提高煤田超深孔的裸孔钻探施工效率

创新者：牛 欣

提高煤田超深孔的裸孔钻探施工效率

创新者：牛 欣

河北省平原区过去施工的煤田孔事故较多，尤其是裸孔施工，成孔率低。经过多年摸索，总结出适合煤田超深孔裸孔施工的钻具组合、钻探工艺和泥浆配比，既可缩短施工周期，又可节省资金，对今后煤田超深孔裸孔的施工具有一定的指导意义。

大城勘查区k23-3地质孔位于大城县境内，施工地覆盖层（第四系和新近系）厚约1000m，煤系地层厚约300m，钻孔设计深度1270m，终孔层位12煤下15m，目的是查明该区地层层序及山西组、太原组煤层的赋存情况等。该孔于2014年4月24日开钻，至2014年5月19日竣工，历时26天，完成钻探工程量1246.66m（0～960m无芯钻进）。达到了设计目的、终孔顶角3.6°、钻孔综合质量评级为甲级，刷新该区单孔钻效记录。

设备及钻具组合，

钻探设备

TXJ-1600型钻机，TBW250/40型泥浆泵1台，6135柴油机1台，22.5m四角塔，JSN-2C旋流除砂机1台，搅拌机1台等。

钻进技术参数

钻孔结构

0～1010m（新生界）采用直径为113mm 的孔径，在见基岩后采用94mm孔径。

技术参数

根据岩石结构、硬度及所施工地区的地层特征，使用不同的取芯参数，本区松散层一般用低钻压、高钻速，大泵量；基岩加大钻压、降低转速和泵量；取煤层时，加大钻压、降低钻速和泵量（表1）。

表1　取芯参数

钻具组合

0.00～1010m为φ89mm六方主动钻杆+ φ68mm钻铤+φ50mm钻杆+φ113mm钻头；1010～1246.66m采用φ89mm六方主动钻杆+ φ68mm钻铤+φ50钻杆+φ94mm取芯钻头（或φ75mm取煤器）。根据本区的地层情况，采用聚晶复合片钻头为主，以硬质合金钻头钻进为辅。

泥浆的配比及性能

泥浆配制：膨润土10～20％+纯碱（Na2CO3）0.6～0.8％+聚丙烯腈钠盐（Na-HPNN）0.1～0.15％ +聚丙烯酰铵（PHP）0.01～0.03％，在钻进过程中，依据泥浆的黏度，陆续加入适量的聚丙烯酸甲（KPAM）或广谱护壁剂（CSP）。

泥浆性能：黏度22～26S，比重1.15～1.2，失水量≤12ml/30min，PH 值9～10，泥饼0.6～1.0mm，含沙量＜4％。

施工工艺及管理。

根据施工设计，钻机采用113mm钻头，开钻后逐渐增加φ68mm钻铤，最多增至6立根（每立根约长17m），当钻深增至1000m以上时，逐步拆撤加重钻铤，至终孔时保留2～3加重立根钻具（钻铤），减轻钻具扭矩力，同时使上下钻具提升时间缩短，效率提高。钻铤重量应大于孔底所需钻压的三分之一，中性点落在钻铤上，使上部钻杆处于拉伸状态。

松散层钻进采取少取勤上原则，泥浆泵采取二档，减少水量，特别是砂层，钻速降至75（r/min），减少钻头对岩芯的破坏，保证采取率。换层时必须合理调节钻进参数，软变硬时，适当降低钻压，增大转速，减小泵量，等钻进1～2m后使用该地层所用的钻压；当硬变软时，适当减小钻压，降低转速，增大泵量。

在钻进过程中，坚持双人看车 加强判层，三班班长都做到了钻探工艺的统一（钻压、泵量、转速、泥浆等）。对一个地层较熟悉的勘探区，在非煤系地层段就是钻孔抢进尺、抓效率的时候，钻进中判好层位加长回次进尺，有把握的取好岩芯，确保岩芯采取率和保障下回次进尺效率。各班坚持不进尺就上钻的原则，绝不打懒钻。到煤系地层地质人员及时分析岩芯，结合以往见、打煤的经验准确判好煤层位置，准确下见煤预告书，不跑空钻。进入煤系地层后严格按照见软就上钻的原则，确保见煤的精确计时打煤采用双管单动取煤器，有效地保证了煤芯的采取率。

钻机各班能坚持严格执行“四检查”（开钻前检查，孔内重大事故处理后检查，上下钻具时检查，备钻具时检查）、“三不下”（钻杆磨損超过规定不下，丝扣不合格不下，钻杆弯曲不下）、“两准备”（做好备用钻具的准备，上班为下班做好准备）”的规程。各班人员做到“三看”（看拉力表和进尺速度，看泵压表和井口上水情况，看皮带跳动和水脑袋情况）、“两听”（听机器运转声音和孔内震动声音）、一及时（发现异状及时处理）。为安全生产起到了重要的作用。

设备有专（兼）职维修工保养、维修设备，勤检查，每趟上钻都要进行机械注油，确保机械正常运转。并指定小班副班长负责机械的日常维护保养，避免设备故障影响钻进。

总之，合理的钻具组合、泥浆配制是完成地质任务的基础，加之有效的管理，才能达到安全、高效、高质量的目标。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.15.035