趙文杰，張繼業(yè)

（河南省資源環(huán)境調(diào)查四院，河南 鄭州 450046）

對于煤田地質(zhì)勘探工作而言，掌握超深孔鉆探技術(shù)施工工藝，不但可以解決煤田地質(zhì)勘探中的技術(shù)問題，同時還能有效提取深層地層中的巖芯，為地質(zhì)勘探和地質(zhì)成分分析提供有力的手段支持。本文以陜澠煤田杜家-張溝煤預(yù)查勘探區(qū)的煤田地質(zhì)孔為例，簡要闡述所使用的施工工藝及施工中總結(jié)的一些基本經(jīng)驗。

1 工程概況

河南省煤田地質(zhì)局四隊承接了陜澠煤田杜家-張溝煤預(yù)查勘探區(qū)的煤田地質(zhì)孔的施工，在該勘探區(qū)這一次設(shè)計鉆孔有4個，最深一口井zk0601孔終孔孔深是1630m，由于該區(qū)地層比較復(fù)雜，構(gòu)造比較多，地層傾角大，軟硬互層較嚴(yán)重，屬于易斜地層，該孔離山較近，裂隙比較發(fā)育，容易出現(xiàn)孔內(nèi)漏失，該孔在該地區(qū)地層屬于全套地層有平頂山砂巖，勘探煤層屬于二疊系煤層，非常具有代表性。

2 煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)施工設(shè)備的選擇

根據(jù)鉆孔設(shè)計本孔采用TXJ—1600型鉆機(jī)，用Φ24鋼絲繩吊掛，為了達(dá)到提升能力的要求，采用一個動滑輪組進(jìn)行重量分擔(dān)。

使用的泥漿泵型號是NBB—260/7，額定流量為260L/min，額定壓力7MPA，泵量如下：

表1 地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)流量分析

所使用的鉆塔是A字型伸縮式鉆塔，該鉆塔由內(nèi)塔、外塔和天車三部分組成，塔高18m。內(nèi)外塔的兩條腿均為矩形小斷面匡架式結(jié)構(gòu)。其斷面尺寸分別為0.4m*0.45m和0.49m*0.54m。內(nèi)塔腿采用Φ63.5mm的鉆桿材料，用Φ20mm鋼管做橫手，30mm*4mm做斜手焊接而成。內(nèi)、外塔腿的長度分別為8.25m和8.45m，內(nèi)塔腿插于外塔腿內(nèi)構(gòu)成一體，通過伸縮來調(diào)整他的高度。

3 井身結(jié)構(gòu)及鉆進(jìn)參數(shù)

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

開孔采用Φ215mm牙輪鉆頭鉆至70m左右，下Φ168mm表層套管，封住上部礫石、黏土、流沙層。然后用Φ113mm的復(fù)合片鉆頭和金剛石鉆頭鉆至704m，再換徑用Φ94mm的復(fù)合片和金剛石鉆頭鉆至終孔。

3.2 鉆進(jìn)參數(shù)及措施

鉆進(jìn)過程中嚴(yán)守操作規(guī)程，眼觀六路，耳聽八方，保持雙人看車；起下鉆操作要平穩(wěn)，防碰，防溜，防墩，防掉物；按時檢查保養(yǎng)設(shè)備；根據(jù)不同孔深段的地層要隨時調(diào)整泥漿性能指標(biāo)，如表2。

表2 不同孔深段的地層調(diào)整泥漿性能指標(biāo)

4 普鉆在煤田地質(zhì)超深孔施工需注意的幾個問題

4.1 煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)，需要根據(jù)不同地層選擇鉆頭

由于煤田地質(zhì)超深孔鉆探的整體鉆孔深度較深，在鉆探過程中會遇到巖石層，尤其在鉆孔較深以后每一回次進(jìn)尺提拔鉆具輔助時間較長，為了縮短純鉆時間，提高鉆進(jìn)效率有效鉆透巖石層，鉆頭的正確選擇在這一過程中尤其重要?；诔羁足@探技術(shù)的實際需要，在具體的鉆頭選擇中，應(yīng)將鉆頭的強(qiáng)度和使用壽命作為主要指標(biāo)，保證鉆頭能夠具有較高的強(qiáng)度，滿足超深孔鉆探的實際需要。因此，特殊型號的超強(qiáng)鉆頭，是解決煤田地質(zhì)超深孔鉆探需要的重要因素，只有做好這一選擇，才能保證煤田地質(zhì)超深孔鉆探取得積極效果。

4.2 煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)，需要地上鉆探設(shè)備牢固，可靠

考慮到超深孔鉆探技術(shù)的難度以及對設(shè)備功能的要求，煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)對地上專用鉆探設(shè)備的功能有較高的要求，為了達(dá)到超深孔鉆探目標(biāo)，在設(shè)備選擇中應(yīng)根據(jù)鉆井需要進(jìn)行合理選擇，并加強(qiáng)設(shè)備功能的考察，保證地上鉆探設(shè)備的功能能夠滿足超深孔鉆井需要。

地上輔助設(shè)備是保證煤田地質(zhì)超深孔鉆探有效進(jìn)行的關(guān)鍵，由于超深孔鉆探技術(shù)在應(yīng)用過程中需要穩(wěn)定的地上井架以及地上設(shè)備的輔助，因此，對地上專用輔助設(shè)備有著較高的要求，需要地上輔助設(shè)備在功能、穩(wěn)定性和有效性上滿足指標(biāo)需要。只有達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，才能解決超深孔鉆探穩(wěn)固問題，為超深孔鉆探提供有力的支持。

4.3 煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)，必須嚴(yán)格控制鉆孔孔斜

鉆孔孔斜不是能絕對防止的，但在操作技術(shù)上注意預(yù)防，是可以減少鉆孔的孔斜程度，在操作過程中，除嚴(yán)格遵守技術(shù)操作規(guī)程外，尚須注意以下幾點：

（1）正確的安裝鉆探設(shè)備，要用堅固的地盤、穩(wěn)定的基礎(chǔ)，鉆塔和鉆機(jī)的安裝必須周正、堅固、水平，提引器中心、鉆孔中心、立軸三點必須在同一垂直線上。開孔鉆進(jìn)100m～200m時進(jìn)行一次檢驗看地基是否下沉和三點是否還在同一垂直線上。

（2）開孔鉆進(jìn)時隨著鉆孔的延伸，要不斷加接巖心管導(dǎo)正。

（3）不把彎曲的鉆具下入孔內(nèi)，為防止孔斜，在任何情況下粗徑鉆具的長度不能小于9m。

（4）采用鉆鋌加壓可以使鉆桿處于拉直狀態(tài)減少彎曲，在很大程度上可以防止孔斜，加鉆鋌的數(shù)量應(yīng)超過孔內(nèi)所需壓力的20%～30%。

4.4 煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)，要有合理的鉆具組合

在煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)應(yīng)用過程中，鉆具組合是非常重要的。本孔鉆孔結(jié)構(gòu)根據(jù)地層和柱狀設(shè)計綜合因素考慮分為以下幾種鉆具組合：

（1）Φ215mm牙輪鉆頭+Φ121mm鉆鋌+Φ83鉆鋌+立軸，鉆進(jìn)至70m。

（2）Φ113鉆頭+Φ83鉆鋌+Φ68鉆鋌+Φ50鉆桿+立軸，鉆進(jìn)至704m。

（3）Φ94鉆頭+Φ68鉆鋌+Φ50鉆桿+立軸，鉆進(jìn)至終孔。

4.5 煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)，要使用優(yōu)質(zhì)的沖洗液

（1）在煤田地質(zhì)超深孔勘探中采用不同的鉆進(jìn)工藝，選用合適的沖洗液類型是保證正常鉆進(jìn)的關(guān)鍵，而煤田鉆探施工的地層主要是煤系，屬沉積地層，除地表的松散的沖積層外，多數(shù)基巖為軟硬互層可破碎巖層和水敏性地層及部分涌水地層，因此，多采用泥漿作為沖洗液。

而該孔使作不分散抵固相聚合物鉆井液，該鉆井液具有選擇性絮凝和包被作用的高分子聚合物，部分水解聚丙烯酰胺，羧甲基纖維素，腐植酸鉀為主要處理劑，保留泥漿中優(yōu)質(zhì)造漿粘土，而絮凝劣質(zhì)粘土和鉆屑，以便地表沉除，保持鉆井液的低固相，而且PHP剪切稀釋性好，有利于提高鉆速，潤滑鉆具，孔內(nèi)清潔，防塌防卡。

（2）鉆井液配制及維護(hù)和管理：鉆進(jìn)選用聚丙烯不分散低固相鉆井液，選用的材料有水、鈉土粉、純堿（Na2CO3）中或高羧甲基甲纖維素（CMC），水解聚丙烯酰胺（HPAM或PHP），腐植酸鉀（KHM），配制泥漿之前，鈉土粉要進(jìn)行預(yù)水化浸泡處理并充分?jǐn)嚢琛?/p>

管理與維護(hù)：①每班設(shè)一名泥漿管理員，隨時監(jiān)測調(diào)整泥漿性能，檢修維護(hù)泥漿凈化裝置，保證其正常運轉(zhuǎn)，保證沖洗液的各項性能指標(biāo)符合要求。②每班勤撈砂，勤維護(hù)處理，鉆進(jìn)時注意泥漿顏色變化。日常維護(hù)處理在泥漿循環(huán)槽中進(jìn)行，緩慢加入處理劑，邊維護(hù)邊處理。加完處理劑的時間為泥漿循環(huán)一次的時間，使處理劑均勻分布，以防止大起大落。雨天禁止雨水流入泥漿池內(nèi)鉆，廢漿不準(zhǔn)再進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。

4.6 煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)，其他操作技術(shù)要求

4.6.1 鉆進(jìn)技術(shù)操作

鉆進(jìn)要求：鉆進(jìn)前，轉(zhuǎn)速、鉆壓、沖洗液泵量調(diào)到設(shè)計要求，正常鉆進(jìn)時，送鉆均勻，保持設(shè)計的鉆進(jìn)參數(shù)，三班鉆進(jìn)壓力要一致。嚴(yán)禁中途停泵，鉆進(jìn)中要根據(jù)所鉆地層巖性的不同實時調(diào)整泥漿性能指標(biāo)，班長看車要有專門的人員看水（上返沖洗液），防止孔底不返水，造成燒鉆事故，副班長要經(jīng)常檢查柴油機(jī)、泥漿泵，鉆機(jī)各種機(jī)件是否運轉(zhuǎn)正常。見煤前調(diào)整好泥漿。保護(hù)好孔壁，保持孔內(nèi)不坍塌，不掉塊，并保持雙人看車，堅持使用專用取煤工具，進(jìn)行煤層鉆進(jìn)。盡可能采用較低泥漿粘度，用以降低起下鉆過程中動抽吸壓力或激動壓力。

4.6.2 起下鉆具操作

提鉆實行灌孔制，保持孔內(nèi)壓力，防止升降鉆具時造成孔壁、失物，起下鉆要做到操作平穩(wěn)，不猛剎、猛放，猛墩鉆具，防止鉆具劇烈擺動巖心管內(nèi)巖心脫落，下鉆時若遇縮徑孔段，應(yīng)緩慢下放鉆具，嚴(yán)重遇阻時，應(yīng)下其它鉆頭透孔或掃孔，遇垮塌物不開大泵量循環(huán)并轉(zhuǎn)動鉆具，清除垮塌物。

上提初期應(yīng)緩慢，上提遇卡時上下活動無效時，可合上立軸邊回轉(zhuǎn)邊上提，嚴(yán)禁起鉆中強(qiáng)拉，將鉆具拉死，將事故復(fù)雜化。

下鉆前檢查鉆具接頭，定期使用一趟無水泵接頭檢查鉆具是否漏漿，尖鎖接手連接處要纏麻線并用大扳叉把鉆具磕緊，檢查巖芯管是否完好無損，鉆頭切削刃是否磨損，下鉆完畢，應(yīng)充分循環(huán)泥漿，清潔孔底。

5 結(jié)論

在煤田地質(zhì)勘探工作中，超深孔鉆探技術(shù)作為一種重要的支持技術(shù)，對煤田地質(zhì)勘探工作有著重要影響。我們不但要掌握超深孔鉆探技術(shù)對設(shè)備的要求，同時還要對超深孔鉆探技術(shù)的工藝特點進(jìn)行分析，對其具體應(yīng)用情況有所掌握，才能確保超深孔鉆探技術(shù)在煤田地質(zhì)勘探工作中得到有效應(yīng)用，提高超深孔鉆探技術(shù)的應(yīng)用效果，滿足煤田地質(zhì)勘探工作需要。