当前煤田钻探技术存在的几个问题.doc

1、当前煤田钻探技术存在的几个问题摘要：我国是一个产煤大国，全国各地很多地方都有大大小小的煤田。现在人们对于能源需求量不断地提升，因此煤田开采也成了现在一个重要的工作。煤田钻探技术是我国煤田工业发展中最重要的一个技术，但是在我国煤田钻探技术中同样存在着一些问题，本文就当前煤田钻探技术存在的几个问题，提出相关的处理方法。 关键词：煤田，技术，地质勘探 ，设备 中图分类号：P641.4+61 文献标识码： A 文章编号： 1、钻探施工技术的概况 煤田地质勘钻探设备采用的是金刚石绳索取芯，采用大直径的钻杆里面套装了一根取芯管，在钻进的过程中，然后再用绳索将芯管从钻杆中取出，而后将芯管打孔，以探查地下每层

2、的储藏情况。 性能良好的地标钻探设备才能实现绳钻钻进，钻探设备包括金刚石钻进的高转速油压钻机，同时需要配备灵敏度高性能可卡的仪表。一般情况下，选用的钻具需要具备单动、打捞、悬挂、扶正等功能组件。 钻机作业形式是单机作业，要扎根机组才能对工程质量实行有效的管控，钻探机械的动力来源是液压钻机、变量泵，发电机组的工作，钻探施工技术复杂，严格谨慎的质量管理是钻探工程项目的成功保障，钻探工程是一个流水作业的过程，每一个环节都十分重要，技术人员不仅要对工程整体整体情况有一个非常清楚的了解，要对地质钻探质量的管理进行良好的运作，应该做到标准规范，安全高效。 2、钻探技术存在的问题及处理方法 2.1 孔壁坍塌

3、 （1）非含煤地层孔壁坍塌 钻孔孔壁坍塌是在煤田钻探中很常见的一个现象，这多是因为地质构造、破碎带、溶蚀地层以及断层等因素导致的。孔内坍塌有很多迹象能够看出来，比如取上的岩心有破碎松散并且胶结性差，或者钻进时岩心常出现堵塞，再或者钻进时泵压异常，孔内回转阻力增大，甚至出现憋泵的现象都是有可能出现孔内坍塌。处理方法:一是，将冲洗液的浓度提升，在冲洗液中加入防塌以及护壁性能好的处理剂。二是，在进行扫空的时候，进行泥浆循环、排渣护壁可通过轻压、慢转、适当加大泵量进行操作。三是，如果孔内有大而多的坍塌物时可用钢丝钻头来捞取。一般情况下，孔内坍塌物排除或捞净之后，即可恢复钻进。继续钻进时，要密切注意孔内

4、情况，保持泥浆的性能。如再发生坍塌，应提高钻具，进行冲扫孔，直至坍塌现象被控制为止。 （2）较厚粉煤层、结构松散层的孔壁坍塌 钻探中，偶遇层厚大于 5 m 的粉煤层、结构松散的水敏性地层孔段的严重坍塌。此类地层，用普通性能的泥浆根本无法控制其坍塌，有时甚至造成埋钻、糊钻事故。处理方法:浅部孔段可用套管把坍塌层全部隔离，深部孔段采用优质泥浆循环护孔;灌注水泥浆。用水泥封闭煤层前，必须先行测井或须经地质的许可。 实例：将乐将溪矿区 ZK5601 孔，在孔深 10241032m 遇断层破碎带，坍塌、掉块现象严重，扫孔时孔内阻力大，在原来使用低固相泥浆的基础上，适当加大粘土粉、防塌剂的用量，但多次反复

5、扫孔钻具仍无法下到底。经分析，孔内有粒径较大、较硬的掉块，后采用钢丝钻头捞取，孔内坍塌物逐渐减少，恢复正常钻进至 1114.49m 顺利终孔。 2.2 涌水 在煤田进行钻孔的时候出现涌水的现象是很常见的一个问题。当煤田钻孔出现涌水的时候，因为地下水的浸入，导致泥浆的性能受到破坏，从而导致护壁功能降低甚至是丧失而引起孔壁坍塌。处理方法主要采用水泥灌注封堵、套管隔离、加大泥浆密度等。日涌水量在 30 t 以下、水头高度较小，在加大泥浆密度后依然不起作用的话，可以通过关注水泥浆来进行处理。如果涌水量较大且水压高、内管较易投入、孔壁稳定的情况时，可在冲洗液中加入 PHP 及润滑剂顶涌钻进，如内管难于投

6、放，则要考虑套管隔离。 实例：大田苏桥煤矿 ZK402 孔，钻进时泥浆消耗很大，停止钻进时出现涌水，泥浆性能被破坏，采用灌注水泥浆并憋压 48 h，成功封堵该涌水层。 2.3 漏失 漏失是钻孔中较为常见的问题，如果是轻微的楼市或者是非开放式的孔洞，那么通常可以采用水泥、速凝剂、惰性材料灌注即可获得不错的效果。但是如果是遇到开放式溶洞或裂隙较大而且地下水活动较大的，在经过 2 到 3 次的堵漏之后都不能够取得较好效果的好，那么就需要用套管隔离的方法处理。钻孔较深、孔壁较稳定，也可以采用顶漏钻进。 实例：大田广平苏桥煤矿 ZK802 孔，在孔深 230 m 遇到高度 2. 5 m 的溶洞，采用水泥

7、浆加大量的惰性材料封堵均无效，该孔上部地层破碎、松散，已下入 2 层套管，不宜扩孔，下部地层较稳定，采用顶漏钻进至560 m 终孔。 2.4 上部坍塌下部漏失 在煤田钻探中，出现上部坍塌下部漏失的现象多由地层条件以及地质构造的原因所引起的。由于钻孔常会遇到上部地层松散、睡眠型强遇水膨胀坍塌的状况，在钻进的过程中，可以用优质的泥浆对孔壁的稳定进行维护。不过在遇到漏失层出现全部漏失甚至孔内水位较低的时候，钻孔上部就会出现严重坍塌的现象，从而导致堵漏材料送不到漏失孔段。在出现上部坍塌下部漏失的状况时，如果漏失层的位置较深的话，那么应该用优质泥浆多次扫孔。若是扫至漏失位置再次出现漏失和坍塌现象的话，那

8、么只能够使用套管进行隔离。如果钻孔较深、多孔段坍塌，则要考虑多层套管、分层隔离。否则，往往劳而无功，在浪费了大量的人力、物力以后，最后还是要扩孔下套管才能解决根本的问题。 实例：漳平东山岐矿区 ZK7001 孔，钻孔多处漏失，上部严重坍塌，反复灌注水泥十余次，用了大量的水泥及惰性材料均无效果，耗时 8 个月，最后下入 4 层套管，才使该孔钻至所需地层，达到地质目的而终孔。3、煤田复杂地层钻进主要护壁方法 3.1 优质泥浆护壁 采用优质泥浆护壁是在煤田勘查钻探中一种效果很好的方法。在岩性胶结松散、缩径、掉块、坍塌、轻微漏失的水敏性地层中，使用低固相泥浆，基本上可以满足钻进的需要。钻遇煤系地层前，

9、为保证正常的施工，应该及时更换、使用优质泥浆，这样做基本可达到稳定孔壁、防止坍塌的目的。 3.2 水泥浆护壁堵漏 第一，水泥浆配制：32.5 级以上普通硅酸盐水泥，水灰比 0.5 左右，充分搅拌后加入三乙醇胺 0.05% 0.11%、食盐 1% 2%。浆液量比理论计算用量多 10%左右。在水泥将配置好了之后，取适量的样品放在地面，根据其凝结程度来决定扫孔的时间。第二，水泥浆灌注：通过泵送法一次性连续灌注完毕。在灌注之前需要对水泵以及钻机的性能进行检查以确保性能完好。通过过滤网将水泥浆液进行过滤，从而将水泥浆液中的结块和一些小颗粒排除。在水泥浆液送完后应该立刻按照计算好的替浆量进行替浆，然后将钻

10、具缓慢的提到预定的位置，泵要用清水或者是泥浆将上部多余的一些水泥浆冲掉。候凝时间一般 4872h。 3.3 灌注水泥浆的注意事项 灌浆前，应准确掌握施灌层的位置、厚度、坍塌或漏失程度、顶底板岩性等情况。灌注开始位置宜在复杂层底板以下。采用泵送的方法灌注水泥浆，宜用小于孔径一级以上的钻杆进行灌注，替浆量应计算准确，灌注机具不宜长时间停留于孔内，防范埋、固钻事故。下钻扫水泥时，应准确了解孔内水泥浆的位置，提前于水泥浆面上方开泵送水进行扫孔。扫水泥宜连续进行。如果不能连续进行时，务必把钻具提出孔外或提高至安全孔段，以避免埋、卡钻事故的发生。堵漏时，可在水泥浆液中加入惰性材料，减少大裂隙地层堵漏浆液的漏失。治理涌水时，孔内钻杆提出后，上好套管接头并对上主动钻杆，泵入适量的清水或泥浆，憋压治涌水泥浆液 2448 h 再进行扫孔。 结语 综上所述，煤田钻探技术存在的问题是比较多的，上述的一些问题是在实际钻探中都有可能遇到的，很多时候对于一些问题，在进行实际钻探的时候，掌握好相关的处理方法，对于煤田钻探来说具有非常重要的意义。 参考文献: 1乌效明，胡郁乐，贺冰新，等 钻井泥浆与岩土工程浆液M 湖北武汉:中国地质大学出版社，2002 2赵仁明，孙平贺，何中导 沥青堵漏钻井液体系的研制与初步应用J 探矿工程(岩土钻掘工程)，2009，36(3)