甘肅省阿克塞平達坂煤礦鉆探施工技術(shù)

何玉云，姚澤洪，王文林，曹學斌

(寧夏核工業(yè)地質(zhì)勘查院，寧夏 銀川　750021)

?

甘肅省阿克塞平達坂煤礦鉆探施工技術(shù)

何玉云，姚澤洪，王文林，曹學斌

(寧夏核工業(yè)地質(zhì)勘查院，寧夏 銀川750021)

甘肅省阿克塞平達坂煤礦區(qū)地層較復雜，巖層破碎，且存在水化膨脹的泥巖及凍土層，易縮徑及坍塌，施工難度較大。針對該礦區(qū)地層特點，從鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進參數(shù)及沖洗液等方面采取相適應的施工工藝及技術(shù)措施，取得了良好的效果。

鉆探；繩索取心；沖洗液；凍土層；煤礦

1　工程概況

平達坂煤礦位于甘肅省酒泉市阿克塞哈薩克族自治縣小哈爾騰地區(qū)，設計孔深250～280 m，鉆探工作量1 600 m。

施工地區(qū)海拔高度為3 750～4 350 m，平均海拔高度為4 200 m。礦區(qū)屬高寒半干旱氣候，嚴寒且變化無常，年平均氣溫低于6 ℃，年平均降水量100 mm。

2　區(qū)域地質(zhì)及礦區(qū)地層簡況

2.1區(qū)域地質(zhì)概況

平達坂煤礦位于秦祁昆造山系中-南祁連弧盆系黨河南山-拉脊山蛇綠混雜巖帶，其上發(fā)育北西走向的中-新生代斷陷盆地，屬于祁連褶皺帶陽康復向斜察汗鄂博圖嶺褶斷；西南為南祁連巖漿弧，北東為中祁連巖漿弧。受黨河南山-拉脊山蛇綠混雜巖帶的控制，區(qū)內(nèi)大部分斷裂構(gòu)造為北西向逆斷層，少部分為近東西向逆斷層和北東向性質(zhì)不明斷層。

2.2礦區(qū)地層簡況

該地區(qū)之前未進行過鉆探施工，因此礦區(qū)沒有可供參考的鉆孔技術(shù)總結(jié)和詳細的地質(zhì)資料。根據(jù)本次施工獲得的巖心資料，總結(jié)了該礦區(qū)地層巖性，詳見表1。

3　礦區(qū)鉆進難點

(1)存在較多破碎帶，孔壁易掉塊及坍塌；

(2)部分泥巖孔段存在縮徑現(xiàn)象，導致鉆具無法旋轉(zhuǎn)及上提鉆具遇阻；

表1　礦區(qū)地層巖性

(3)砂巖和礫巖層段存在大量水平裂縫，易發(fā)生泥漿漏失；

(4)煤層頂?shù)装宕嬖诤刑烊粴馑衔锏膬鐾翆樱瑢е履酀{性能惡化。

4　鉆探技術(shù)措施及工藝

4.1鉆孔結(jié)構(gòu)

采用CSD500C全液壓巖心鉆機進行施工，共完成鉆孔6個。由于鉆孔結(jié)構(gòu)相同，本文僅以ZK-1孔為例，介紹其鉆孔結(jié)構(gòu)，詳見圖1。

4.2鉆孔鉆具組合

采用金剛石繩索取心鉆進工藝，鉆孔鉆具組合見表2。

表2　MZK23-2孔鉆具組合表

4.3鉆進技術(shù)參數(shù)

不同開次鉆機鉆進參數(shù)見表3。

表3　不同開次鉆進技術(shù)參數(shù)

4.4沖洗液配制與維護

采用無固相沖洗液鉆進，鉆進過程中根據(jù)地層變化情況對沖洗液配方進行調(diào)整。

4.4.1不同地層的沖洗液配方及性能

(1)正常鉆進時，沖洗液配方為：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.15%～0.3%高黏纖維素+0.5%～0.8%植物膠+0.3%～0.5%無熒光潤滑防塌劑。沖洗液性能：密度1.02～1.04 g/cm3，漏斗黏度17～20 s，濾失量20～30 mL。

(2)鉆遇泥巖縮徑地層時，提高沖洗液的抑制性，并降低沖洗液的濾失量。具體配方為：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.3%～0.6%高黏纖維素+0.5%～0.8%植物膠+1%～2%無熒光潤滑防塌劑+5%氯化鉀。沖洗液性能：密度1.03～1.05 g/cm3，漏斗黏度18～23 s，濾失量10～15 mL。

(3)鉆遇凍土層時，向沖洗液中加入氯化鈉，降低沖洗液的凝固點，并抑制凍土層中天然氣水合物分解。具體配方：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.2%～0.5%高黏纖維素+0.5%～0.8%植物膠+1%～2%無熒光潤滑防塌劑+10%～20%氯化鈉。沖洗液性能：密度1.06～1.15 g/cm3，漏斗黏度16～23 s，濾失量15～25 mL。

(4)鉆遇漏失地層時，應向沖洗液中加入惰性堵漏材料，如鋸末、棉籽殼等。具體配方：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.5%～1%高黏纖維素+1%～2%植物膠+0.3%～0.5%無熒光潤滑防塌劑+3%～8%惰性堵漏材料。沖洗液性能：密度1.03～1.10 g/cm3，漏斗黏度25～50 s。

4.4.2沖洗液維護

(1)性能測試

由技術(shù)人員或機長做好對沖洗液性能的測定，每班至少測定2次(鉆遇復雜地層則增加測定次數(shù))。

(2)性能調(diào)整

根據(jù)地表沖洗液性能指標情況以及地層的變化，對沖洗液配方進行調(diào)整。

(3)巖粉清除

按照現(xiàn)場地形盡量增大沖洗液循環(huán)系統(tǒng)的容積，循環(huán)槽長度不小于20 m，沉淀坑不小于3個。保證沖洗液充分被凈化，并及時清除循環(huán)槽中的有害固相。

5　技術(shù)經(jīng)濟效果

在平達坂煤礦鉆探施工中，由于工藝合理，措施得當，2012年5月～8月，1臺鉆機共完成鉆孔6個，累計進尺1 585.45 m，直接經(jīng)濟效益166萬元。各鉆孔施工周期及完鉆孔深詳見表4所示。

表4　各鉆孔施工周期及終孔深度

6　結(jié)語

在甘肅省阿克塞平達坂煤礦鉆探施工中，選用合適的鉆孔結(jié)構(gòu)設計，采用金剛石繩索取心鉆進工藝，選擇合理的鉆進參數(shù)，提高了鉆進效率，降低了施工成本。

通過本次小口徑鉆探施工，積累了以下一些經(jīng)驗，以期對今后的小口徑鉆探施工有所指導。

(1)由于礦區(qū)地層存在一定的縮徑，在鉆進過程中應降低泥漿濾失量并提高泥漿抑制性能，防止泥巖水化膨脹引起縮徑對正常鉆進造成不利影響。

(2)在凍土層鉆進時應向沖洗液中加入氯化鈉，將沖洗液轉(zhuǎn)化成低溫沖洗液，從而抑制天然氣水合物分解。

(3)該地區(qū)常年氣溫較低，海拔較高，施工過程

中需注意人員健康的防護。

[1]張春波，劉峰.中國繩索取心鉆探技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，1996,(4):47-49.

[2]王正浩.繩索取心技術(shù)在陜西彬長礦區(qū)楊家坪井田煤層氣勘探中的應用[J].中國煤田地質(zhì)，2010,22(增刊)：126-163.

[3]王勝，陳禮儀，張永勤. 無固相低溫鉆井液的研制——用于青藏高原永凍層天然氣水合物的鉆探[J].天然氣工業(yè)，2009,29(6):59-62.

[4]許貢，丁團峰，石奎，等.煤層氣井堵漏技術(shù)[J]. 吐哈油氣，2005,10(1):54-56.

[5]魯玉慶.對煤田鉆探繩索取芯鉆進工藝的探討[J].煤炭技術(shù)，2008,27(4):46-48.

[6]鄢捷年．鉆井液工藝學[M]．山東:中國石油大學出版社，2001.

2015-10-16

何玉云(1982-)，男(回族)，寧夏中衛(wèi)人，寧夏核工業(yè)地質(zhì)勘查院助理工程師，石油工程專業(yè)，主要從事巖心鉆探和繩索取心泥漿研究工作，E-mail: heyuyun2010@126.com。

P634.5

A

1009-282X(2016)04-0023-03