煤层气参数井绳索取芯工艺技术综述
(彭步涛)绳索取芯煤田钻探深孔施工综述
08.09.02-08.11.17
09.06.15-09.08.12 10.01.18-10.05.12 11.08.24-11.11.09 10.11.18-11.01.02
77
77 77 77 77
XY-6B
XY-6B XY-6B XY-6B XY-5
煤
煤 煤 煤 铁
9
10 11 12 13
典型深孔一揽表
序号 1 2 3 地区 福建 福建 福建 矿 区 孔 号 东门地矿区1305 东门地矿区1705 东门地矿区9-1 终孔深度 1427.2 1403.66 1390.7 施 工 日 期 09.04.10-09.05.31 09.2.17-09.04.13 07.11.09-08.02.23
3、深孔施工关键技术措施
该技术己在甘肃德勒诺尔铁矿、江西德兴铜矿、田心 铁矿、四川米易白马钒钛磁铁矿、福建龙永煤田等得到推 广应用，应用液动潜孔锤技术使台月效率提高47%，时效提 高46.6%，回次进尺提高180%，钻头寿命延长21%，钻探直 接成本下降32%。 3.6粉煤取心技术 (1)选用侧喷（或底喷）钻头，减少冲洗液对煤心的 冲刷。 (2)调整卡簧座与钻头内台阶间隙达1-2mm。 (3) 适当降低转速，选用360n/min或260n/min。 3.7 侧钻绕障技术 深孔施工因烧钻、抱钻、卡钻出现的孔内事故处理起 来难度是很大的，对于少数难以处理（在超 孔断事故头不 容易找到或烧钻等事故）的事故，可以先用是水泥封闭事 故头，从旁边偏斜，绕开事故头，向下继续钻进。
3、深孔施工关键技术措施
3.3冲洗液的选择 根据不同的客观条件选择不同类型的冲洗液体系 (1)在非煤系完整地层或灰岩漏失地层选用无粘土冲洗液 体系，主要有“PHP—GSP广谱护壁剂—润滑剂”无粘土冲洗 液。 该体系具有较好的携带和悬浮岩屑的能力，有较好的润滑性， 具有一定的护壁能力。 (2)在煤系地层，选用 “钠土粉—磺化沥青—GSP广谱护 壁剂—润滑剂” 低固相冲洗液。 该体系具有较好的防坍塌护壁效果，是预防煤系地层或 不稳定地层坍塌的手段之一。
煤层气参数井绳索取心施工工艺
２０ ０８年第 ２期
探 矿工 程 （ 岩土 钻掘 工程 ）
１ ９
煤 层 气 参 数 井 绳 索取 心 施 工 工 艺
颜 丙宏 夏 宗清 崔 玉朝 孙海 霞。 ， ， ，
（． １ 山东省煤 田地 质局第 四勘探 队， 山东 潍坊 ２ １０ ２ 山东省煤 田地质 局勘察 研究 院， ５ ２０； ． 山东 泰安 ２ １０ ３ 山 ７ ５０； ． 东冶金技 术学院， 山东 济 南 ２ ０ １ ） ５ ０ ４
３ ２ 钻探 工艺 和钻 具选 择 ．
经 验 的基础 上 ， 根据 新 的勘探 规 范要 求 ， 贵州 省织 在 金 县 牛场 勘 探 区进 行 了煤 层 气 参 数 井 的设 计 和 施 工 ， 得 了一定 经济 和 技术 效果 。 取
１ 勘 探 区地 层 情况 简述
在 钻 孔 中采 用 封 隔 器密 封 设 计 测试 层 位 ， 隔 封
者变 更试 验煤 层 。
量 单 位 １Ｌ 钢丝 绳 绞 车 １台 ， ； 电动 机 功 率 ５５ｋ ． Ｗ， 钢 丝 直径 ２２ｍ 最 大使 用 深 度 ２０ 井 口阀门 ． ｍ， ００ｍ； ２个 ； 压力 表 、 高压管 线 等 。 （ ） 下工 具 。井 下 工 具 及 附 件选 用 优 质 国产 ２井 及 部分 进 口设 备 ， 均采 用 Ａ Ｉ 准 ， 下 工具 及附 件 Ｐ标 井 为 ： Ｕ ％ × ． ３油 管 ， 径 ６ ． Ｅ２ ４８ 外 ０ ３ｍｍ， 级 Ｎ ０ 钢 ８，
Ａ Ｉ 准， Ｐ标 内容 积 ０ ２ １ｍ ／ ０ 日本产 ； 径 ２ ．０ 。 １０ｍ， 外 ％
２２ 煤 层气 测试 技 术要 求 ． 进 行钻 孔 中 目的煤 层 的注 人／ 降 测 试 和 原 地 压 应力测 试 ， 目的是获 取 所测 煤 层 的可 靠 的储 层 参 数 ， 包 括煤层渗 透率 、 储层压 力及压 力梯 度 、 皮 系数 、 表 调
煤层气井施工中绳索取心技术的应用分析
煤层气井施工中绳索取心技术的应用分析作为煤层气勘探开发过程中最重要的环节之一，取心作业对于正确评估煤层气的可采性具有重要的作用。
通常取心工具难以满足煤层气取心作业中高要求、高技术难度的特点，而绳索取心工具具有钻井效率高、结构简单、钻头寿命长等特点，因此在煤层气取心作业中得到广泛应用。
本文主要介绍了绳索取心技术原理、相关工艺技术和应用注意事项，以期对煤层气井施工中绳索取心技术的具体应用提供参考。
标签：煤层气井施工绳索取心技术应用煤层气是一种在煤的形成过程中，经过厌氧菌分解煤资源而产生的吸附在煤层之中的自储式天然气体。
在煤层气开发勘探过程中，要综合考虑煤层的渗透率、地应力、埋深、厚度、含气量、含气饱和度等参数才能成功，而要想获得这些参数数据就必须进行取出煤心作业。
要保证取心作业具有较短的提钻时间、较高的岩心收获率和较完整的煤心原始状态才能有效提高这些参数的准确性。
绳索取心技术不仅能满足以上要求，还具有劳动强度低、取心时间短的优良特点，因此被大量应用于煤层气开发勘探中。
因此加强对绳索取心技术的应用研究，对于提高煤层气井施工中取心技术的应用能力和应用范围具有重要意义。
1繩索取心工具及设计原理、特点1.1绳索取心工具绳索取心工具主要由外筒总成、内筒总成、绳索提升系统和内筒打捞器共同组成。
其中外筒总成又包括外筒、取心钻头、内筒定位接头、差动接头、内筒扶正环、上下螺旋稳定器等部件共同组成，内筒总成是由割心卡心结构、卡簧座、悬挂结构、单动结构、半合式岩心管等组成，绳索提升系统主要由钢丝绳、打捞器、电动绞车等组成[1]。
1.2绳索取心工具工作原理在煤层气井绳索取心过程中，取心钻进开始前下从井口钻杆内投入到内筒总成，工具到位后即开始取心钻进。
当取心完成后，上提割心后不需要将钻具提起，而是用带绳索的打捞器将取心内筒从钻杆中提出到地面，然后打开特制半合式岩心管，则可看到取心成功后的煤心。
1.3绳索取心工具设计特点不需要专用的钻杆，同时取心直径高达70mm，大大减少了取心作业成本且利于推广和操作；采用了具有应力释放面的钻头结构和阶梯超前式切削性斜水眼的结构，更有利于煤层进心、树心；采用了悬挂式连接结构和低摩阻半合式岩心容纳管，可方便快速出心，减少入筒阻力；采用割卡心结构大大有利于煤心进入半合式岩心管，割心时拦簧闭合可完全封闭住岩心内筒底部，保证入筒的破碎煤心不发生脱落[2]。
瓦斯参数井中绳索取芯钻进施工技术与应用
韦 四井 田位 于 韦 州 矿 区 的西 南 部 ， 州 向斜 的西 韦 翼 ， 系地层 全部被 新 生界 地 层 覆 盖 ， 煤 根据 以往 地 质成 果 及详 查钻 孑 资 料 ， 内 由下 至 上 发 育 有 石 炭 系太 原 Ｌ 区 组、 二叠 系 山西组 、 二叠 系石盒 子组 、 新近 系红柳 沟组 和
地层 之 上 。
２ ２ ２ 钻井 液 ．．
２ 煤气 层 参数 井 的设计 ２ １ 煤气 层参数 井 的设计 ． 本次在井田勘探范围内共布置煤层气参数井 ２ ， 个 参 数井 位 置及施 工 目的如 下 ： Ｚ ３ ： 于 井 田 中 部 ， 勘 探 线 上 ， 形 较 平 Ｋ５ 井 位 Ｖ 地 坦 。主要进 行 ４煤 、 ７煤 、２煤 、５煤 、 ７煤 、８煤 、９ １ １ １ １ １
（） ３井深质量要求 ： 全井最 大井斜不大于 ３， 。全角 变 化率 不超过 ２／ ０ 底 位移 不大 于 ３ｍ。另外 ， 壁 ￣５ｍ， ０ 井 规整 ， 不能 出现严 重扩径 及塌 孔现 象 。 （） ４钻井速度 ： 在保证钻井质量的前提下 ， 在非煤层 段可根据实际情况加快钻井速度 ， 缩短钻井 时间 ， 尽量 减少钻井液对储层的伤害程度。 ２ ２ ４ 测井 要求 ．． 在 钻探 至每个 测试 煤层 底 ２ 后 以及全 控完 钻 后 ， ｍ 分别 停 钻进行 裸 眼测井 ， 为试井 测 试管柱 的 配置提 供井 径资料 。主要测试项 目包括 ： 补偿 中子 、 岩性密度、 视电 阻率、 向电阻率 、 侧 自然伽马 、 自然电位、 井斜等 。 ２ ２５ 现场测试配合要求 ．．
１ 、６ １ 、８和 １ ５ １ 、７１ ９煤 。
③下段 ： １ 煤 以下 至太 原组 底 界 ， ２号 勘查 区 内无 钻
云南某煤矿勘探绳索取芯钻进技术探讨
云南某煤矿勘探绳索取芯钻进技术探讨从施工设备、施工工艺、事故预防等几个角度对地处川、滇、黔三省边界某煤矿使用绳索取芯钻进施工过程中存在的一些问题进行分析探讨，希望对同类煤矿有所借鉴和参考。
标签：煤矿勘探；绳索取芯；钻进工艺位于川、滇、黔三省边界的某煤矿，地势地形复杂，岩层构造复杂。
施工煤层漏失、坍塌较为普遍发生。
煤层是煤炭钻探的目的层，由于煤炭自身具有疏松、酥脆、微裂隙发育的特点，坍塌事故发生很普遍。
通过使用比较先进的钻探机械和使用科学合理的技术，解决了地质复杂，结构不稳定等难题，取芯钻进取得很大改善。
1 钻进工艺1.1 设备安装与开孔钻进要根据工作规范要求自觉执行。
首先安装钻探设备要注意严丝合缝，确保天轮滑车、立轴以及孔口三点一线。
开孔钻具的选择第一要直，要同心度好。
打孔钻进的时候应该轻压、慢转、勤提动，钻具缓慢延长，使钻具满眼，达到正常钻进。
钻孔时根据不同岩层情况，不断转换直径，将套管下入。
孔斜的测量要在下套管前进行，为了防止歪斜换径的时候要加以导正。
1.2 钻头的选择选择钻头唇面形狀的时候要根据岩层性质来选择。
中等硬度的岩层匹配锯齿钻头，这种钻头能够很好地与孔底接触，钻头轴向压力得提高；在比较坚硬的岩层中，应该选用粒状钻头或者是单边钻头，通过增强钻压来提高切入深度进而减少崩齿；在松软的岩层之中应该选用圆弧、平底钻头，这样能较好地与孔底相吻合，保持良好稳定性。
1.3 选择钻进参数通常情况下，钻头的最开始的压力是2kN以内，正常压力为7～10kN。
坚硬的岩层转速为500～800r/min，破碎岩层中的速度为300～400r/min，浅孔稳定岩层可以是1000r/min以上。
泥浆泵的泵量通畅控制在45～78L/min之间，泵压保持在3MPa以内。
岩层比较完整的时候，在冲洗液润滑性能允许的情况下可以提高转速，钻进压力可以保持在15～20kN之间。
1.4 选择冲洗液我们在考虑到本地区的地质条件较为特殊以及绳索取芯钻进特点的基础上，无固相冲洗液和低固相防塌泥浆。
绳索取芯施工技术
绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施彭步涛（福建省121 煤田地质勘探队，福建龙岩364021 ）摘要：该文主要论述了绳钻技术在复杂地层煤田勘探矿区中研究应用情况及取得的效果，即从钻孔结构冲洗液技术、护壁堵漏技术、钻具配套及硬岩钻进等方面进行了有效的探索和应用，对类似矿区施工具有较强的实践性和指导意义。
主题词：绳索取芯钻探技术; 施工措施; 含煤矿区复杂地层“科学技术是第一生产力”。
这是邓小平理论对马克思主义科技理论的重要贡献，在这一理论的指导下，我国的科学技术水平出现蓬勃发展的局面。
作为煤田地质勘探专业队伍的福建省121 煤田地质勘探队，从上个世纪八十年代中期为加快勘探步伐，缩短勘探周期，依靠科技进步，积极推广应用绳索取芯金刚石钻进技术（以下简称绳钻技术）；经过二十多年的努力和探索，使绳钻技术不断完善，钻进效率和勘探质量明显提高。
二十二年来累计完成钻探进尺48.4 万米，在闽、云、贵、川等省份探明煤炭储量50 余亿吨，为当地的经济建设做出突出贡献。
通过多年对该技术的研究和应用，使福建省121 队的钻探技术竞争力不断提高，绳钻技术应用水平达到国内领先。
1 含煤田地层的基本特点煤田勘探施工的主要区域分布在福建、云南、贵州、四川等省份。
福建煤田地质主要勘探对象见三叠纪童子岩组，童子岩组之上由翠屏山组所覆盖，为非煤系地层，主要岩层见泥岩、粉沙岩、细粉砂岩和中粒沙岩。
云、贵、川主要含煤地层为二叠系上统龙潭组，主要岩性以粉砂岩、细砂岩、泥质砂岩、粉质泥岩为主，而覆盖其上部的三叠系个旧、永宁镇组以灰岩为主。
福建省121 队煤田勘探矿区按钻探施工技术要求，有如下几个特点：（1 ）钻孔漏失严重为主要特点。
特别是永宁镇组、个旧组中的石灰岩溶洞发育，溶洞最大达20 米。
童子岩组的风化带和断层破碎带也是主要漏失区，属裂隙裂缝性，有时也出现小溶洞，并有地下水活动。
另外，由于绳钻工艺环空间隙小，泵压损失大，常使地层失去平衡以致诱发漏失。
绳索取芯技术在煤层气井古1井的应用
１ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｔ ｏ ｏ １ ．Ｃ ｏ ｅ ｒ ｒ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｙ ｒ ｐ ｅ ｒ ｃ ｅ ｎ ｔ ｇｅ ａ Ｗａ ｓ ｍｏ ｅ ｒ ｔ ｈ ｎ ａ ８ ２ ％． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ｗｉ ｒ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｉ ｒ ｎ ｇ ｃ ｏ ａ ｌ ｂ ｅ ｄ ｃ ｏ ｒ ｅ ｅｃ ｒ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｌ ａ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｗｅ ｌ ｌ Ｇｕ ｌ
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绳索取芯工艺总结
第二工程处绳索取芯工艺总结一、安装程序1.首先地基平整、坚固，并在塔架基础下部加固水泥地基或用地梁方木或Φ20厚以上四方钢板作为地基，并还得在机器井口前后移动的地方加固地基，保证在施工中不会出现任何理由造成的人为地基安装事故（比如下沉、塔斜、不稳、不水平），这一点对于绳索取芯钻进的安装非常重要，无论深孔或浅孔非常重要，安装到位是保证整个施工中钻孔质量、事故的处理、效益高低、孔斜角度的一个重要体现，也是很重要的一个环节。
2.安装（1）首先机器和底盘必须水平，无论前后左右；（2）必须三点一线（立轴、井口、天轮）；3.开钻开钻首先保证钻速平稳，一般采用中速钻进296转/分，进入完整地层20米左右后，扩孔，下管，扩Φ119或Φ133，分别下入Φ127套管或Φ114套管，从小往大扩，必须带上导向，先下Φ127套管，后下Φ114套管，保证套管、孔壁和钻杆间隔配比合理性，保证施工钻进顺畅。
调整转速、钻压，孔斜也是很重要的一个环节，因为合理配比套管才能转速、钻压最大的合理性，保证提高钻效。
一般可采用Φ127正丝套管，里层Φ114可采用反扣套管。
4.正常钻进程序下入套管后就开始进入正常钻进程序。
（1）钻具的组合、钻速、钻压、钻头的选择1）首先取芯内外观间隔配比合理化，一般开孔基岩完整后应调整在3-7mm，能保证岩芯、卡芯、水通的合理化。
2）钻速，采用高转速（比如TK-4钻机转速一般在577转/分），也就是高转速的运行，能保证进尺速度和钻具的垂直度和稳定性、岩石的取芯完整性、效率。
3）钻压，一般是根据地层的情况，选择钻压，开始一般在500kg 左右，随孔增加而适当调整，跟转速、地层有密切的联系，所以要随时调整。
4）钻头的选择，岩石完整在中硬岩石的选择，表镶金刚石锯齿钻头比较合理，因为锯齿可以加快钻取岩石，提高效率，还能适应一般性地层，每150-200米可更换一个。
四、泵压、泵量的选择1.泵量开孔500前一般选择1档或2档。
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一、绳索取芯工具介绍
煤层气绳索取芯需要准备如下工具： （1）大水眼钻杆（钻杆通径不小于82mm） （2）取芯钻头 （3）取芯外筒 （4）取芯内筒 （5）内筒打捞器 （6）绞车
一、绳索取芯工具介绍
内筒扶 正机构
取芯钻头
取芯钻 头内部
一、绳索取芯工具介绍
取芯外筒总成
定位、悬挂部分
取芯内筒。
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
悬挂机构
原理：悬挂座悬挂在外筒的悬挂套中， 由悬挂轴承实现内筒单动，即内筒不随
悬挂轴承
外筒旋转。悬挂座坐在外筒的台阶上， 跟钻柱一起悬重，悬挂轴承以下的部分 不旋转，与岩芯保持静止。悬挂座上下 为钻井液流动通道。
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
调整内筒长度
原理：通过调整内筒长度，可控制内筒 底部与取芯钻头的间隙。
岩芯筒长度为1.5m，每次最多取芯1.3m。
• 割芯
割芯方法：钻进至预计井深后停转盘，钻具上提5cm左右，然后再启动转盘转 6-10圈割芯即可完成。煤层割芯方法是钻进至预计井深后停转盘，再使用转盘二 档转10-15圈（一定程度上可防止岩芯从取芯内筒脱落）。
二、绳索取芯操作步骤
• 根据井下情况起几柱钻杆 • 打捞取芯内筒 • 出岩芯 • 清洗、丈量岩芯，计算岩芯收获率
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
单向阀
单向阀短节的作用：岩芯进入岩芯筒时， 岩芯筒内的泥浆可通过单向阀及上部的 水眼排出，避免堵塞岩芯。
水眼
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
岩芯爪的作用是上提钻具时抱紧 岩芯，防止岩芯脱落。
一、绳索取芯工具介绍
内筒打捞器
打捞器正面
打捞器端面
一、绳索取芯工具介绍 取芯内外筒示意图
由于取芯外筒壁厚较小，下钻遇阻不可多压，遇阻处理以冲为主，尽量避免划眼。
• 投入取芯内筒
二、绳索取芯操作步骤
• 取芯钻进
使用2t钻压树芯10cm-20cm，再逐渐将钻压加大，由于取芯筒壁厚小，最大钻 压不允许超过8t，一般钻压5-7t。在软地层，为避免长时间冲刷降低取芯收获率， 应使用较大钻压（7-8t）。
三、绳索取芯技术要求
➢ 树芯参数：钻压10-20KN，转盘一档，树芯10-20cm后开始钻进。取芯钻进钻压 50-70KN，排量10-14L/s
➢ 取芯钻进过程需要做到均匀送钻，如需增加钻压，须缓慢增加，不可一次加到位 ➢ 取芯钻进过程中，无特殊情况，一般不停泵、不停转盘、钻头不提离井底。 ➢ 割芯完成后起至安全井段，以防钻具在井底遇卡，然后再钻井泵以及其他相关钻井设备和动力设备，确保钻进时设备 运转良好，避免取芯钻进中检修设备
➢ 按设计要求处理好钻井液性能，保证钻井液性能良好和稳定 ➢ 确保井眼畅通，起下钻遇阻遇卡井段必须处理正常 ➢ 所有钻杆使用Φ82mm通径规通径 ➢ 保证井底干净无落物，确保钻具在井内起下畅通 ➢ 调整好钻具长度，保证足够的方余
岩芯筒部分
外筒内有一个悬挂座和一圈凹槽，用于悬挂和定位内筒，外筒外 部外径较大的部分为扶正机构。
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
打捞 部分
定位 坐挂 调整 部分 部分 长度
机构
单向阀 短节
岩芯筒
岩芯爪
一、绳索取芯工具介绍
取芯内筒总成
和尚头
定位卡板
原理：定位卡板在弹簧作用下卡在外筒的 内台阶上，防止内筒在岩心进入时向上窜 动，当上提矛头时定位卡板能够自动收缩。
一、绳索取芯工具介绍
取芯工具示意图
一、绳索取芯工具介绍
绞车
绞车后面应使用钢丝 绳固定在地锚上，防止起 取芯内筒遇卡时拉翻绞车。
二、绳索取芯操作步骤
• 下钻时调整好取芯内筒间隙
将组装好的取心外筒在井口用大钳逐一紧扣，并放入内筒检查装配间隙是否合适。
• 所有入井钻具逐一通径（通径规外径82mm） • 下钻到底大排量充分循环