(shè)計，鉆機采用113mm鉆頭，開鉆后逐漸增加φ68mm鉆鋌，最多增至6立根（每立根約長17m），當鉆深增至1000m以上時，逐步拆撤加重鉆鋌，至終孔時保留2～3加重立根鉆具（鉆鋌），減輕鉆具扭矩力，同時使上下鉆具提升時間縮短，效率提高。鉆鋌重量應(yīng)大于孔底所需鉆壓的三分之一，中性點落在鉆鋌上，使上部鉆桿處于拉伸狀態(tài)。

松散層鉆進采取少取勤上原則，泥漿泵采取二檔，減少水量，特別是砂層，鉆速降至75（r/min），減少鉆頭對巖芯的破壞，保證采取率。換層時必須合理調(diào)節(jié)鉆進參數(shù)，軟變硬時，適當降低鉆壓，增大轉(zhuǎn)速，減小泵量，等鉆進1～2m后使用該地層所用的鉆壓；當硬變軟時，適當減小鉆壓，降低轉(zhuǎn)速，增大泵量。

在鉆進過程中，堅持雙人看車 加強判層，三班班長都做到了鉆探工藝的統(tǒng)一（鉆壓、泵量、轉(zhuǎn)速、泥漿等）。對一個地層較熟悉的勘探區(qū)，在非煤系地層段就是鉆孔搶進尺、抓效率的時候，鉆進中判好層位加長回次進尺，有把握的取好巖芯，確保巖芯采取率和保障下回次進尺效率。各班堅持不進尺就上鉆的原則，絕不打懶鉆。到煤系地層地質(zhì)人員及時分析巖芯，結(jié)合以往見、打煤的經(jīng)驗準確判好煤層位置，準確下見煤預(yù)告書，不跑空鉆。進入煤系地層后嚴格按照見軟就上鉆的原則，確保見煤的精確計時打煤采用雙管單動取煤器，有效地保證了煤芯的采取率。

鉆機各班能堅持嚴格執(zhí)行“四檢查”（開鉆前檢查，孔內(nèi)重大事故處理后檢查，上下鉆具時檢查，備鉆具時檢查）、“三不下”（鉆桿磨損超過規(guī)定不下，絲扣不合格不下，鉆桿彎曲不下）、“兩準備”（做好備用鉆具的準備，上班為下班做好準備）”的規(guī)程。各班人員做到“三看”（看拉力表和進尺速度，看泵壓表和井口上水情況，看皮帶跳動和水腦袋情況）、“兩聽”（聽機器運轉(zhuǎn)聲音和孔內(nèi)震動聲音）、一及時（發(fā)現(xiàn)異狀及時處理）。為安全生產(chǎn)起到了重要的作用。

設(shè)備有專（兼）職維修工保養(yǎng)、維修設(shè)備，勤檢查，每趟上鉆都要進行機械注油，確保機械正常運轉(zhuǎn)。并指定小班副班長負責機械的日常維護保養(yǎng)，避免設(shè)備故障影響鉆進。

總之，合理的鉆具組合、泥漿配制是完成地質(zhì)任務(wù)的基礎(chǔ)，加之有效的管理，才能達到安全、高效、高質(zhì)量的目標。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.15.035