煤田地質(zhì)鉆探中水敏性地層護壁問題及解決方式分析研究

■王建忠

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊甘肅平?jīng)?44000）

煤田地質(zhì)鉆探中水敏性地層護壁問題及解決方式分析研究

■王建忠

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊甘肅平?jīng)?44000）

為了滿足市場大量的用煤需求，需要在不同地區(qū)實施鉆探工程，為地下煤炭資源的有效開采提供可靠的保障。鉆探工程對于相關(guān)的工藝生產(chǎn)技術(shù)要求較高，技術(shù)人員在具體的操作過程中應(yīng)該充分考慮各方面的影響因素，最大限度地提高鉆孔質(zhì)量，增強鉆探工程的實際作用效果。目前煤田地質(zhì)鉆探中水敏性地層護壁問題較為嚴(yán)重，主要是鉆探區(qū)域的地層比較復(fù)雜，降低了相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的使用效率。針對這些客觀存在的問題，采取有效措施及時解決相關(guān)的問題，可以提高煤田的開采效率。

鉆探工程 煤炭資源 水敏性 護壁 鉆孔質(zhì)量 問題

為了挖掘出更多的地下煤炭資源，最大限度地滿足人們的用煤需求，需要通過鉆探工程尋找更多的煤田，擴大煤炭資源的來源范圍。在具體的鉆探過程中，由于各種客觀存在因素的影響，專業(yè)的鉆探設(shè)備在實際的應(yīng)用中很難達(dá)到預(yù)期的作用效果。煤田地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜，鉆探設(shè)備使用前首先應(yīng)該對地層進(jìn)行必要地分析，找出相關(guān)的影響因素，制定出可靠的解決措施，提高能源的利用效率。煤田地質(zhì)鉆探中水敏性地

層護壁問題的存在，客觀地影響了煤田的開采效率，縮短了鉆探工程相關(guān)設(shè)備的使用壽命。

1　煤田地質(zhì)鉆探中水敏性地層護壁問題分析

結(jié)合目前我國煤田開采、生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀，可知我國煤炭資源形成時間存在著一定的差異性。一般情況下，上古生代石炭紀(jì)形成了一定數(shù)量的煤層，實際應(yīng)用中形成了一定的規(guī)模。

除此之外，我國的主要成煤期也與二疊紀(jì)有關(guān)。它的運動方式主要是以海西運動為主，對于煤炭資源的質(zhì)量帶來了可靠地保障。大約為二百五十萬年前，受到印支運動的影響，我國的煤炭資源逐步地被開采，此時的時代稱為中生帶三疊紀(jì)。處于這些時間范圍的煤炭資源沉淀量較多，地質(zhì)條件也相對比較復(fù)雜，對于先進(jìn)鉆探技術(shù)的要求非常高。同時，隨著能源消耗量的加大，在煤田勘察的過程中鉆孔深度直接影響著煤田的生產(chǎn)效益。

這些問題主要表現(xiàn)在：

（1）鉆孔質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，鉆孔深度超出了相關(guān)條例規(guī)定的范圍；

（2）破壞了煤田地層的穩(wěn)定性，加大了施工難度；

（3）施工流程復(fù)雜，相關(guān)的操作很容易加大安全事故發(fā)生的幾率；

（4）由于各種客觀存在因素的影響，導(dǎo)致測井工作面臨著眾多困難，影響了煤炭資源的生產(chǎn)效率。

相關(guān)的研究資料表明，鉆探工程施工中技術(shù)人員對于地層條件的不了解，無法理解鉆探工藝流程，很容易給鉆探工程埋下重大的安全隱患。一些鉆探工程主要采用的是普雙鉆進(jìn)和繩索取芯鉆進(jìn)。但是繩索取芯工藝在鉆進(jìn)中很容易出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象,破碎地層,加大了施工難度。這種狀態(tài)下容易出現(xiàn)卡鉆、埋鉆、鉆桿折斷、打撈內(nèi)管不成功、提大鉆事故等現(xiàn)象。

2　煤田地質(zhì)鉆探中地層的復(fù)雜性

煤田地層的地質(zhì)條件復(fù)雜，加大了鉆進(jìn)工藝的技術(shù)難度。這些地層主要為沉積巖層，整體的構(gòu)造復(fù)雜，存在的影響因素較多。有些地層稱為力學(xué)不穩(wěn)定性地層；這類地層為構(gòu)造中所受應(yīng)力不平衡。一旦鉆穿原有的平衡狀態(tài),加之受上部覆蓋層重力的作用,使孔壁產(chǎn)生垮塌、掉塊的現(xiàn)象。其它的為水敏性地層(如頁巖、泥巖),在沖洗液和鉆具的作用下,容易發(fā)生掉塊,當(dāng)泥質(zhì)成份偏高時,鉆進(jìn)這類地層會造成孔壁膨脹縮徑,孔壁剝落超徑等現(xiàn)象。常見失穩(wěn)地層:（1）地應(yīng)力不平衡地層；（2)塑性和流變性頁巖地層；（3）裂隙較發(fā)育地層；（4）水敏性地層。

這些地層復(fù)雜性的原因是多方面的，既有自然方面的影響因素，也有人為的影響因素。技術(shù)人員通過對鉆探中水敏性地層護壁破碎地層的分析，發(fā)現(xiàn)鉆探工程施工中泥漿比例成分及泥漿粘度的加大，造成了明顯的卡鉆問題。這些不合理的操作行為，使得煤田地層鉆探中水敏性問題的更加突出。由于煤田地層主要是由細(xì)粒砂巖、含礫砂巖、砂礫巖等組成的。這些粘土的礦物組成成分差異性較大，和水混合時產(chǎn)生的膨脹系數(shù)有著明顯的差別。這種狀態(tài)下常規(guī)的鉆進(jìn)方式使用中將會存在著很多的問題。

3　煤田地質(zhì)鉆探中水敏性地層護壁問題有效解決的研究

水敏性地層護壁問題的存在，影響著煤田地質(zhì)鉆探效率。為了使這類問題得到有效地解決，施工人員需要改進(jìn)相關(guān)的鉆探設(shè)備，選用更為先進(jìn)的鉆進(jìn)工藝，增強鉆孔質(zhì)量，降低孔內(nèi)事故的發(fā)生率。復(fù)雜地層中鉆進(jìn)存在的問題很多，常規(guī)的方式無法徹底地消除這些問題帶來的影響。因此，只有改進(jìn)相關(guān)的生產(chǎn)工藝，利用可靠的技術(shù)手段深入地分析水敏性地層護壁問題產(chǎn)生的原因，才能有效地提高煤田的開采效率。

煤田地質(zhì)鉆探水敏性地層中鉆進(jìn)通過抑制粘土的膨脹性,才能順利鉆進(jìn)。在此類地層中鉆進(jìn),由于粘土的膨脹性,使用水泥膠結(jié)此類地層,往往發(fā)生水泥不凝固或水泥凝固后掃孔發(fā)生找不到原眼。主要在于粘土的膨脹系數(shù)不同,導(dǎo)致水泥沒有達(dá)到完全凝固的狀態(tài)時,粘土膨脹系數(shù)不斷地最大,造成了鉆探孔的偏差。為了避免這些問題的出現(xiàn)，技術(shù)人員應(yīng)該在這類鉆進(jìn)此類地層中做到：增加泥漿比重,減小泥漿失水量,加入K+,在孔壁形成一層致密的泥皮,抑制粘土的吸水膨脹。由于K+穩(wěn)定頁巖地層,抑制井壁坍塌,同時有降粘和降濾失的作用,降濾失的同時能形成薄而致密的泥餅,可減少壓差卡鉆。除此之外也可以采用磺化瀝青+植物膠的相關(guān)措施。當(dāng)前煤田鉆探的合同價款偏低,對于鉆孔質(zhì)量要求不高時，可以采取這種方案。

4　結(jié)束語

煤田地層鉆探工程施工的過程中，由于地層的復(fù)雜性，導(dǎo)致鉆孔質(zhì)量出現(xiàn)了較大的問題，影響著煤田的開采效率。鉆探中水敏性護壁問題產(chǎn)生主要與不同粘性土與水接觸過程中產(chǎn)生的膨脹系數(shù)有關(guān)。這些問題的有效解決，需要改進(jìn)鉆進(jìn)工藝，利用新技術(shù)的優(yōu)勢增強工程施工質(zhì)量，降低水敏性地層相關(guān)問題的發(fā)生率。

[1]鄢泰寧,胡繼良.地質(zhì)鉆探技術(shù)與應(yīng)用研究 [J].地質(zhì)學(xué)報,2013,(11).

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[4]周輝.當(dāng)前煤田地質(zhì)鉆探技術(shù)存在的問題與應(yīng)對策略 [J].城市地理,2015,(02).

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-222-1

王建忠（1968～），男，畢業(yè)于陜西煤校，工程師，研究方向為地質(zhì)鉆探方面。