王 燦

(安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊(duì)，安徽 宿州 234000)

通過(guò)地面鉆孔對(duì)井下進(jìn)行供風(fēng)，改善井下安全開(kāi)采的施工條件，以新集一礦為例結(jié)合大口徑施工工藝，對(duì)供壓風(fēng)管道鉆孔施工工藝進(jìn)行探討。

新集一礦位于淮南鳳臺(tái)縣新集鎮(zhèn)，礦井地處于淮河沖擊平原，第四系(Q)平均厚度約為161.28m，為河湖相沉積。含煤地層為二疊系地層，可采煤層為11層，厚度27.53m。

供壓風(fēng)管道鉆孔位于礦后煤倉(cāng)東南隅，礦鐵路北側(cè)，距離2008年施工氮?dú)夤艿楞@孔10m。設(shè)計(jì)孔深480m，包括鉆井、電測(cè)井、測(cè)斜、管路安裝、工作管除銹防腐、固管填充孔壁、止水檢查等工序。要求終孔軌跡偏離中線不大于2m。

1 鉆孔結(jié)構(gòu)

孔深0～205.18m孔徑為Φ630 mm，下置Φ550×12 mm螺旋管護(hù)壁并固管?？咨?05.18～480.02m孔徑為Φ444.5 mm，0～480.02m下置Φ325×12 mm石油套管并固管。

圖1 供壓風(fēng)管道鉆孔結(jié)構(gòu)圖

2 施工工藝

根據(jù)施工技術(shù)要求，成孔必須要求垂直。

2.1 加固地基

地基用水泥加固并找平，四角再用鐵板穩(wěn)固，確保鉆塔與鉆機(jī)安裝穩(wěn)固，水平周正，防止地基下沉。開(kāi)鉆前先用水平尺對(duì)孔口、主軸、天輪進(jìn)行檢查，確保三點(diǎn)一線后方可開(kāi)孔。

2.2 鉆具組合

1)一路套管孔徑

松散層:Φ127 mm鉆桿+Φ191 mm加重鉆具4根40m+Φ371 mm無(wú)芯四翼合金鉆頭;

穩(wěn)定基巖段:Φ127 mm鉆桿+Φ191 mm加重鉆具4根40m+Φ311 mm三翼牙輪鉆頭;

二徑擴(kuò)孔:Φ127 mm鉆桿+Φ191 mm加重鉆具4根30m+Φ630 mm四翼合金鉆頭及Φ630 mm三翼牙輪鉆頭。

2)二路套管孔徑

基巖段至終孔:Φ127 mm鉆桿+Φ191 mm加重鉆具3根30m+Φ311 mm三翼牙輪鉆頭;

二徑擴(kuò)孔:Φ127 mm鉆桿+Φ191 mm加重鉆具3根30m+Φ444.5 mm三翼牙輪鉆頭。

2.3 鉆進(jìn)參數(shù)

1)松散層

鉆壓600～800 kg，轉(zhuǎn)速50～150 rpm，泵量50～150 L/min。

2)基巖段

鉆壓800～1 200 kg，轉(zhuǎn)速 50～300 rpm，泵量 250～850 L/min。

2.4 沖洗液

1)第四系松散層采用“Na2CO3+腐殖酸鉀(KHm)+聚丙烯腈+膨潤(rùn)土”配制的泥漿護(hù)壁，可防止地層坍塌。

2)基巖采用“聚丙稀酰胺+聚丙烯腈+Na2CO3+KHm+膨潤(rùn)土”配制的雙聚低固相泥漿護(hù)壁，具有除砂好，流變性好，配置簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，泥皮薄而堅(jiān)韌，可防止地層坍塌。

3)配備泥漿性能測(cè)量?jī)x器，每天進(jìn)行泥漿性能測(cè)量，指導(dǎo)鉆機(jī)及時(shí)調(diào)整泥漿配比和補(bǔ)充漿液。見(jiàn)表1。

表1 泥漿性能

2.5 施工順序

1)開(kāi)孔用Φ371 mm無(wú)芯鉆頭鉆進(jìn)至190.00m，然后用Φ311 mm三翼牙輪鉆頭無(wú)芯至256.55m進(jìn)行常規(guī)，確定Φ550 mm護(hù)壁管下置深度。

2)松散層用Φ630 mm四翼合金鉆頭擴(kuò)孔，基巖段用Φ630 mm牙輪鉆頭擴(kuò)孔至套管下放深度即205.18m，下置Φ550×12 mm螺旋管護(hù)壁205.18m并固管。

3)固管及止水檢查合格后采用Φ311 mm三翼牙輪鉆頭無(wú)芯至孔深480.02m，進(jìn)行常規(guī)測(cè)井。

4)最后用Φ444.5 mm三翼牙輪鉆頭擴(kuò)孔至孔深480.02m，下置Φ325×12 mm石油套管480.02m并固管。

3 下管措施及固管

3.1 下管措施

1)下管前后采用稀泥漿循環(huán)洗孔，將鉆孔過(guò)程中遺留的巖屑洗出，確保下管和固管順利。

2)用一根同徑20m套管進(jìn)行探孔順孔，確保下管順利。

3)在尾管底口1m處打直徑2～3 cm的小眼，間隔20 cm。

4)對(duì)入孔管材逐根檢查、丈量、編號(hào)，彎曲和有凹陷、裂紋的管材不能入井，下管時(shí)按編號(hào)順序入井。

5)下管前用鋼絲刷把每一根套管的絲扣都刷洗干凈，抹上鉛油、纏上棉線后擰緊。

6)下套管時(shí)保證垂直度，除用水平尺外，在90度夾角方向設(shè)置兩個(gè)吊線處，人工吊線，保證垂直度。

7)φ550 ×12 mm 護(hù)壁管 205.18m 總重量 33 t，φ325 ×12 mm工作管480.62m總重量45 t，鉆塔荷載能力25 t，直接下管鉆機(jī)載荷能力達(dá)不到，因此采用浮力筏并預(yù)制在底部管內(nèi)。通過(guò)泥漿的浮力作用承擔(dān)一部分重量，減輕鉆塔承受的拉力。當(dāng)泥漿的浮力大于工作管自重時(shí)，向管內(nèi)注入清水來(lái)平衡控制套管的浮力。

3.2 下管及固管

下管采用鉆機(jī)提升和浮力閥的方法。固管采用泥漿泵通過(guò)鉆桿往管內(nèi)注入水泥漿，管口與注漿管路的環(huán)狀間隙用鋼板密封，水泥漿液通過(guò)小眼返到孔壁的方法。

3.2.1 下入護(hù)壁管與固管

為隔離地表水防止松散層坍塌，Φ550×12 mm護(hù)壁管下入205.18m(穩(wěn)定基巖)進(jìn)行隔離，套管采用管箍對(duì)焊接并在對(duì)接處焊接加強(qiáng)筋。固井選用P·O42.5型號(hào)水泥，水泥與水按1:0.6比例配制成品水泥漿40 t，連續(xù)注漿3個(gè)h，直到孔口返出水泥漿。停泵等水泥凝固72h后進(jìn)行絲扣檢查及固井底口止水檢查。(附表2)

3.2.2 下入石油套管與固管

石油套管主要是向下井下供風(fēng)的工作管路，φ325×12 mm石油套管下入深度為480.02m。石油套管帶有管箍采用絲扣緊固。固井選用P·O42.5型號(hào)水泥，水泥與水按1:0.6比例配制成品水泥漿87.8 t。連續(xù)注漿5個(gè)h，直到孔口返出水泥漿。停泵等水泥凝固72h后進(jìn)行絲扣檢查及固井底口止水檢查。(附表3)

表2 表套管止水檢查表

3.3 管內(nèi)積水排除

下入帶有撈砂管鉆具距管內(nèi)0.5m處先對(duì)管內(nèi)沉積物進(jìn)行大泵量反復(fù)沖洗。沖洗后殘余沉積物都沉入撈砂管內(nèi)，起出鉆具帶出沉積物，反復(fù)進(jìn)行沖洗，直至管內(nèi)返出清水無(wú)沉積物。最后采用提籃法提出管內(nèi)積水。

表3 工作管止水檢查表

3.4 防斜

采用高精度測(cè)斜儀器每鉆進(jìn)30m測(cè)斜一次，頻繁的測(cè)斜能夠有效的控制孔斜，在測(cè)斜過(guò)程中采取有效的防斜措施:

1)發(fā)生輕微偏斜時(shí)，按照地質(zhì)鉆探常用方法即掃、鏟等方法糾偏。

2)擴(kuò)孔法:采用大于原鉆孔直徑的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，操作時(shí)應(yīng)輕壓、慢轉(zhuǎn)、進(jìn)尺不得過(guò)快。

3)導(dǎo)正法:在鉆孔不斜的孔段加導(dǎo)正裝置，使糾斜的鉆具在保持正直的情況下鉆進(jìn)。

最終終孔天頂角0.80°，方位角 302.30°，據(jù)靶心偏移距0.69m，符合設(shè)計(jì)要求。附鉆孔軌跡圖。

4 結(jié)語(yǔ)

1)施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制孔斜，合理配置加重鉆具、有效的控制鉆壓，采用高精度測(cè)斜儀器頻繁測(cè)斜，來(lái)保證鉆孔的垂直度。

圖2 新集一礦供壓風(fēng)管道鉆孔軌跡圖

2)配置合理的鉆具和加重鉆具，有效的分級(jí)擴(kuò)孔，能夠提高施工效率，減少施工工期，節(jié)約成本。

3)下管過(guò)程中采用浮力伐能夠有效的控制下管重力，科學(xué)運(yùn)用浮力技術(shù)來(lái)彌補(bǔ)鉆機(jī)承載能力的不足，有效節(jié)約成本。

4)充分考慮到管內(nèi)積水的壓力，進(jìn)行管內(nèi)積水處理，為井下管道對(duì)接連通提高安全保證。

［1］魯小輝.鉆井技術(shù)論文集［M］.石油工業(yè)出版社.2009.

［2］陳庭根，等.鉆進(jìn)工程理論與技術(shù)［M］.北京石油大學(xué)出版社.2000.

［3］韓廣德，等.中國(guó)煤炭工業(yè)鉆探工程學(xué)［M］.煤炭工業(yè)出版社.2000.

［4］劉方建.新集一礦13－1煤開(kāi)拓及西一采區(qū)教學(xué)設(shè)計(jì).2008.