何玉云，姚澤洪，王文林，曹學(xué)斌

(寧夏核工業(yè)地質(zhì)勘查院，寧夏 銀川　750021)

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甘肅省阿克塞平達(dá)坂煤礦鉆探施工技術(shù)

何玉云，姚澤洪，王文林，曹學(xué)斌

(寧夏核工業(yè)地質(zhì)勘查院，寧夏 銀川750021)

甘肅省阿克塞平達(dá)坂煤礦區(qū)地層較復(fù)雜，巖層破碎，且存在水化膨脹的泥巖及凍土層，易縮徑及坍塌，施工難度較大。針對(duì)該礦區(qū)地層特點(diǎn)，從鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)參數(shù)及沖洗液等方面采取相適應(yīng)的施工工藝及技術(shù)措施，取得了良好的效果。

鉆探；繩索取心；沖洗液；凍土層；煤礦

1　工程概況

平達(dá)坂煤礦位于甘肅省酒泉市阿克塞哈薩克族自治縣小哈爾騰地區(qū)，設(shè)計(jì)孔深250～280 m，鉆探工作量1 600 m。

施工地區(qū)海拔高度為3 750～4 350 m，平均海拔高度為4 200 m。礦區(qū)屬高寒半干旱氣候，嚴(yán)寒且變化無(wú)常，年平均氣溫低于6 ℃，年平均降水量100 mm。

2　區(qū)域地質(zhì)及礦區(qū)地層簡(jiǎn)況

2.1區(qū)域地質(zhì)概況

平達(dá)坂煤礦位于秦祁昆造山系中-南祁連弧盆系黨河南山-拉脊山蛇綠混雜巖帶，其上發(fā)育北西走向的中-新生代斷陷盆地，屬于祁連褶皺帶陽(yáng)康復(fù)向斜察汗鄂博圖嶺褶斷；西南為南祁連巖漿弧，北東為中祁連巖漿弧。受黨河南山-拉脊山蛇綠混雜巖帶的控制，區(qū)內(nèi)大部分?jǐn)嗔褬?gòu)造為北西向逆斷層，少部分為近東西向逆斷層和北東向性質(zhì)不明斷層。

2.2礦區(qū)地層簡(jiǎn)況

該地區(qū)之前未進(jìn)行過鉆探施工，因此礦區(qū)沒有可供參考的鉆孔技術(shù)總結(jié)和詳細(xì)的地質(zhì)資料。根據(jù)本次施工獲得的巖心資料，總結(jié)了該礦區(qū)地層巖性，詳見表1。

3　礦區(qū)鉆進(jìn)難點(diǎn)

(1)存在較多破碎帶，孔壁易掉塊及坍塌；

(2)部分泥巖孔段存在縮徑現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆具無(wú)法旋轉(zhuǎn)及上提鉆具遇阻；

表1　礦區(qū)地層巖性

(3)砂巖和礫巖層段存在大量水平裂縫，易發(fā)生泥漿漏失；

(4)煤層頂?shù)装宕嬖诤刑烊粴馑衔锏膬鐾翆樱瑢?dǎo)致泥漿性能惡化。

4　鉆探技術(shù)措施及工藝

4.1鉆孔結(jié)構(gòu)

采用CSD500C全液壓巖心鉆機(jī)進(jìn)行施工，共完成鉆孔6個(gè)。由于鉆孔結(jié)構(gòu)相同，本文僅以ZK-1孔為例，介紹其鉆孔結(jié)構(gòu)，詳見圖1。

4.2鉆孔鉆具組合

采用金剛石繩索取心鉆進(jìn)工藝，鉆孔鉆具組合見表2。

表2　MZK23-2孔鉆具組合表

4.3鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)

不同開次鉆機(jī)鉆進(jìn)參數(shù)見表3。

表3　不同開次鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)

4.4沖洗液配制與維護(hù)

采用無(wú)固相沖洗液鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中根據(jù)地層變化情況對(duì)沖洗液配方進(jìn)行調(diào)整。

4.4.1不同地層的沖洗液配方及性能

(1)正常鉆進(jìn)時(shí)，沖洗液配方為：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.15%～0.3%高黏纖維素+0.5%～0.8%植物膠+0.3%～0.5%無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑。沖洗液性能：密度1.02～1.04 g/cm3，漏斗黏度17～20 s，濾失量20～30 mL。

(2)鉆遇泥巖縮徑地層時(shí)，提高沖洗液的抑制性，并降低沖洗液的濾失量。具體配方為：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.3%～0.6%高黏纖維素+0.5%～0.8%植物膠+1%～2%無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑+5%氯化鉀。沖洗液性能：密度1.03～1.05 g/cm3，漏斗黏度18～23 s，濾失量10～15 mL。

(3)鉆遇凍土層時(shí)，向沖洗液中加入氯化鈉，降低沖洗液的凝固點(diǎn)，并抑制凍土層中天然氣水合物分解。具體配方：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.2%～0.5%高黏纖維素+0.5%～0.8%植物膠+1%～2%無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑+10%～20%氯化鈉。沖洗液性能：密度1.06～1.15 g/cm3，漏斗黏度16～23 s，濾失量15～25 mL。

(4)鉆遇漏失地層時(shí)，應(yīng)向沖洗液中加入惰性堵漏材料，如鋸末、棉籽殼等。具體配方：0.1%氫氧化鈉+0.1%純堿+0.5%～1%高黏纖維素+1%～2%植物膠+0.3%～0.5%無(wú)熒光潤(rùn)滑防塌劑+3%～8%惰性堵漏材料。沖洗液性能：密度1.03～1.10 g/cm3，漏斗黏度25～50 s。

4.4.2沖洗液維護(hù)

(1)性能測(cè)試

由技術(shù)人員或機(jī)長(zhǎng)做好對(duì)沖洗液性能的測(cè)定，每班至少測(cè)定2次(鉆遇復(fù)雜地層則增加測(cè)定次數(shù))。

(2)性能調(diào)整

根據(jù)地表沖洗液性能指標(biāo)情況以及地層的變化，對(duì)沖洗液配方進(jìn)行調(diào)整。

(3)巖粉清除

按照現(xiàn)場(chǎng)地形盡量增大沖洗液循環(huán)系統(tǒng)的容積，循環(huán)槽長(zhǎng)度不小于20 m，沉淀坑不小于3個(gè)。保證沖洗液充分被凈化，并及時(shí)清除循環(huán)槽中的有害固相。

5　技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果

在平達(dá)坂煤礦鉆探施工中，由于工藝合理，措施得當(dāng)，2012年5月～8月，1臺(tái)鉆機(jī)共完成鉆孔6個(gè)，累計(jì)進(jìn)尺1 585.45 m，直接經(jīng)濟(jì)效益166萬(wàn)元。各鉆孔施工周期及完鉆孔深詳見表4所示。

表4　各鉆孔施工周期及終孔深度

6　結(jié)語(yǔ)

在甘肅省阿克塞平達(dá)坂煤礦鉆探施工中，選用合適的鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用金剛石繩索取心鉆進(jìn)工藝，選擇合理的鉆進(jìn)參數(shù)，提高了鉆進(jìn)效率，降低了施工成本。

通過本次小口徑鉆探施工，積累了以下一些經(jīng)驗(yàn)，以期對(duì)今后的小口徑鉆探施工有所指導(dǎo)。

(1)由于礦區(qū)地層存在一定的縮徑，在鉆進(jìn)過程中應(yīng)降低泥漿濾失量并提高泥漿抑制性能，防止泥巖水化膨脹引起縮徑對(duì)正常鉆進(jìn)造成不利影響。

(2)在凍土層鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)向沖洗液中加入氯化鈉，將沖洗液轉(zhuǎn)化成低溫沖洗液，從而抑制天然氣水合物分解。

(3)該地區(qū)常年氣溫較低，海拔較高，施工過程

中需注意人員健康的防護(hù)。

[1]張春波，劉峰.中國(guó)繩索取心鉆探技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].探礦工程(巖土鉆掘工程)，1996,(4):47-49.

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[6]鄢捷年．鉆井液工藝學(xué)[M]．山東:中國(guó)石油大學(xué)出版社，2001.

2015-10-16

何玉云(1982-)，男(回族)，寧夏中衛(wèi)人，寧夏核工業(yè)地質(zhì)勘查院助理工程師，石油工程專業(yè)，主要從事巖心鉆探和繩索取心泥漿研究工作，E-mail: heyuyun2010@126.com。

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