大口徑瓦斯抽排放管道井施工技術(shù)總結(jié)

韓金

摘 要：本文結(jié)合黃陵二號礦大口徑瓦斯抽排放井的施工實例，總結(jié)出大口徑瓦斯抽排放井的施工技術(shù)：先進行小口徑先導(dǎo)孔施工，再進行分級擴孔施工。在進行導(dǎo)向孔施工時采用輕壓吊打防斜，陀螺儀測斜或使用無線隨鉆定向儀器，螺桿鉆具定向糾斜，確保鉆孔控制在規(guī)定靶區(qū)以內(nèi)；下套管前在套管端部下下20cm處割大下約45cm的圓孔，用于孔穿杠鋼管提吊，在套管底部加工浮力板，用于增加管體浮力。

關(guān)鍵詞：瓦斯抽排放孔；先導(dǎo)孔垂直度；泥漿選用；套管安裝

中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A

大口徑瓦斯抽排放井是煤礦普遍采用的一種礦山治理行之有效的方法?，F(xiàn)在煤礦企業(yè)單位通過地面施工大口徑瓦斯排放井，解決煤礦生產(chǎn)時出現(xiàn)的突發(fā)事件：例如解決煤礦突水、應(yīng)急抽排等煤礦事故。結(jié)合我公司在黃陵礦業(yè)公司已順利完成黃陵二號煤礦1號、2號瓦斯抽排放井的施工，2號井：完鉆孔徑850mm，井深620m，下入630mm無縫鋼管；1號井完鉆孔徑1130mm，井深620m，下入836mm無縫鋼管；通過兩口井的施工，積累了一定的工程經(jīng)驗，施工的關(guān)鍵技術(shù)包括四方面：①先導(dǎo)孔的垂直度；②鉆井液的選用與凈化；③套管穩(wěn)定性；④合理的套管安放工藝等幾個方面。

一、先導(dǎo)孔井徑垂直度

瓦斯抽排放管道井先施工小口徑的先導(dǎo)孔，再進行分級擴孔。先導(dǎo)孔施工時必須保證鉆孔的垂直。

1.先導(dǎo)孔的施工質(zhì)量及井徑垂直到大口徑瓦斯抽排放鉆孔技術(shù)的關(guān)鍵，先導(dǎo)孔的井底位置決定的實際的中靶位置。一般采用φ127mm鉆桿連接扶正器加加重鉆鋌組合成塔式鉆具進行施工。

（1）先導(dǎo)孔鉆具組合

φ215.9mm牙輪鉆頭+φ214mm扶正器+φ178mm鉆鋌1根（長9m）+φ214mm扶正器（長1.6m）+φ178mm鉆鋌1根（長9m）+φ214mm扶正器（長1.6m）φ159mm鉆鋌10根（長90m）+φ127mm鉆桿+主動鉆桿，鉆鋌總重量在13t左右。

（2）分級擴孔鉆具組合

進行分級擴孔鉆具組合與先導(dǎo)孔孔鉆進相同，只需更換鉆頭和扶正器的類型和規(guī)格，根據(jù)使用的鉆頭大小及鉆頭上鑲嵌的巴掌體大小調(diào)整鉆進參數(shù)。擴孔是轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速控制在60r/min～80r/min范圍內(nèi)；加壓時要逐步加壓，避免憋泵和打到車現(xiàn)象，保證擴孔時的穩(wěn)定性和擴孔進尺效率。

2.防斜、糾斜措施

（1）防斜技術(shù)措施

防斜方法包括合理選用鉆具組合和鉆進技術(shù)參數(shù)，嚴格操作要求，牢牢把住孔斜3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)：安裝、開孔、換徑，主要側(cè)重于以下3方面：

①粗徑鉆具組合：使用φ127mm鉆桿和粗徑鉆具是大口徑擴孔所必須的，有利于大扭矩的傳遞，有足夠的剛度與強度，同時有利于滿足φ216mm導(dǎo)向孔鉆進的需要。

②合理控制鉆壓，采用孔底加壓懸吊式鉆進方法把孔斜控制在最小范圍內(nèi)，本孔采用的防斜技術(shù)，預(yù)計可使鉆孔偏斜率控制在3‰～5‰。

③初級定向鉆孔的技術(shù)：所施工鉆孔基巖段較厚，施工中可根據(jù)井區(qū)地層產(chǎn)狀，利用鉆孔一般逆向地層傾斜偏移的規(guī)律，開孔孔位作一定的位置移動，以保證中靶和減少鉆孔糾偏，使下管更順利，鉆效更高。

（2）導(dǎo)向孔糾偏

導(dǎo)向孔要及時測斜，隨鉆進掌握鉆孔的偏移量，測點段距定為30m～50m，10m一個測點，發(fā)現(xiàn)實際軌跡超出設(shè)計軌道，及時采取螺桿鉆具進行糾斜措施。糾斜時采用隨鉆螺桿定向鉆進技術(shù)，保證在目的層位順利中靶。

二、鉆井液的選用與凈化

根據(jù)施工地區(qū)地層及巖性特點，選擇好鉆井液類型，調(diào)配好其性能，是鉆井過程中井內(nèi)安全的保證。先導(dǎo)井眼施工時將失水量控制在7mL以下，擴眼施工主要要提高鉆井液粘度，主要提高攜帶和懸浮巖屑的能力，鉆井液性能要求選擇和使用為施工大口徑鉆孔關(guān)鍵。

（1）鉆井液的選型

①沖積層段泥漿類型和性能

沖積層段鉆進速度快，由于該孔上部地層黏土層有較強的遇水膨脹現(xiàn)象，在先導(dǎo)孔施工時嚴格控制鉆井液各項參數(shù)：黏度、比重、失水量、含砂量，在配置鉆井液時要適量降失水劑和防塌劑，以確保施工鉆井的順利進行。

②在基巖段施工鉆進和擴孔的鉆井液類型和性能

基巖一般選用低固相聚合物鉆井液，具有屑砂能力強，流變性好，容易配置的特點，可防止上部松軟地層坍塌，泥餅薄且堅韌。泥漿性能見表1。

（2）提高鉆井液凈化，有害固相去除

采用固控設(shè)備凈化鉆井液、人工撈砂和挖沉淀槽沉淀出砂3種方法同步進行，采用固控設(shè)備凈化為主，人工撈砂和沉淀槽為輔，清除鉆井液中的有害固相，保持和穩(wěn)定鉆井液性能的穩(wěn)定，使鉆井液重復(fù)良好的循環(huán)使用。

三、套管穩(wěn)定性

大口徑鉆孔的下入套管。由于口徑大、加工復(fù)雜、套管總是存在橢圓度并且材料也不可能絕對的均勻和無缺陷。兩節(jié)套管在焊接時連接處會因焊接時間長短不一造成薄厚度不同使套管局部厚度不均，因此，套管現(xiàn)場焊接用2～3人對焊，直接對接，將兩根套管放在同一滑道上對接扶正，保證管口合縫同心，確保焊縫密實、牢固，兩管焊接加襯筋，采用與所下置井管的材質(zhì)和厚度相同的鋼板，襯筋長度不小于0.30m，用量根據(jù)管徑和下置深度確定；工作管采用管箍（管箍采用與所下置井管的材質(zhì)和厚度相同的管材）直接對焊接，下部接縫焊牢，上部進管焊縫突出。焊條采用J506焊條。

四、合理的套管安裝工藝

為保證鉆孔的穩(wěn)定，同時防止地下水沿鉆孔滲漏到工作面。大口徑瓦斯抽排孔的下管工序至關(guān)重要。由于套管質(zhì)量大，套管總質(zhì)量超過鉆機提升能力時，因此須采用浮力法增大套管浮力進行下套管作業(yè)。下套管作業(yè)工作要點：

1.在鉆孔施工完成后，下入套管前。首先采用長30m 的Ф836mm 井管探井，探井順利之后轉(zhuǎn)入下套管。

2.采用端部安裝浮力板法：本孔φ836×16mm無縫鋼管重188T，φ超過鉆機的提升能力，因此采用浮力板與提吊方法下管，利用鉆機的提升能力和泥漿的浮力下管。護壁管采用打眼穿杠提吊，工作管采用綁腿提吊。下管前均應(yīng)沖孔和滑孔，采用浮力板時井管下置前應(yīng)準確計算出浮力板的厚度和安裝位置，浮力板位置應(yīng)放在絞車提升能力的80%左右，并在浮力板底部安裝逆向閥門，在井管近底口處打眼，以利下步注漿固管。必須控制下放速度，使套管緩慢地下到目的層位。

3.下套管工作力求快速，因為本孔新地層段有高膨脹粘土層，孔壁護壁困難，為防止鉆孔縮徑。

結(jié)語

相對于小孔徑鉆井施工大口徑瓦斯抽排放管道鉆孔施工的工序比較復(fù)雜，受外界因素影響多。煤礦大口徑瓦斯抽排管道孔施工技術(shù)要求高，難度大，在現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)條件下，根據(jù)技術(shù)要求及地層情況設(shè)計合理的井身結(jié)構(gòu)、成孔工序、鉆井液參數(shù)、鉆進參數(shù)、優(yōu)選鉆頭結(jié)構(gòu)。綜合利用先進的工藝技術(shù)，方能取得鉆孔的成功。

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