当前煤田地质钻探技术出现的问题与策略.doc

1、当前煤田地质钻探技术出现的问题与策略摘要：随着煤田地质勘探任务的增多，煤田地质钻探工艺水平也在逐步提高。当前我国常用的煤田地质钻探技术有定向钻进技术、绳索取芯和金刚石钻进技术等。在煤田地质钻探中，不同的钻探需求，需采用不同的地质钻探技术。 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：煤田地质钻探；钻探技术；钻探工艺； 中图分类号：P634.8 文献标识码：A 1 概述 随着国家建设和国民经济的稳步发展，煤炭、石油、天然气等矿产资源使用量越来越大，并且目前我国矿产资源出现了紧缺现象，这制约了国家建设和国民经济发展。为了解决矿产能源问题，国家大力开展矿产勘查和深部找矿工作，

2、在国务院关于加强地质工作的决定提 出的地质工作主要任务中，把“突出能源矿产勘查”和“加强非能源重要矿产勘查”作为两项首要任务。 煤炭资源的需求量加大，地质勘探任务也随之加重。近年来，随着煤炭地质工作的加强，地质钻探工作量成倍增长，一些省区的年钻探工作量达到了几十万米。在煤炭地质钻探过程中，钻探设备、钻探工艺和技术也发展迅速。 2. 煤田地质钻探技术 在上世纪 60 年代左右，煤田地质钻探主要使用的技术有钢粒钻进技术、合金钻进技术以及铁砂钻进技术，这些钻进技术的钻进效率低，若是遇到硬质岩层，其钻进速度会受到极大 的限制。我国现今主要将金刚石钻进技术与绳索取芯钻进技术相结合，有效的解决了取芯率低、

3、钻进效率低等问题，这对经济效益的提升起到了极大的促进作用。 3 、钻探技术存在的问题及处理方法 3.1 孔壁坍塌 （ 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 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

4、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

5、泥封闭煤层前，必须先行测井或须经地质的许可。 3.2 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 内管难于投放，则要考虑套管隔离。 3.3 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

6、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。 3.4 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 ，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 ，

7、 从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失和坍塌现象的话 ， 那么只能够使用套管进行隔离 。 如果钻孔较深 、 多孔段坍， 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 、力以后，最后还是要扩孔下套管才能解决根本的问题。 4 、煤田复杂地层钻进主要护壁方法 4.1 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

8、满足钻进的需要 。 钻遇煤系地层前 ， 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。 4.2 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

9、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 48 72h 。 4.3 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 24 48 h 再进行扫孔。 5 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 ， 掌握相关的处理方法，对于煤田钻探来说具有非常重要的意义。