礦產資源鉆探施工技術研究

路宏亮

（河南省煤田地質局二隊，河南 洛陽 471000）

我國地大物博，有著廣袤的土地和資源，很多能源相對來說是比較豐富的，其中礦產資源的儲量也較為豐富。但我國的很多可開采礦產資源的所在地的自然環(huán)境和地質條件都較為惡劣，比如干旱缺水、地層急斜、有很多不容易被破壞的大塊石層等，并且有可能還存在著軟硬互層以及礦層自燃等因素造成的破碎帶，開發(fā)難度是很大的，這些都大大增加了鉆探施工的難度。為了進一步了解我國礦井的鉆探施工技術的情況，文章對礦井鉆探施工技術的相關問題進行了研究和分析，希望可以為我國不同區(qū)域礦井的勘探開發(fā)技術以及鉆井工程的順利實施打下良好的基礎。

1 礦井鉆探施工技術的重點和難點

在礦井的鉆探施工過程中，鉆探環(huán)節(jié)比較多、工藝也較為復雜，不管是其中哪一個環(huán)節(jié)出問題都可能會導致能源開發(fā)的失敗。就目前來看，開采失敗的原因有很多都和施工環(huán)節(jié)的不夠嚴密或不夠重視有一定關系，在礦區(qū)的整個勘探環(huán)節(jié)中，施工過程以及施工技術的應用是非常重要的。從目前來看，我國從事礦井鉆探施工的人員多是地質行業(yè)的從業(yè)人員，從業(yè)人員對能源進行鉆探施工顯然是缺少一定的專業(yè)性。

在礦井鉆探施工過程中還面臨著以下一些問題：第一，目前礦井的主要設備較為匱乏。這是因為一部分礦井在鉆探時的口徑要求的都較大，需要使用的相應的鉆井設備也就有了較高的要求，如2000m的水源鉆機、小型石油鉆機等較為專業(yè)的鉆井設備，但目前仍有一些勘探隊伍缺少這種設備。第二，施工過程中能夠用于礦井鉆探的管材欠缺。如相應的鉆具、鉆桿或套管等。第三，我國對于清潔能源的開發(fā)和利用現在還不是很廣和很多，所以對于相關的專業(yè)技術人員的培訓也還不夠。第五，固體礦產資源轉化成清潔型能源是近些年新開發(fā)出來的新型的、潔凈的一種替代能源，因為對其的利用和開發(fā)還不夠，也導致在對礦氣儲存層的保護上還缺乏謹慎和嚴密的流程和工藝。

2 清潔能源鉆探施工技術的工藝要點

（1）鉆進方法。我國現在在很多能源的勘探開發(fā)上所使用的鉆探方法是以垂直井抽取為主的。對于清潔能源開發(fā)所采用的也同樣是垂直井抽取為主，鉆進方法則也是較為常規(guī)的鉆井方法，也就是常用的以泥漿為循環(huán)介質的旋轉鉆進方式，這種鉆進方法是比較常見的，也是在很多能源開發(fā)或者是氣體開發(fā)中應用比較廣泛的。但目前也有部分礦井在鉆進施工中使用了較為先進的空氣旋轉鉆進的方法，這種方法和現在所使用的常規(guī)的鉆進方法相比。

（2）井身結構。通常情況下，清潔能源的生產井主要采用二級井身結構：一開（Φ311mm井眼＊Φ244mm表層套管）+二開（Φ215mm井眼＊Φ139mm生產套管）。在復雜的地層條件下，則主要采用三級井身結構：一開（Φ444mm井眼＊Φ339mm表層套管）+二開（Φ311mm井 眼＊Φ244mm技術套管）+三開（Φ215mm井眼＊Φ139mm表層套管）。

（3）鉆井設備?，F在很多勘探工程中所使用的水源鉆機、小型鉆機以及全液壓礦層鉆機等，這些鉆機在使用起來是較為靈活的，可以根據井眼的尺寸和實際的開采情況來選擇。在二開工程中，所采用的鉆井設備也是一些較為常用的設備，比如如果是Φ152.4mm的小井眼的井，在鉆進時可以采用2000m水源鉆機或SPS200X型地熱、水井鉆機等國產鉆機，這些鉆機相對來說，不僅設備組合數量較少，并且易于搬遷，更重要的是鉆井的效率并不比一些大型的機械設備效率低，因此，這些鉆機多好用于山地或者丘陵地區(qū)的礦井的鉆探工程中。

（4）鉆具組合。我國清潔能源生產井所采用的鉆具組合及結構如下：Φ311mm或Φ215mm牙輪鉆頭+Φ178mm鉆鋌6根+Φ127mm鉆桿+Φ133mm方鉆桿。

所研究的參數井及取芯鉆具組合如下：Φ215mm取芯鉆頭+Φ178mm繩索半合管取芯鉆具+Φ178mm鉆鋌6根+Φ127mm鉆桿+Φ133mm方鉆桿，鉆頭選用的均是PDC取芯鉆頭、合金取芯鉆頭或者是金剛石取芯鉆頭。

3 礦井鉆探施工技術對策研究

（1）做好表層的防斜打直工作。在很多鉆井施工的過程中，防斜打直工作一直是一個非常重要的部分，也是鉆井施工中的一個難題。一定要做好表層的防斜打直工作。主要方法就是在開孔鉆進時鉆鋌未接完前必須吊打，特別是在黃土層和石板層的過渡帶一定要做好吊打防斜，不要留下任何可能的隱患。

（2）做好防漏堵漏工作。①堵漏的原則。礦井的勘探施工中如果因為施工的不慎出現了漏層等情況，必須要進行堵漏工作。一般，堵漏要遵循以下幾個原則：第一，不管是什么類型的堵漏材料都應該要能夠完全的進入到漏失地層的各個孔隙或縫隙中；第二，不管在什么樣的壓力條件下，都要達到封漏的結果；第三，經過堵塞的漏失層，在對其進行鉆進時，必須要能夠經受得住井筒液柱的壓力，不會因為壓力過大而再次形成漏失；第四，對井內液面大于200m、放空段大、位置明確的漏層，如果注水泥3次以上形不成水泥塞的漏失層建議采用清水強鉆或者是下套管封堵。②堵漏的技術工藝。通常如果是在一開鉆進工作中出現了漏失層，會多采用麥草秸、鋸末或者復合堵漏劑進行封堵，在必要時采用膠泥、麥草秸充填擠壓方式封堵。然后在做出判斷之后，再對其進行堵漏工作，一定要選用適合的堵漏材料；先采用封堵小尺寸縫隙的橋堵劑配制堵漏稠漿送入井內堵漏，如果未回復循環(huán)可以根據第一次堵漏情況判斷漏層縫隙為第二次橋堵劑尺寸的選擇提供依據。

（3）做好鉆頭的防泥包工作。目前，我國部分礦井鉆探施工二開優(yōu)先選用的是PDC鉆頭。在使用PDC鉆頭時，很容易出現鉆頭被泥包的情況，一定要采取相應措施防止PDC鉆頭泥包。①鉆井泵排量要盡量大，鉆頭噴嘴壓降要真，射流沖擊力要大；②鉆井液要盡量維持較低的粘切力和密度；③在較軟地層鉆進要有意識控制機械鉆速，增加鉆井液井底漫流沖洗時間；四，接立根前充分循環(huán)，接立根后在允許范圍內盡量提鉆具同時開泵，然后轉動鉆具緩慢下放探至井底，切不可快速下放至井底。