陜西長武某礦電纜鉆孔施工技術(shù)研究

李 陽

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊，甘肅 平?jīng)?744000）

所研究區(qū)域礦井坐落在咸陽市長武縣亭口鎮(zhèn)亭南村，礦井生產(chǎn)能力為5.00Mt/a，采用立井開拓方式，布設(shè)主井、副井、進風(fēng)井、回風(fēng)井四個井筒；由于礦井安全生產(chǎn)及集中排水系統(tǒng)需要，決定在中塬風(fēng)井工業(yè)廣場內(nèi)施工2個電纜鉆孔。

1 工程概況

根據(jù)現(xiàn)場施工設(shè)計需求，需從中塬風(fēng)井變電站通過電纜鉆孔新敷設(shè)2回路電纜為二四盤區(qū)集中排水系統(tǒng)供電；3回路電纜為二四盤區(qū)集中泵房3臺抗災(zāi)搶險潛水泵供電。設(shè)計施工2個電纜鉆孔，單孔設(shè)計深度為687.5m，兩鉆孔孔間距為15m，電纜鉆孔工程由我單位組織施工。

1.1 工作量及技術(shù)要求 （見表1）

表1 具體工程量及技術(shù)要求

1.2 地質(zhì)概況

2 施工設(shè)備

2.1 鉆探設(shè)備

為滿足施工需要，選用河北永明地質(zhì)工程機械有限公司生產(chǎn)的GZ-2600、GZ-2000型鉆機，27m加重A型鉆塔，配備石家莊煤礦機械廠生產(chǎn)的TBW-850/5型泥漿泵兩臺和青州榮利石油機械廠生產(chǎn)的RL3NB-350型泥漿泵一臺。

2.2 測斜、定向、糾偏設(shè)備

先導(dǎo)孔測斜采用JDT-5A型陀螺測斜儀進行孔斜測量，采用經(jīng)緯儀和JDT-5A型定向儀進行定向糾偏。先導(dǎo)孔采用5LZ185×7.0和5LZ152×7.0型螺桿鉆具進行定向糾偏鉆進。

3 鉆孔施工

施工工藝選擇：采用泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進施工工藝，先施工導(dǎo)向孔，確保鉆孔落點在設(shè)計靶域范圍內(nèi)，然后分級進行擴孔、下管成井。

3.1 導(dǎo)向孔施工

導(dǎo)向孔選用一徑到底的鉆孔結(jié)構(gòu)，鉆進過程中觀測泥漿消耗量，及時了解各層段泥漿的漏失情況，為下步的鉆孔施工提供依據(jù)；并隨時進行孔斜監(jiān)測，如發(fā)現(xiàn)孔斜有超限趨勢，立即用螺桿鉆進行糾偏。在施工導(dǎo)向孔過程，1、2號電纜鉆孔在上部第四系黃土層分別出現(xiàn)不同程度的漏漿，采用膨潤土稠泥漿進行堵漏，后正常返漿鉆進；導(dǎo)向孔鉆進過程中經(jīng)過測斜及時發(fā)現(xiàn)鉆孔出現(xiàn)多次偏斜情況，采用螺桿鉆具定向糾斜，1、2號孔全孔均糾斜2次，孔底偏斜分為1.178m、0.994m，在有效克服復(fù)雜地層情況下，確保了鉆孔最大偏距不超過1.5m，并為礦方提供了準(zhǔn)確的井底坐標(biāo)。

3.2 擴孔

3.2.1 表土層擴孔

表土段分別采用Φ311mm、Φ580mm、Φ680mm、Φ920mm組合輪擴孔鉆頭進行四級擴孔，用Φ920mm擴孔鉆頭擴孔至設(shè)計孔深（230m）后，下Φ720mm×10mm的表層套管并進行注漿固管。表土段擴孔由于孔徑變大，需要低轉(zhuǎn)速高扭矩，為此選用Φ127mm鉆桿，將兩臺TBW-850泥漿泵并聯(lián)或用一臺RL3NB-350泥漿泵大泵量以提高返漿量，并使用稠泥漿（比重在1.20g/cm3～1.25g/cm3），便于攜帶巖粉，使孔底保持清潔，減少埋鉆事故的發(fā)生，保證鉆孔安全。為防止出新孔，擴孔鉆頭下部帶有導(dǎo)向鉆頭，鉆鋌上部帶有與鉆頭相匹配的扶正器。

3.2.2 基巖段擴孔

表層套管固井侯凝完成后，基巖段用分別用Φ311mm、Φ580mm、Φ680mm組合輪擴孔鉆頭進行三級擴孔至設(shè)計深度，下入Φ480mm×15mm的電纜套管并進行注漿固管成井。在基巖段擴孔過程中，采用Φ580mm、Φ680mm鑲齒擴孔鉆頭擴孔至侏羅系直羅組、延安組灰綠色泥巖，由于孔徑變大該泥巖段細膩、滑面發(fā)育，經(jīng)常出現(xiàn)掉塊，每次提鉆，扶正器、鉆頭上帶上大量掉塊，大者直徑可達半米；為此，我們使用比重1.24g/cm3～1.30g/cm3、粘度25s～35s的稠泥漿；但使用稠泥漿擴孔，巖粉雖然能返上地面，但鉆桿對孔壁擾動減輕，靠近孔壁的泥漿隨著時間的增加變稠，粘性增加失去流動性，最后變成厚泥皮附著在孔壁。每次提鉆孔內(nèi)都有勁，要反復(fù)上下串通才能提上鉆具。

愛思唯爾在提供服務(wù)的同時，在選稿、審稿方面有專家團隊嚴格把關(guān)，堅持保證質(zhì)量、可信度，每年向其投稿的稿件，只有不到三分之一被出版。

4 下管及固井

為確保套管下的安全，下管前先采用優(yōu)質(zhì)泥漿沖孔，再將三根套管焊接，用鉆具送放至孔底進行探孔，確?？變?nèi)無阻擋，再開始正式下管。

4.1 套管下放

4.1.1 表層套管下放

選用的表層套管規(guī)格為Φ72mm0×10mm鋼材Q255B的螺旋鋼管，每孔下入長度230m，重40t，在鉆機和鉆塔允許承載范圍內(nèi)，采用普通的割孔穿管法下放，并進行找正后使用J422焊條焊接下放，保證套管下放垂直。

4.1.2 電纜套管下放

選用的電纜套管規(guī)格為Φ480mm×15mm的無縫鋼管，內(nèi)面用環(huán)氧樹脂噴涂做防腐處理，鋼材Q345B型，每孔下管長度689m，重達117.45t，大于鉆塔承受重量（鉆塔承受重量90t），其底部使用浮力器和支撐裝置，采用割孔穿管法下放，使用502焊條焊接。其中，浮力器用以減輕套管重量，減輕鉆塔承受的重量，確保套管安全順利下放；支撐裝置焊接在浮力器下端，從底部向上0.5m～1m處割1組3個出漿口，用以水泥固管使用。由于浮力器加在套管底端，套管浮力大于重量，為保證套管順利下放，需要向套管內(nèi)加稀泥漿，確保鉆塔承受的重量在安全范圍內(nèi)且能確保套管依靠自身重力安全順利下放，并在套管焊縫處焊接加強肋骨。

4.2 固井

4.2.1 表套固井

表套下放至230m后，扶正套管，下注漿鉆具至孔深215m（距套管底部15m），將套管口用鐵板連同鉆桿接箍焊封，連接閥門、泥漿泵，用泥漿泵循環(huán)泥漿一周，開始注漿工作。注漿前先壓2m3前置液，注42.5R型普通硅酸鹽純水泥漿固管，水灰比0.6:1，每孔用水泥67.4t，注漿后壓頂替液4.2m3頂替鉆桿內(nèi)水泥漿，孔口返漿侯凝，凝固24小時，下鉆沖掃套管底部剩余水泥至230m，檢查焊接、固井止水效果良好。

4.2.2 電纜套管固井

礦井下電纜套管下放至終孔深度689m后，用泥漿、清水將套管灌滿，下鉆將浮力器小盤搗開，循環(huán)泥漿孔口返水，提出鉆具，下注漿鉆具至孔底，焊封套管與鉆孔井口，連接閥門、泥漿泵，循環(huán)泥漿一周。注漿前壓入4m3前置液，每孔注入P.O.42.5R型普通硅酸鹽水泥漿135m3，注漿后壓入適量頂替液，孔口返漿，關(guān)閉閥門，憋壓侯凝，凝固24小時，下鉆沖掃套管底部剩余水泥距孔底1m出，侯凝結(jié)束，檢查焊接、固井效果良好。

最后，用提水器將套管內(nèi)泥漿全部提出（要求管內(nèi)剩余泥漿不大于3m），焊封管口，以免掉入雜物。

5 施工難點

本工程具有四大難點：一是井下鉆孔深孔徑大（鉆孔深度687.5m，表土及風(fēng)化基巖段孔徑Φ920mm，下Φ720×10mm的表層套管；基巖段孔徑Φ680mm，全孔下Φ480mm×15mm的電纜套管）。二是垂直度要求高：鉆孔偏斜每百米不超過1度，并且在終孔處離孔口最大投影偏距不超過1.5m。三是地層較復(fù)雜：白堊系洛河組的厚～巨厚層砂巖、含礫砂巖為中～強含水層，泥漿易失水變稠，孔壁泥皮加厚，易造成吸卡鉆事故；宜君組礫巖容易導(dǎo)致鉆孔偏斜，增加測斜及定向糾偏時間；白堊系華池組及侏羅系安定組的泥巖又是水敏性地層，見水膨脹縮徑，且易風(fēng)化崩解呈碎塊狀，尤其華池組泥巖處于風(fēng)化帶位置，其強度低，更容易崩解坍塌。四是套管粗管壁厚重量大（電纜套管全長687.5m，管徑Φ480mm，壁厚15mm，重量達117.45t之多）。這四大難點均給施工帶來了較大的難度。

其中，礦井施工區(qū)域的地層復(fù)雜是本次施工的主要難點。在先導(dǎo)孔的鉆進過程中，華池組、安定組泥巖水敏性、膨脹性強，經(jīng)常縮徑造成提鉆有勁、下鉆遇阻，需反復(fù)沖掃鉆孔；洛河組、宜君組地層，主要為砂、砂礫巖，其厚度大、硬度高、易失水，造成鉆進效率低、易孔斜、掉塊卡鉆、泥皮厚吸附卡鉆等問題。在基巖擴孔過程中依然遇到類似地層問題，造成鉆具吸附卡鉆，只能采用優(yōu)質(zhì)泥漿循環(huán)、大一級鉆孔從上部擴孔，將孔內(nèi)鉆具全部提出鉆孔，處理卡鉆事故用時達6天，造成工期的延誤，加大了施工成本。

6 結(jié)語

通過本次電纜鉆孔施工，總結(jié)出了一套關(guān)于礦產(chǎn)施工電纜鉆孔施工技術(shù)經(jīng)驗，為今后同類鉆孔施工提供可以借鑒的技術(shù)和經(jīng)驗。