張贊德

(福建省121地質(zhì)大隊(duì)，福建龍巖 364021)

1 礦區(qū)概況及地層簡(jiǎn)述

1.1 礦區(qū)概況

陽(yáng)霞礦區(qū)位于新疆庫(kù)爾勒市輪臺(tái)縣陽(yáng)霞鎮(zhèn)。該礦區(qū)是由神新發(fā)展有限責(zé)任公司委托福建省121地質(zhì)大隊(duì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為“121地質(zhì)隊(duì)”)進(jìn)行勘探，根據(jù)以往的地質(zhì)測(cè)量成果發(fā)現(xiàn)井田地形條件復(fù)雜，極難布設(shè)鉆孔，以往鉆探工程無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)區(qū)內(nèi)煤層進(jìn)行系統(tǒng)控制，所以由121地質(zhì)隊(duì)進(jìn)行詳細(xì)勘查探明儲(chǔ)量。121地質(zhì)隊(duì)于2012年9月開(kāi)始施工截止到2013年8月共完成勘探量2.30萬(wàn)多米，共完成28個(gè)孔(其中甲級(jí)孔26個(gè)，丙級(jí)2個(gè))。得到了業(yè)主方的好評(píng)。該礦區(qū)位于天山南麓山前中山帶侵蝕切割地形，起伏大，山勢(shì)陡峭、溝谷縱橫交錯(cuò)，地形十分復(fù)雜，海拔標(biāo)高在+1 325 m～+1 995 m，相對(duì)高差大，多陡崖，基巖大部裸露，煤層露頭火燒嚴(yán)重，多形成紅色的火燒山。區(qū)內(nèi)屬典型大陸性干旱氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，年平均氣溫8℃，1月份最低-25℃，7月份最高可達(dá)40℃，凍結(jié)期為12月份到翌年3月份，最大凍土深度為0.90 m，年平均降水量75 mm，多集中在6月份～8月份3個(gè)月，月平均21.80 mm，此期間多形成短暫的洪流，易造成交通不便，年蒸發(fā)量在3 000 mm左右，春季多西南風(fēng)，秋季多西北風(fēng)，最大風(fēng)力可達(dá)8級(jí)～9級(jí)，地震烈度屬8度地震烈度區(qū)。

1.2 陽(yáng)霞礦區(qū)勘查地質(zhì)簡(jiǎn)述

陽(yáng)霞煤礦區(qū)位于塔里木盆地的北緣南天山的南麓，庫(kù)車(chē)山前坳陷帶之東部吐格爾明背斜東部的塔克瑪扎背斜的南翼，出露地層主要以中新生界為主，僅在塔克瑪扎背斜軸部有少許元古界出露，該區(qū)地層由老到新分述如下:1)元古界(Pt)。零星出露于塔克瑪扎背斜(M1)軸部，巖性為變質(zhì)巖類(lèi)，以綠泥石石英片巖、絹云母石英片巖、絹云母綠泥石石英片巖為主。2)中生界(MZ)。主要由侏羅系地層組成(本次采用第三次煤田予測(cè)劃分意見(jiàn)，將塔里奇克組劃歸為下侏羅統(tǒng))依次為塔里奇克組(J1t)阿合組(J1a)，克孜努爾組(J2k)，齊古組(J3q)，喀拉扎組(J3k)。巖性以灰色、灰白、灰黃、灰綠、紫紅色、淺褐色泥巖、炭質(zhì)泥巖、砂巖、砂礫巖和煤組成;其巖性組合為河流相，三角州相、湖濱相及泥炭沼澤相，與下覆地層不整合接觸。3)新生界(KZ)。老第三系(E)及第三系(N)。廣泛分布于塔克瑪扎背斜(M1)的兩翼，其巖性為灰綠色、棕紅色泥巖、砂巖、礫巖，夾有薄層石膏層，地層厚度大于1 000 m，與下伏地層呈超覆不整合接觸。4)第四系(Q)。為上更新統(tǒng)沉積物，井田內(nèi)僅在沖溝溝底有沉積，主要為戈壁礫石、洪積礫石、風(fēng)成砂及現(xiàn)代河床谷地的沖積層，厚度小于106 m。

2 施工技術(shù)要求

1)巖芯采取率質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)。第四系松散層，巖芯分段取芯，并取芯驗(yàn)證第四系與基巖界面?；鶐r不含煤層段，巖芯平均采取率不小于50%，優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)在合格基礎(chǔ)上提高10%?；鶐r含煤層段，巖芯平均采取率不小于65%，優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)在合格基礎(chǔ)上提高10%。2)煤芯采取質(zhì)量。據(jù)本區(qū)資料，煤層均為1/3，25焦煤，不粘煤，傾角在煤層傾角大于60°，屬急傾斜煤層，依據(jù)DZ/T 0215-2002煤、泥炭地質(zhì)勘查規(guī)范，本區(qū)煤層可采厚度確定為0.50 m，鉆孔所見(jiàn)可采煤層均參加質(zhì)量驗(yàn)收。3)孔斜測(cè)量按煤田勘探鉆孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。4)孔深丈量:每鉆進(jìn)50 m丈量一次鉆具長(zhǎng)度，為確保煤層空間位置準(zhǔn)確，要求見(jiàn)煤即丈量鉆具長(zhǎng)度，在煤層間距小于50 m時(shí)，可每鉆進(jìn)20 m丈量一次鉆具，孔深誤差不得超過(guò)1.5‰，對(duì)出現(xiàn)的誤差找出原因應(yīng)做合理平差。5)鉆孔封閉工作:鉆孔竣工后，對(duì)穿過(guò)的煤層、含水層均應(yīng)采用水泥砂漿封孔至煤層或含水層頂板以上20 m，封孔結(jié)束后，提取砂漿樣品檢驗(yàn)封閉質(zhì)量。6)施工鉆孔須按簡(jiǎn)易水文規(guī)程進(jìn)行觀測(cè)，遇涌漏水時(shí)應(yīng)觀測(cè)涌水量及穩(wěn)定水位觀測(cè)。7)加強(qiáng)鉆探原始記錄質(zhì)量，要求內(nèi)容齊全，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，字體工整，對(duì)記錄按新疆局制定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充細(xì)則規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定質(zhì)量級(jí)別。8)巖芯保管工作要求鉆孔取出的巖芯，應(yīng)洗凈擺放整齊，進(jìn)行巖芯分層地質(zhì)記錄，終孔后進(jìn)行照像，縮分巖芯保管，剩余巖芯就地建庫(kù)掩埋。鉆探設(shè)備按操作規(guī)程進(jìn)行安裝完畢后，施工中嚴(yán)格執(zhí)行地質(zhì)設(shè)計(jì)和鉆探技術(shù)規(guī)程要求，每50 m丈量鉆具，孔深誤差1.5‰，并按常規(guī)進(jìn)行了簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，通過(guò)測(cè)井溫、地表水溫，采樣化驗(yàn)，抽水試驗(yàn)，取得一定原始數(shù)據(jù)。按規(guī)范進(jìn)行了驗(yàn)收，在施工中從開(kāi)孔到終孔按照要求進(jìn)行質(zhì)量驗(yàn)收。終孔后經(jīng)測(cè)井證實(shí)鉆探達(dá)到地質(zhì)目的后，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)進(jìn)行封閉，并在孔口埋設(shè)注有標(biāo)記的水泥標(biāo)樁，以作為永久標(biāo)志。

3 鉆探設(shè)備、管材及鉆頭的選擇

根據(jù)陽(yáng)霞礦區(qū)地層及鉆孔設(shè)計(jì)特點(diǎn)，對(duì)鉆探設(shè)備、管材及鉆頭的選擇如下:XY-5型巖芯鉆機(jī)1臺(tái)，BW-250型泥漿泵1臺(tái)，SJ-3000繩索取芯絞車(chē)1臺(tái)，GF-100 kW柴油發(fā)電機(jī)組1臺(tái);鉆桿:S75A加強(qiáng)型繩索取芯鉆桿1 500 m;鉆頭:江蘇無(wú)錫金剛石廠生產(chǎn)，孕鑲金剛石鉆頭，粒度40～85，濃度100%，HRC為35～40。

4 ZK1-3號(hào)孔鉆孔結(jié)構(gòu)

根據(jù)該礦區(qū)老第三系(E)及第三系(N)層較厚，并含有較厚的巖性為灰綠色、棕紅色泥巖、砂巖、礫巖，夾有薄層石膏層，結(jié)合以往鉆探施工經(jīng)驗(yàn)，該孔開(kāi)孔采用φ150 mm合金鉆頭，鉆進(jìn)0 m～35 m下入φ146 mm套管作為孔口管，35 m～150.45 m用φ130 mm合金鉆頭鉆進(jìn)，下入φ127 mm套管，150.45 m～235.50 m用φ95金剛石繩索取芯鉆進(jìn)，下入φ89 mm套管;235.50 m～1 154.49 m，φ81金剛石繩索取芯鉆進(jìn)至終孔。鉆孔結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 ZK1-3號(hào)鉆孔結(jié)構(gòu)示意圖

5 鉆進(jìn)過(guò)程中對(duì)鉆孔中采用的沖洗液條件分析

5.1 陽(yáng)霞礦區(qū)施工中遇到的問(wèn)題

1)火燒地層變形強(qiáng)烈，部分孔段有強(qiáng)蝕變，巖石破碎，取芯困難;2)由于鉆孔多分布在山頂，海拔較高，供水困難;3)礦區(qū)施工用水偏堿性，容易破壞泥漿的性能，難以保證泥漿在孔內(nèi)的性能。

5.2 陽(yáng)霞礦區(qū)施工中沖洗液采用的要求

根據(jù)地層情況，要求沖洗液具有較強(qiáng)的保護(hù)造漿性和抑制性，減少泥漿的滲入及泥巖等:1)抑制性對(duì)煤層或不穩(wěn)定地層的膠結(jié)能力的破壞小，地層水化膨脹就少;在實(shí)踐中與泥巖的造漿性和孔壁的遇水穩(wěn)定性有密切聯(lián)系。2)較強(qiáng)的潤(rùn)滑性，沖洗液的循環(huán)流動(dòng)阻力、沖洗液的潤(rùn)滑性與鉆具磨損、發(fā)生等都有密切的關(guān)系。

6 MBM多功能沖洗液的選用

6.1 特點(diǎn)

多功能劑是一種集造漿與泥漿處理劑功能于一體的抗鹽、抗復(fù)合離子污染的鉆井液用多功能泥漿材料。通過(guò)在鈉膨潤(rùn)土引入酰胺基和羧鈉基及其他高分子基團(tuán)，制備的一種復(fù)合型的鉆井液材料，具有一劑多效并且使用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)?？捎糜谂渲频酀{、鹽水泥漿、鉀基泥漿及復(fù)合鹽水泥漿等，具有比較廣泛的適用性。

6.2 配方

由于該地層廣泛分布于塔克瑪扎背斜(M1)的兩翼，其巖性為灰綠色、棕紅色泥巖、砂巖、礫巖，夾有薄層石膏層，地層厚度較大，所以按照地層情況泥漿配比如下:配方一:1 m3清水+8 kg～12 kg MBM+1 kg純堿+5 kg潤(rùn)滑劑;配方二:1 m3清水+2 kg PHP+20 kg多功能復(fù)合劑(MBM)。

6.3 性能指標(biāo)

從礦區(qū)的地層情況看，主要是礫巖、砂巖、棕紅色泥巖等，巖層疏松，易坍塌掉塊、縮徑和造漿，且地下水位偏低。受地層和其他條件的限制，因此，要求泥漿材料有較好的抗污染性能，配制的鉆井液應(yīng)具有較好的流變性、濾失造壁性、抑制性及抗污染性能;粘度25 s～35 s，密度1.06 g/cm3～1.10 g/cm3，pH 值 7.5 ～8，泥皮厚度0.1 mm～0.25 mm。從性能看采用此泥漿，不僅配方簡(jiǎn)單，并且性能較好。

7 現(xiàn)場(chǎng)使用效果分析

該礦區(qū)使用MBM多功能劑泥漿完成了幾個(gè)深孔的鉆進(jìn)工作，并取得了較理想的效果;由于地層原因全孔低固相沖洗液頂漏鉆進(jìn)至終孔，MBM多功能劑泥漿沖洗液良好的護(hù)壁性能，使得鉆進(jìn)比較順利，對(duì)比于通常使用的低固相沖洗液，從表1陽(yáng)霞礦區(qū)幾個(gè)相似鉆孔的施工效果對(duì)比上可以看出，使用MBM多功能沖洗液頂漏鉆進(jìn)有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):

1)具有較好的造壁性能，泥漿流變性能好，可有效防止繩索取芯鉆進(jìn)鉆桿內(nèi)壁結(jié)泥皮;

2)一般情況下用MBM和水就可以配制出不同性能的泥漿，無(wú)需加其他材料;

3)MBM多功能復(fù)合劑泥漿配制和維護(hù)方便快捷，粘度較易控制，沖洗液鉆進(jìn)護(hù)壁過(guò)程中，內(nèi)管投放和打撈順利，提高了純鉆進(jìn)時(shí)間利用率。

表1 陽(yáng)霞礦區(qū)相似鉆孔施工對(duì)比表

8 結(jié)語(yǔ)

1)MBM多功能復(fù)合劑由于礦化度高，因此這種體系具有較強(qiáng)的抑制性，能有效的抑制泥頁(yè)巖水化，保證井壁穩(wěn)定;在孔壁上能形成有一定強(qiáng)度的泥皮，失水量低，適合易水化膨脹、不穩(wěn)定地層護(hù)壁。2)MBM多功能復(fù)合劑泥漿配置簡(jiǎn)單，只需將清水按照一定比例加在一起攪拌水化后即可使用。3)在MBM多功能復(fù)合劑泥漿中添加少量PHP，護(hù)壁防塌效果更加明顯。由于鉆出的巖屑不易在鹽水中水化分散，在地面容易被清除，因而有利于保持較低的固相含量。4)MBM多功能復(fù)合劑泥漿頂漏鉆進(jìn)通過(guò)在陽(yáng)霞礦區(qū)的實(shí)踐應(yīng)用，不僅護(hù)壁效果較好，而且保證了鉆孔安全，提高了鉆效。5)MBM多功能復(fù)合劑泥漿不僅抗鹽侵的能力很強(qiáng)，而且能夠有效的抗鈣侵和抗高溫，適于鉆含巖鹽地層或含鹽膏地層，以及在深井和超深井中使用。

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