绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施

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金刚石绳索取芯钻探在煤系复杂地层中的实践与思考

金刚石绳索取芯钻探在煤系复杂地层中的实践与思考
煤, B 3 煤层、 粉砂 岩 。钻 孑 L 设 计 目的 : 了解 T 3 以 、 P a 含 煤层 特征 , 控制 【 ) 9 、 B 4 煤层 。施工基本要求 为 : 岩 芯采取
率非含煤地层大于 6 5 , 含煤层岩芯采取率大于 7 o , 矿层顶第 一 回次及底 板最后一 回次岩芯采取 率大 于 9 O , 孔深误差每百米不超过 0 . 1 m。其余质量要求按照 煤田 地勘查钻孔质量标准执行 , 甲级S L  ̄ Y L 斜每百米 以内 顶 角变化不超过 l O ( 3 0 0 m 内不超过 3 。 ) ; 乙级S L  ̄ Y L 斜每 百 米 以内顶角变化 不 超 过 1 . 5 o ( 3 0 0 m 内不 超 过 5 。 ) 。根 据 邻 近钻孔施工 的情 况及 我们 对该孔 地层 条件 的判 断 , 该
孔施 工的难点是地层破碎 , 松散 的煤线夹层及 煤层 多 , 取 芯困难, 煤层顶板遇水易膨胀、 缩径、 坍塌掉块 , 岩层倾角 变化大 , 钻进时钻 孔易 自然 导斜 , 孔 位处 在 山上 , 地下 水 位深 , 冲洗液可能漏失严重 。
项目 上马后, 我 队领导及现场生产人员高度重视 , 针对该 孔 的特点进 行 了专 项钻探施 工设计 , 按 照设计 方 案, 采 用一 台套全新 的 X Y~5 钻 机 。主要配 套设 备 为 : XY一5 钻机 一 台( 额定 钻深 1 5 0 0 m) ; 动 力为 6 1 3 5柴 油 机一 台 ; 泥浆 泵 为 B w一2 5 0往 复式 柱 塞 柱 泵 ; 钻 塔 为 2 3 m管 塔 ; 钻具 组合设 计采用 7 7 mm金 刚 石绳 索取 芯 钻探 为主 。第一次 开孔配 以 1 5 0 mmX 1 3 0 mm 肋 骨 合 金钻具 , 二 次开 孔 采 用 j 2 『 1 3 0 mm 金 刚石 钻 具 。施 工 过 程 中控制 孔斜 的测 斜仪 器采 用 上 海力 擎 地 质仪 器 厂 生产 的 KX P ~2 X型数字 罗盘测 斜仪 。 2 钻探 实施情 况 钻 孔孔位 确定后 , 随 即进行 了设备 安 装 , 安 装完 毕 我队按照岩芯钻探规程进行了设备的安装验收 , 尤其进 行 了孑 L 口、 天车、 立轴 三点 一线 的检 查 。开 钻前 对 现场 操作人员必要的安全教育和技术交底 。 2 . 1 第一次 开孔

绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施

绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施

绳索取芯钻探在复杂地层矿区施工技术措施发表时间:2020-12-03T15:17:27.003Z 来源:《建筑实践》2020年23期作者:顾洪亮[导读] 随着国家经济的快速发展,科学技术不断发展顾洪亮新疆煤田地质局161队摘要:随着国家经济的快速发展,科学技术不断发展,大家对矿产资源的需求也逐渐上涨,在一定条件下导致能源紧张局势趋于恶化,而我国相关工作者正在积极探索新型矿产地质勘查技术,从而为缓解能源紧张现状提供有力保障。

以矿产地质勘查为例进行分析,该技术能够为其提供一定技术支持,同时亦属于地质勘察过程中相对核心的技术手段,但是对地质构造较复杂的地层进行钻探时,普遍存在的情况大多表现为涌水、漏失以及水敏性地层与矿层坍塌等,该现象在某种程度上对绳索取芯技钻探技术效率、质量等方面产生严重影响。

关键词:绳索取芯钻探;复杂地层矿区;施工技术措施引言在绳索取芯钻探技术的应用中,通过钻取岩芯,即可探查地层实际情况,被广泛应用于矿区勘查中。

通过采用取芯分析方式,能够对样本资料以及特征进行分析,进而判断矿产结构形式和矿产资源储量。

现如今,工业发展迅速,为了有效降低工业化成本,在矿产勘查中可推广应用成本低、可靠性高的钻探技术,而绳索取芯技术钻探效率高,而且能够保证钻探质量。

因此,对绳索取芯钻探技术在复杂地层矿区钻探中的应用方式进行深入研究意义重大。

1绳索取芯钻探技术概述在矿区勘查中,绳索取芯钻探技术是一种先进的岩芯钻探技术类型,在具体的钻探过程中,需采用大直径钻杆,同时还需在钻具中设置取芯管,在钻进过程中,取芯管即可缓慢收取岩芯,在回次进尺完成后,取芯管中即可充满岩芯。

通过应用带有绳索的打捞器,能够取出取芯管,同时提取岩芯,再将取芯管放入至孔底,并继续进行钻进施工。

部分矿区地层条件复杂,普通钻探施工难度较大,而通过应用绳索取芯钻探技术,能够有效提升钻探勘查效率。

在绳索取芯技术的实际应用中,绳索取芯提下钻次数比较少,钻进施工效率高,与其他取芯技术相比,能够有效缩短施工时间。

绳索取芯在山区施工的孔斜规律及防治措施

绳索取芯在山区施工的孔斜规律及防治措施

绳索取芯在山区施工的孔斜规律及防治措施绳索取芯是在山区施工中常用的一种技术手段,用于将绳索的芯填充
入固体岩石中,以增强绳索的牢固程度。

然而,在实际施工中,由于山区
地形复杂、施工范围广泛,因此绳索取芯的孔斜规律及防治措施也显得尤
为重要。

以下是一些实用的建议:
1.根据施工场地的地形地貌和工程需求确定孔深、孔径及芯径等参数;
2.根据地质条件选择适当的取芯方式(如热力钻、水喷钻等),避免
钻孔过程中破坏周边环境和岩石结构;
3.在取芯前,采用现代科学技术手段进行地质勘查,根据勘查结果制
定防治措施,从而避免遇到地质灾害;
4.确定取芯方向,并根据钻孔方向布置防护措施,防止孔斜太大;
5.钻孔过程中,要注意岩石的裂隙和断层,避免在此类地质条件下钻孔,防止引起地质灾害;
6.钻孔结束后,及时将孔内碎石清除,并在孔内填充麻袋等材料,以
防止钢丝绳产生摩擦,影响使用寿命。

总之,在进行山区施工时,应该充分考虑地质条件和环境保护问题,
精心制定施工方案,选择最合适的绳索取芯方式和防护措施,以保障施工
安全和钢丝绳的牢固程度。

大深度复杂地层绳索取心钻探技术

大深度复杂地层绳索取心钻探技术

2008年8月地质装备大深度复杂地层绳索取心钻探技术孙建华(中国地质科学院勘探技术研究所 河北廊坊 065000)1 概述自2002年始,勘探所在国土资源部、中国地质调查局科技主管部门的支持下,以国土资源大调查的实施为契机,在已有绳索取心技术成果的基础上经过不断改进研究,成功开发了适合深孔和复杂地层钻探的SQ系列高强度绳索取心钻具。

SQ系列高强度绳索取心钻杆首次采用了薄壁钻杆内外镦粗技术。

同时,通过优化接头螺纹参数,改进钻杆接头热处理和表面处理工艺,完善钻具结构等措施,使绳索取心钻杆强度提高40%以上,使用寿命明显增加,国产材质的绳索取心钻杆应用深度接近2000m。

绳索取心钻具的冲洗液过流阻力大幅降低,在地质条件复杂的深孔勘探区试验示范,取得良好应用效果。

2008年,勘探所承担了国家863计划《大深度地质钻探关键技术和装备的研究与开发》项目,其中大深度高强度绳索取心钻杆研制子课题在地调局科技主管部门领导和专家的支持下已经启动和实施。

子课题在继承国内以往研究成果的基础上,重点研究开发了2000~2500m深度钻孔应用的高强度绳索取心钻杆。

目前在高钢级无缝管材(调质状态交货)、螺纹副及接头硬化处理、摩擦焊接工艺、非对称梯形螺纹及负角防脱扣螺纹优化设计、螺纹精密仿形梳刀加工等方面与中国地质大学、无锡希姆莱斯石油专用管制造有限公司、德国VM钢管公司等单位联合开展了研究工作,并取得重要进展。

2 复杂地层深孔绳索取心钻探技术研究211 钻杆接头螺纹副优化分析绳索取心钻杆在钻孔内承受非常复杂的载荷。

通常钻杆本体的刚性和强度远大于接头螺纹,钻杆失效破坏主要发生在接头上。

根据项目组的抽样调查,在中深钻孔钻杆接头失效导致的孔内事故占孔内钻具事故的90%以上。

因此,研究绳索取心钻杆接头螺纹失效机理,提高其联接强度具有重要意义。

钻杆接头螺纹副优化受到钻探界的广泛关注。

多年来,一些学者从理论角度研究了钻柱的联接强度。

石油钻探研究人员通常将螺纹联接“简化”为绳索绕滚子运动模型,应用挠性件摩擦理论研究载荷分布规律,可得到螺纹锥度、螺纹距、螺纹牙的相对弹性系数对载荷分布规律的影响关系。

复杂地层中深孔绳索取心钻探技术对策

复杂地层中深孔绳索取心钻探技术对策

复杂地层中深孔绳索取心钻探技术对策作者:辛喜胜来源:《价值工程》2011年第05期摘要:复杂地层中深孔钻探施工要达到安全、快速、经济的目标,必须在采用新研制的高强度SQ系列绳索取心钻具系统的同时,施行科学合理的钻探工艺技术措施。

新型钻具在生产试验示范中,详细分析了国内典型矿区地层特点、装备配置以及目前机台工人素质等情况,有针对性地研究制定了施工方案和技术措施,这些措施对今后复杂地层深孔钻探具有一定指导意义。

Abstract: In order to make deep hole drilling in complex stratum achieve safe, rapid and economic goals, we must use the new SQ series of rope core drill system with high-strength, at the same time take scientific and reasonable drilling technical measures. In the production demonstration of new drilling, the paper made detailed analysis of the characteristics of stratum, equipment configuration, and the quality of the current machine workers, etc., in typical domestic mining, pertinently studied and developed the construction planning and technical measures, which has some significance for future deep-hole drilling in complex stratum.关键词:复杂地层;深孔绳索;取心钻探技术;对策Key words: complex stratum;deep rope;core drilling technology;strategy中图分类号:TU4 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)05-0067-011优化设计钻孔结构,完善钻具级配钻杆柱是把地面钻机的回转扭矩和给进压力传递到孔底切削钻具的传动件,同时又是输送冲洗介质的通道。

矿田复杂地层大口径金刚石绳索取心钻进工艺

矿田复杂地层大口径金刚石绳索取心钻进工艺
持 在较 高水 平, 但钻 孔内部 不 可查 漏失现 象 。 为提 高复杂 地 层施工 期
注入钻孔内部。 最后, 注入剂量 为7 O . 0 L 替浆水 。 2 ) 润滑减阻措施 对 于如 本文所 例举 一类 大 口 径 孔而言 , 在钻进 作业的 实施 过程 当 中, 往往会 产生相当大 水平的 阻力。 针对 该问题 , 为保 障工作面钻 进作 业 的可靠 与有 效, 应 当从对 钻孔孔 身结构 与钻具 级配 的契 合为重点关 注 对象 , 确 保钻 具钻进期 间始终处 于满眼状态 。 在 对 钻孔 进行 钻 进 作业 的过程 当 中, 先使 用P Q钻具 进行 作业 , 钻 进至 1 7 0 . O m位 置。 尝试下入4 . 5 mm壁厚 无缝 钢管, 同步使用 厚度为 8 . O mm的无缝 钢管加 工中接 箍对钻具 进行表 面调至处 理 。 依照此 种方 式, 在套管 内部形成 内扶正 , 从 而对降低钻 杆柱体内部与套 管内壁相互 接 触面积 而言 有确切 的效 果与价值 , 这 对于 控制钻 进阻 力水平而言也 有显著价 值 。 在钻孔 竣工作业完成后 , 通过 对套管 的观察 发现 : 套管 内 部 接箍位 置存在 比较严 重的磨损 问题 。 而对 于 同步加 工中接 箍的 无缝 钢 管而言, 则较少 出现 磨损问题, 证实 内扶 正对于 钻进期 间润滑减 阻的 显著价 值。 同时, 在本工程同类大 口 径金 刚石绳索取 芯钻 进工艺的实施过 程当 中, 还有如下几个方面的措施值得借鉴 与落 实: 第一, 大1 : 1 径 金刚石绳索 取芯钻进 工艺实施期 间, 相关泥浆原 材需要加 强管 理, 同步对 泥紧 幽能 进行定期 监测 。 针对 现场施 工期间, 质量 性能不 符合要求 的泥浆, 需要 及时 调整 或更 换 , 避 免在 冲洗液 作用下, 造成 恶性循 环 问题 , 第二 , 为 提 高钻进 期间的工作质量与 效果 , 可在孔壁 上形成薄韧 泥皮 , 达 到 降低 孔 壁岩石结构相 对干钻杆柱体结构 的摩 擦阻力 , 配 合对皂化 油的使用 , 保障钻进 工作面润滑性 能可靠。 3 . 结束语 在 针对如 本文一类煤 矿复杂地 层大 口 径 金 刚石绳 索取 芯钻进 工艺 的实施 过 程 中, 除需 要 注意 对相 关参 数的严 格设计 , 做好 在护 孔以及 润 换减 阻方面 的措施 以外 , 还需要 关注 以下几个方面的 问题 : 第一, 在 打 捞岩心 的过 程 当中, 需要对提 升速度进行 严格 控制 。 提钻 过程 当中应 当先 捞出内管, 然后再提 钻, 该措施 对于 防止孔壁受 活塞效应影 响而产 生 损害而言有显著效 果 ; 第二 , 在 工作面 下钻或增 设钻杆 的过程 当中, 需 要坚持使用 丝扣油, 确保钻 进工作面机具 润滑效果 的安全与可靠 ; 第 三, 在使用底喷 金刚石钻头 的过程 当中, 应 当使 用与该钻头相互 配套的 卡 簧座 , 达 到保 障钻进 质量的 目的。 总的来说 , 在针对 矿田复杂地 层工 作面进行 大口径金 刚石绳 索取芯钻进工艺的过程 当中, 把握 上述 工作要 点, 可确保 钻进安全与可靠。

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

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。

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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。

(2 )孔壁坍塌也是绳钻工艺施工中常见现象,坍塌常出现在断层破碎带中。

另外,在厚煤层中(特别见粉煤层)钻进,由于钻孔护壁不稳定,上下钻具操作不当也易引起煤层坍塌,这种现象在各勘探区都经常遇到。

(3 )硬岩“打滑”地层,在翠屏山底部约40m ,属硅质胶结的石英砂岩。

同时,含有少量的隧石,岩石硬度在X 级以上。

采用一般金刚石钻头钻进其效果差,钻效低,新钻头投入使用后很快被磨钝而打滑不进尺。

(4 )煤系中煤层多,一般钻孔都可见煤层十几层,煤层有块煤、粉煤两种。

粉煤取芯难度大,若操作不当往往造成采取率达不到要求致使钻孔质量降级。

(5 )岩层倾角变化大,软硬互层频繁,属易斜地层。

(6 )龙潭组中部分泥岩遇水膨胀,钻进中发生缩径现象,对泥浆性能要求高。

总之,煤田地质工作条件的特点综合反映了南方各省普遍出现的“硬、脆、碎、漏、塌、斜、胀”的复杂面貌,直接影响钻探效率和钻孔质量的提高。

2 绳钻施工技术的研究和应用2.1 对钻孔结构的设计和选择钻孔结构设计和选择正确与否,直接影响钻探效率的提高和施工成本的降低,该项工作对钻孔的顺利施工影响极大。

因此,根据客观条件选择合理的钻孔结构是保证绳索取芯钻进正常进行的重要条件,可以减少重复扩孔和起下技术套管的程序和时间,从而提高钻进效率。

(1) 对构造简单、开孔为煤系地层且钻孔较浅、岩石较完整的矿区,一般选用2-3 级钻孔结构,下1-2 层技术套管。

如一开φ 110 、二开φ 95 、三开φ 77为常用的钻孔结构。

(2) 对上部较复杂、无煤系开孔的钻孔、或存在灰岩溶洞的矿区,一般选用4-5 级钻孔结构,利用技术套管将上部复杂地层隔离后,再使用S75 钻具完成煤系地层的施工;即一开φ 130 或更大、二开φ 110 、三开φ 95 、四开φ 77 终孔,为常用的钻孔结构。

(见表 1 )表 1 云南老厂矿区钻孔实际成孔结构一览表由此可见,选择合理的钻孔结构,充分发挥技术套管对上部复杂地层的隔离作用,见顺利完成钻孔施工重要保障。

2.2 冲洗液的研究和应用冲洗液是钻探的血液,是保证绳钻技术能否顺利应用的关键技术。

针对煤田地质情况,研制出既符合绳钻开高转要求的“三低一好”(低粘度、低切力、低密度、润滑性好),又能满足不同地层护壁要求的各类冲洗液,经过多年的研究和探索,已形成系列:(1) 无固相冲洗液。

与清水相比,具有较好的携带和悬浮岩屑的能力,且能在井壁上形成薄的吸附膜,具有一定的护壁能力,有较好的润滑和减阻作用。

由于现场配制简单、成本低、钻进时效高等特点,深受一线职工欢迎。

该类型的冲洗液主要应用于无煤系地层或条件较好的煤系地层。

常用的无固相冲洗液有:聚丙烯酰胺(PHP )无固相冲洗液、田菁胶(TG-1 )型无固相冲洗液、MY 型无固相冲洗液等。

无固相冲洗液适当加入钾离子(k+)可提高其护壁能力。

(2) 低固相冲洗液。

以优质钠膨润土为基本造浆材料, 以添加一定量的泥浆处理剂调整冲洗液性能达到即能满足绳钻开高转数的需要,又能达到护壁的目的。

如以(3-5 )% 人工钠土配成基浆,添加硝基铁钾、磺化沥青(DLSAS )、广谱护壁剂(PGS )、润滑剂等制成的优质低固相冲洗液,适应于破碎带、泥岩、煤层等遇水膨胀、坍塌水敏性地层。

(3) 实例应用福建省121 队2000 年106 钻机在四川攀枝花矿区施工2 个孔,累计见可采煤层46 层,煤层厚度达65.46m ,由于冲洗液类型选择合理,性能稳定,没有出现坍塌现象,保证钻孔的顺利施工,使绳钻的优越性得到充分发挥,取得较好的经济技术效果。

(见表 2 、表 3 )表 2 冲洗液类型的选择及性能表 3 钻探施工主要经济技术指标从以上可以看出,在冲洗液类型选择方面,一般情况下无煤系地层选用无固相冲洗液,即可以降低生产成本,又可提高钻进时效;在煤系地层,选用低固相冲洗液可实现安全顺利施工。

2.3 适当增大钻头外径适当增大钻头外径,对钻探施工是非常有利的。

根据龙永煤田的实际情况,先后两次增加钻头外径,由φ 75 到φ 76 到φ 77 (扩孔器外径随之加大),直径加大后一是有利于排除岩屑,减少冲刷,有利于孔壁稳定;二是可保证经过改扣的φ 89 套管能够继续作为技术套管;三是增径后有利于减少冲洗液的漏失;四是有利于减轻泥浆泵的负荷。

见表 4 。

表 4 增径后泵压变化情况表2.4 护壁、堵漏技术的研究和应用(1) 充分发挥技术套管的隔离作用,将上部复杂地层隔离,为下部施工创造条件。

如云南老厂矿区上部被永宁镇组、个旧组灰岩所覆盖,该矿区“十山九空,孔孔有硐”,用技术套管将上部灰岩隔离是解决涌、漏水最有效的措施(见表 1 ),该措施适应于灰岩溶洞、采空区、钻孔超径、缩径、涌水量大严重坍塌的钻孔。

(2) 对于渗透性漏失的地层(漏失量小3.5m /h )采用综合惰性材料灌孔压堵可取得较好的效果。

该办法的堵漏原理是:选用一定粒度的惰性材料与“ 801 ” 堵漏剂、浓泥浆按一定比例配成堵漏浆液。

待内管总成打捞起来后,将堵漏浆液倒入绳钻杆内,对上立轴,用水泵将堵漏浆液一部分压到漏失通道,一部分顺环空间隙返到孔口,以达到堵漏的目的,该堵漏措施在龙永煤田效果明显。

应用情况如下:①龙永煤田东中矿区6-7 号孔在孔深258.50-269.57m 孔段为裂隙漏失,漏失量2.1m3 /h, 水位为48m ,经采用“ 801 ”堵漏剂3kg + 锯末5kg + 稠泥浆配成堵漏浆液,从绳钻杆内灌入,在开泵压送后,漏失量减少到0.9m3 /h 。

②东中矿区6-8 号孔在孔深172.10-174.46m 段为裂隙漏层,漏失量达3.1m3 /h ,采用“ 801 ” 堵漏剂3kg + 综合惰性材料5kg + 浓泥浆配成堵漏浆液,从绳钻杆内灌入,漏失量减少到0.4m3 /h 。

③培丰矿区8-2 号孔在孔深575.50-587.40m 漏失不返水,水位216m ,采用DTR 堵漏剂100kg + 花生壳25kg + 泥浆0.5m3配制堵漏浆液,泵入后静压4:30h ,扫孔后返水正常。

④富岭矿区5-1 号孔孔深128.50m 处出现漏水,漏失量达2.5m3 /h 采用高吸水树脂(PAN-Km )堵漏剂5kg + 浓泥浆配成堵漏浆液,从绳钻杆内灌入用泵压堵,先后灌压 3 次,漏失量分别减少到0.9m3 /h 、0.3m3 /h 和0.01m3 /h ,达到预期目的。

可以看出,采用综合惰性堵漏剂材料进行灌孔堵漏效果明显,由于该方法材料来源广、成本低、操作简单,是施工现场最常用的办法之一。

(3) 其他堵漏护孔方法当遇裂隙较发育、地下水活动历害、灌孔堵漏效果不明显时,也可采用水泥封孔护壁堵漏、改性沥青球堵漏、粘弹性材料堵漏、化学浆液堵漏等方法,也取得一定的效果。

2.5 完善绳钻钻具配套技术多年的实践证明:在客观条件复杂的情况下,单一的绳索取芯钻具无法满足多级钻孔结构施工的需要,为提高钻进效率,减少辅助时间,机台应用s95 、s75 双套钻具比应用单一的s75 钻具施工效果要好得多。

使用方法是:采用s95 钻具钻穿复杂地层下入φ 89 套管后,换用s75 钻具完成终孔,如东中矿区双套钻具配套使用前后情况对比,见表 5 :表 5 东中矿区增配s95 钻具前后经济技术指标对比2.6 硬岩石的治理措施(1) 应用绳索取芯液动冲击回转钻进技术是对付岩石的有效手段。

福建省121 队先后应用MTZ77S 型、S75C 型、S95C 型液动冲击回转钻具在“打滑”硬岩钻进与普通绳钻相比,时效提高77%-162% 。

福建地质八队在紫金山矿区采用普通冲击回转钻进技术,工程量达到29134m ,比回转钻进小时效率提高40%, 台月效提高127% 。

(2) 选用弱包镶防“打滑”金刚石钻头钻进,其基本原理是金刚石钻头胎体磨损比普通钻头快,不容易使钻头胎体抛光打滑,使工作中的金刚石颗粒处于克取状态。

该钻头与普通金刚石钻头比时效成倍提高,虽然钻头寿命短(10-15 )m/ 个,但从整体效益评价是可行的。

(3) 投砂钻进法。

将内管打捞后向孔内投入适量坚硬的碎石子,将“打滑”后的孕镶钻头胎体进行磨损,露出金刚石颗粒进行钻进,达到提高时效的目的; 但采用该方法其钻进参数与正常钻进有所不同,钻头压力提高约20% ,转数降低100-200rpm, 才能达到比较好的效果,该方法也是较常用的。

3 取得的成效福建煤田地质局在推广应用绳钻技术的二十多年来,依靠科技进步,开展技术创新,对该技术的应用进行了积极的探索和研究,先后完成7 项Ⅱ类科研项目,13 项Ⅲ类科技成果,近30 项小改小革。

其中《绳索取芯金刚石钻进技术在煤田勘探中的推广与应用》获中国煤炭工业协会科技进步三等奖,《福建煤田钻孔护壁与堵漏的研究》获探查三次煤田勘探科技进步一等奖,《钻探设备典型检修工艺研究》、《双面施焊内外一次成型等离子焊》填补了国内技术空白。

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