贵州柿花树矿区绳索取心钻探技术应用.pdf

传源卤环境能源与电力ISSN1672-9064CN35-1272/TK贵州柿花树矿区绳索取心钻探技术应用潘小志（福建省12 1地质大队福建龙岩3364021)摘要贵州柿花树矿区位于贵州省盘县北部境内，福建省12 1地质大队在总结以往常规钻探施工的基础上，在该矿区钻孔结构中增设一级S95钻具级配，加大环空间隙，降低了环空压力，同时采用LBM-GLA冲洗液，保持孔壁的稳定，提高了生产效率，降低了钻孔事故率，实现了矿区安全完工。关键词柿花树矿区绳索取心钻探钻具级配低固相冲洗液中图分类号：P618.41;P634.5LBM-GLA冲洗液文献标识码：A文章编号：16 7 2-90 6 4(2 0 2 3)0 4-0 50-0 31基本概况柿花树矿区位于贵州省盘县北部境内，矿区地层从新至老依次为：第四系（Q）、关岭组（T2g）、永宁镇组（Tiy）、飞仙关组(Tif)、卡以头组(Tik)、龙潭组(Pl)和玄武岩组(P)。龙潭组(Pl)为矿区内主要含煤地层，属近海陆过渡相的上三角洲平原沉积,其平均厚度2 7 6.0 9m。矿区内地质构造复杂程度为中等，主要可采煤层属较稳定煤层。设计终孔层位为钻人玄武岩地层以下10 m，见图1。五井泥奖添加剂图1XK201号钻孔孔深6 51 6 6 1m2存在的主要问题由于该矿区地层构造复杂，岩层倾角大；地层破碎易塌，上部因岩石松软破碎托不住套管，使之下滑，导致套管打断打脱时有发生。另外，下部因岩石松软、破碎而塌造成钻孔超径，钻具失去稳定性，严重影响金刚石钻头的正常破碎及切削岩石，钻效极低。更值得重视的是由于钻具稳定性差，钻进过程中常发生钻具折断的事故，在处理事故过程中由于孔径偏大,事故钻具也跟着偏斜。同时也存在孔壁塌埋住事故头等复杂情况，给处理事故增大了难度。因孔内井壁不稳定,塌掉块频有发生，回转阻力大，断脱钻具及埋钻、卡钻、烧钻事故时常出现。在钻进过程中,因岩石破碎塌等原因,孔内排出的冲洗液中含有较多的岩粉，尽管采取了许多净化泥浆的措施，但泥收稿日期：2 0 2 3-0 4-2 8作者简介：潘小志（198 5一），男，本科，工程师，主要从事探矿工程技术管理工作。50浆质量还是较差。3钻具级配应用3.1更改前钻具级配前期在该矿区钻孔施工，一般采用130mm合金钻头钻进开孔，钻进10 2 0 m后下127mm井口管，用110mm钻头钻进一段距离后下入108mm套管，而后换75mm合金钻头配备S75绳钻钻具钻进至终孔。在本矿区前期所用的冲洗液，对较松散、易塌缩径地层还不能得到有效的控制，一旦出现塌都需要很长时间的冲扫，有的效果还很不明显，最终还是要扩孔下套管。同时，在施工时往往出现一旦钻穿灰岩组地层后抱侥幸心理就急忙下入中108mm套管、结果是又有相当一部分钻孔钻遇漏失层，造成冲洗液材料的大量浪费和处理堵漏时间很长，甚至必须重新起拔108mm套管、扩孔再下套管等麻烦问题，造成的损失就更可观了。施工的12 个钻孔有6 个是77mm孔径扩孔成95mm或者108mm孔径，扩孔占用大量的时间是很不值得的（表1)。实际在施工ZK6-4号钻孔过程中，在57 4 58 2 m的孔段出现孔内塌，经过多天的冲扫无效后决定扩孔下108mm套管57 2.8 5m隔离；下部用75mm孔径只进尺30.01m，但泵压仍然高于8 0 90 MPa。如果用这种钻孔结构继续钻进下去，钻孔安全得不到保障。正因为前期柿花树矿区钻探施工中存在以上问题没有得到妥善解决，因此钻进效率低，孔故率高，经济效益较差。3.2更改后钻具级配经过前期研究，每台钻机配备1套8 0 0 mS95绳钻钻具使用，先用S95绳钻钻具将上部漏失层、泥岩层、破碎层穿过，见到卡以头组稳定地层下入89mm套管后再换77mm金刚石钻头配备S75钻具裸孔钻进至终孔，取得了明显的效果。在该矿区更换S95绳钻钻具以后，绳索取心钻进时工作泵压见表2。2023.NO.4.传源卤环境能源与电力表1柿花树矿区使用75mm口径施工的钻孔孔号孔深/m2-1399.132-2732.016-3684.186-4689.826-6553.3910-1333.8610-2274.0210-3572.4212-1265.57平均表2 不同口径绳索取心钻进时工作泵压孔径/mm孔深/m$75500600$95500 6003.3现场应用情况针对柿花树矿区的地层及构造特征，在复杂地层（松软、漏失、构造破碎带、较厚的粉煤层）孔段增设一级S95绳钻钻孔号孔深/m2-4809.224-1647.5344733.664-4733.666-5667.896-8625.43平均4低固相冲洗液的使用4.1常规冲洗液龙潭组地层中含有煤层、泥岩及炭质泥岩，松散破碎、水敏性强，遇水易剥落、塌，我队刚开始采用的冲洗液：1m3水+50 kg钠膨润土+1 2 kg护壁剂+1.5kg润滑剂。在使用过程中，胶结性较差，冲洗液滤失量可能也比较大，护壁效果较差；绳索取心钻进，提取抽吸作用是孔壁塌的直接诱因。因此施工过的9 个钻孔有6 个发生较严重的塌事故，且事故处理时间长，施工效率低（发生塌事故的钻孔孔号、钻效、事故率及事故处理时间详见表4)。4.2LBM-GLA 冲洗液经过联系请教专业机构，在该矿区实用LBM-GLA冲洗液。LBM-GLA冲洗液主要由低粘增效粉(LBM-1)、纯碱、改性沥青（GLA）、增粘剂（CMC-HV）、防塌型随钻堵漏剂（GPC）、润滑剂(CLUB)和封堵剂(CFD-1)等组成。每种材料是否需要加人及加人量依据地层情况而定。根据柿花树矿区地层情况及施工中遇到的难题和困难，经多次试验，LBM-GLA冲洗液现场常用配方为：1m水+50 kg低粘增效粉（LBM-1)+25kg改性沥青（CLA)+12kgCMC-HV+1.5kg润滑剂。现场使用简易泥浆测试工具测量结果：漏1SSN1672-9064CN35-1272/TK台月效率/（m/台月）时效/(m/h)226.390.97141.150.71208.030.69158.990.81114.540.75194.441.06377.951.15223.630.96342.961.13140.130.78冲洗液类型工作泵压/MPa低固相3.04.0低固相2.03.0表3柿花树矿区增配S95绳钻钻具后施工的钻孔台月效率/（m/台月）时效/(m/h)587.681.69460.221.84311.531.54421.751.57267.901.49166.050.92339.021.382023.NO.4.纯钻率/%33.233.641.827.021.225.545.732.329.727.1具级配，使用较大口径的95mm口径代替75mm口径钻进，提高了钻月效率和纯钻率取得良好经济效益。柿花树矿区增配S95绳钻先后施工6 个钻孔，累计进尺4217.39m，台月效率为339.0 2 m/台月，小时进尺1.38 m/h；纯时利用率33.8%，孔故率12.6%，平均提钻间隔8.0 4m。各项经济指标都比原来有较大提高，都达到了地质目的，后期没有一个孔因为施工问题而造成钻孔降级及报废。纯钻率/%孔故/%48.30.944.411.627.97.037.33229.844.724.90.333.812.6斗黏度2 8 s、滤失量5mL。使用LBM-GLA冲洗液施工了7-1和7-4号2 个钻孔，其使用效果见表4。从表4可以看出，采用一般低固相冲洗液施工钻孔9个，完成工作量5496.7 7 m，平均台月效率319.8 0 m/台月，平均事故率2 1.3%。而采用LBM-GLA冲洗液的7 0 1孔和7 0 4孔，完成工作量130 3.40 m，平均台月效率为50 7.16 m/台月，平均事故率4.4%，与原冲洗液相比平均台月效率提高了58.7 4%，平均事故率降低了7 9.3%。采用LBM-GLA冲洗液，配备1套泥浆除砂器，用低固相泥浆护孔，少提大钻，特别不能带内管提钻，泥浆黏度基本保持在2 5s以上。泥岩缩径特别严重地区，主要是靠多研磨,慢冲扫，把孔壁护好。粉煤煤层钻进时主要靠机班长细心操作、注意看好泵压表、钻机电流表及孔内异常情况，认真判层，取煤时轻压、慢转、勤打捞。5钻进技术效果通过不断探索和总结，增设1套S95钻具级配，使用较大口径的95mm口径代替75mm口径钻进，同时采用LBM-GLA冲洗液，解决了柿花树矿区的不少技术难题，钻机台月效率由2 40.13m/台月提高到439.0 2 m/台月，提高了8 2.8 2%，钻孔事故率降低了37.58%。增配S95绳钻和采用LBM-GLA冲51孔故/%10.04.413.529.435.24.5021.02.829.8平均提钻间隔/m10.776.354.58一0.619.537.656.173.98平均提钻间隔/m16.191一一一7.568.04备注报废17 9.6 3 m报废114.35mS95 进尺/m77.6939.0264.4078.89123.1563.40一表42 种冲洗液现场使用效果对比传源卤环境能源与电力ISSN1672-9064CN35-1272/TK孔号深度/m4-2440.804-3664.454-4733.665-3572.606-1560.826-2783.736-4689.827-2631.887-3712.22平均71443.237-4860.17平均名称钻孔数/个工程量/m平均孔深/m时效/(m/h)增配前9增配后6洗液前后柿花树矿区钻探指标对比表见表5，各项经济技术指标均有不同程度提高。6结论(1)在复杂地层(松软、漏失、构造破碎带、较厚的粉煤层）孔段施工，每台钻机增设1套S95钻具8 0 0 m，使用较大口径的95mm口径代替75mm口径钻进，提高了钻月效率和纯钻率，取得良好经济效益,其级配选择是合理正确的。(2)采用LBM-GLA冲洗液与常规冲洗液相比在解决破碎缩径地层中发挥很大作用。同时，用好LBM-GLA冲洗液护好孔壁，少提大钻，特别不能带内管提钻，泥浆黏度基本保持在25s以上，取得了好的效果和效益。台月效率/（m/台月）321.75228.90311.53400.42193.3991.11158.99427.92519.87319.48575.62477.87507.164504.40537.364.217.39611.04事故率/%9.7037.907.00.0045.902729.47.206.1021.305.404.004.40表5增配S95绳钻前后矿区钻探指标对比表纯钻率/%孔故率/%提钻间隔/m报废工程量/m（m/台月）0.7827.11.3833.8参考文献1徐明明.贵州省盘县柿花树煤矿区含煤性与煤质特征J.山东工业技术,2 0 14(14):8 5-8 5,144.2胡继良，陶士先，纪卫军，等.破碎地层孔壁稳定技术的探讨及实践J.探矿工程（岩土钻掘工程）,2 0 11,38(9)：30-32.3捷年.钻井液工艺学M.东营：中国石油大学出版社,2 0 0 1.4陶士先，彭步涛，纪卫军，等.低粘增效粉一改性沥青冲洗液体系的研究与应用J.西部探矿工程,2 0 11,2 3(12)：117-12 1.5彭步涛.绳索取心煤田钻探深孔施工综述J.探矿工程（岩土钻掘工程),2 0 12,39(S2):60-65.6潘小志.陇东煤田绳索取心钻探的探索和应用J.探矿工程（岩土钻掘工程),2 0 13,40(11):2 8-31.冲洗液原采用的冲洗液：1m水+50 kg钠膨润土+12kg护壁剂+1.5kg润滑剂1m水+50 kg低粘增效粉（LBM-1)+25kg改性沥青(GLA)+12kgCMC-HV+1.5kg润滑剂29.83.9818.68.04备注塌,处理9 6 h塌,处理7 4 h塌,处理2 40 h塌,处理8 8 8 h塌，处理144 h塌,处理12 6 h塌，处理30 h破碎带2 0 m,塌，处理52 h台月效率/293.98240.130439.022023.NO.4.52