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探析煤田钻探工艺及其钻探效率的提升策略宋百灵（内蒙古煤炭地质勘查【集团】一零九有限公司，内蒙古呼伦贝尔0 2 10 0 8）摘要：在煤田生产实践中，采掘严重限制了开发利用。所以要以煤田开发为核心，制定合理的地质钻探规划，提高开发效率。煤田地质钻探技术包含回转、空气洗井、冲击回转、金刚石、反循环等多种类型，可根据地质钻探条件选用合适的技术，使钻井效益得到显著提升。本文从煤田钻井技术分析入手，归纳了钻井基础技术特征，了解了存在的问题，提出对策，此外，本文提出了节能措施，首先，分析现有的钻探工艺,明确存在的问题；其次,结合煤田钻探的实际情况，,探讨提高煤田钻探效率的策略，包括优化钻探设备、改进钻探工艺、优化钻探作业流程；最后，进行归纳总结。关键词：煤田钻探；钻井技术；提高效益中图分类号：F406.3;TD82煤是我国工业原材料。我国拥有大量煤炭，为经济与社会发展作出了巨大贡献。煤田是国家重点产业之一。近年来,经济和社会的发展使得人民生活质量越来越好，对煤的需求呈几何倍数增长。在此背景下，应加强煤田钻探开发，为国家发展和人民的生活生产提供帮助。目前,国内煤田钻探仍存在许多问题，已经严重制约了煤田钻探效益。为此，必须深化对煤田钻井技术的认识。根据矿区条件，对煤田钻孔技术简单阐述。在新的发展阶段,煤田钻井技术是煤田地质勘查的关键环节，煤田钻井技术、煤层钻井技术不断完善，为安全生产提供了重要保障。1煤田钻井作业对作业效能的影响地理和地层情况是影响钻井作业的主要因素，中国幅员辽阔，岩层会受到风化、水蚀和各种复杂地质结构影响。在此地质环境下开展钻井，必然会遇到很大困难。首先,钻井时必须保证钻井液在循环过程中不会出现漏失,所以要采取隔断措施。单纯提升钻井深度不是最佳对策，还要将并眼深浅计算成为一个系统，否则容易造成堵塞，还会损失大量冲洗水，经济效益造成很大冲击。受到地质环境的限制，一旦遇到缺水、打并等突发事件，会对钻井作业造成一定影响。另外，在煤田钻探过程中会遇到洞穴和地质钻探空区，也会流失大量的清洗液体，出现倒灌，所以要对井筒进行保护，防止渗漏。钻机质量对工作效率有直接性影响。以TK型钻机为例，该钻机零件质量不稳定性，相较于TXB型钻机,TK型钻机更易出现损坏，且设备运行期相对较短。据不完全统计报告显示，TK型钻机出现作业事故的可能性在2.6%左右，和TXB型钻机的0.2%相比存在较22文献标识码：B文章编号：10 0 8-0 155(2 0 2 3)10-0 0 2 2-0 3大差距。所以我国现阶段十分重视改进TK型钻机设备质量，针对性改进钻探工作质量。另外钻井能力也会对作业效能产生明显的影响。钻井能力通常体现在钻井设备的钻深水平，一般可以结合钻机额定功率大小评估其钻深深度。提高钻机钻井能力，促进其速度、重量、功率进一步提升尤为关键。结合单绳卷筒提升速度要求,在相同工作条件下,TXB型钻机通常在速度和提升能力方面远超TK型钻机。2煤田钻井工艺浅析2.1通用旋转工艺第一,在煤田钻井过程中,往往选用大泵量保证钻孔排粉量，这可以提高钻井效率，但泵量太大可能会导致孔壁在短期内无法经受巨大压力而崩塌，所以在采用常规旋转技术时，必须对泵量参数进行严格控制，保证钻井平稳推进，提升钻井效率。第二，在钻井施工前，施工单位要做好准备工作，对地质资料进行详细调查，结合现场条件，选用合适的钻具和井径，安装钻压表进行多次实验，得到合适的钻进压力。第三，对钻孔深度较大的钻孔，钻机重量较大，要承担的载荷较为繁杂,过量的外力又会增大钻机能耗，降低钻具转速，进一步降低钻机工作效率。对于深度较小的钻孔，可以选用更高转速的钻机进行钻进。第四，在地层完整的条件下，可以使用高速旋转的钻机进行钻进；在某些岩体破碎的条件下，工作人员可以将钻井机械的旋转速度控制在合适的范围内，以免引起钻机的剧烈晃动。第五，对构造简单、裂隙较少的矿山，高速钻进是可行的方式；但对具有复杂地质条件的煤田，低速钻进才能最大程度保证稳定2 。2.2风吹洗井法所谓气洗，是将一定的压缩气体加入清洁溶液，经过适当的搅拌形成洗并需要的媒介，并在钻并工程中进行适当处理。该技术具有很好的适应性，经常用于地质条件较差的地区,特别是在缺水地区可以得到更好的应用。可根据不同的洗井方式将风吹洗井法分为泡沫洗井法、雾化洗井法，各种洗井工艺各有优缺点，工作人员可以根据煤田钻探状况，采取合适的洗井工艺，提高钻探效益。2.3冲击式旋转工艺冲击旋转法包括冲击法和旋转法，工人往往会在底部设置震击机，利用旋转力矩和轴向力对钻具施加推力。冲击旋转技术于19 世纪早期被发明，能明显提高钻井旋转速度，减少井眼变形和弯矩，节约钻井费用,所以被沿用至今。另外，冲击器可以根据频率被分为高频冲击器和低冲击器，高频冲击器适合40 Hz以上的钻井,而频冲击器适合40 Hz以下的钻井，冲击器的作用特点各不相同，可以根据钻井需要和周围的地质条件，选用合适的冲击器。2.4金刚石钻井技术在煤田钻井中，金刚石钻井技术是常规钻井技术，采用金刚石材质制造钻具，在钻孔底部采用更换钻头的方法进行钻孔。金刚石硬度、抗压性和耐磨性能较好，可以用其对结构较硬的岩层进行钻孔，进而大大提高钻井效率。当前，常用的以金刚石为原料的钻头有单管钻头、取芯钻头、非取芯钻头、扩孔钻头等。双管钻头、套管钻头、锥形钻头也可以分为平地形、梯形、锯齿形,要根据已钻探煤田以往的钻孔资料，选用不同的钻头。在采用该技术时，必须保证钻具能承受的最大压力高于实际承受的压力，确保钻井工作稳定，防止钻并失效(3。2.5反向循环法在钻井过程中，反循环技术起到了很大作用，它由操作工人合理利用清洗剂，实现在井筒间的环状空间流动。该方法通常分为以下两种：一是泵式反循环法，作用是利用大气压将循环水从井筒送人煤田，流人矿坑最深处，混合矿石粉末，按照一定路线，达到反循环钻井的目的。二是气举反循环,其在一些坚硬的煤层勘查中应用，尤其在地质情况、环境较差的地区应用，工作原理是将循环液体从双管钻具内部和外部的柱子输送到钻孔底部，然后通过管道将液体从地表回流，完成整个钻孔的清洁。2.6砂卵石层钻探工艺在工程勘察常见的土层中，砂卵石层不可忽视。在砂卵石层开展地质工程勘察工作，应当结合土层实际状况合理选择适宜的勘察钻探工艺技术。在以往砂卵石层钻井勘察中发现，土层厚度较大、泥沙质量较低等相关问题普遍存在,而合理调整砂卵石层钻进工艺，以跟管钻进工艺实施钻进勘察，可以有效提升钻进勘察效率。此外,在钻进过程中,还可能存在砂卵石层较薄的问题,在选择钻进工艺时，应当针对性选取泥浆护壁回转钻进的方式实施钻探作业，做好对土层的保护工作，使土层钻探施工更有效率，提高钻探工艺效果。最后,在砂卵石层钻进勘察过程中,还可能存在土层过于密实的情况，此时应用回转钻进的方式显然缺少合理性，可能会对孔壁造成损害作用，应注重强化泥浆保护,针对钻进厚度进行钻进工艺控制，以提高钻进质量。3煤田钻探前期面临的问题3.1外联钻井设备的钻井工艺落后20世纪50、6 0 年代，煤田使用的钻进技术大多是常规的碳化物、铁砂、钢粒，但钻进效果很差，之后为了提高钻机工作效率，将钻石钻进和可收缩钻进技术结合起来。仅凭传统的钻井技术无法满足煤田需求，所以当前的钻井技术主要应用气浮技术、潜孔锤反周期钻井、液动冲击旋转钻井和定向钻井技术，但存在一定缺陷,在钻进时会出现卡钻、埋钻、钻渣等问题。掌握尖端技术对人类非常重要4。3.2缺乏项目和专业人员煤田钻探工作普遍缺乏人才，大多从业者是受教育较少的人，这给工作造成了很大麻烦，加之缺乏专业医务工作者和足够的设备，一旦出现事故，很难在第一时间得到救援。因此，应该组建专门的团队，提高煤田钻探工作效率，在钻井时要考虑不同的技术，充分利用资源。3.3缺乏地学调查第一，找矿工作比较滞后，国家下达了第二次全国煤炭资源大开发计划，但没有得到落实。找煤工程逐步淡出视线，煤田行业的可持续发展受到了很大冲击，直接威胁到行业生存。总体而言，煤炭资源普查工作处于滞后状态，投资高、效率低、收益低等问题使得钻探工作难以进行。在探矿时，要付出更多精力，激励机制的缺乏使得积极性不足。第二，煤田地质勘查不充分。我国的产业布局与煤田分布相反，地质钻探工作不充分，投人高，收益低，可持续性差，地质钻探工作水平低，必须引起关注，钻探水平低下使生命安全受到威胁，投资少导致矿山开采质量受到影响。总之，安全保障力量远远不足。4提高钻井作业效能对策4.1引入技术与设备中国国土面积大，煤田资源丰富。在钻井施工中，要根据当地实际，选用合适的技术和设备。为此，钻井23工作必须充分利用钻井工具，要对钻井设备的各项性能进行全面检验，开展经常性维修，提高钻井作业质量和效率。从煤炭钻探工艺角度来看，钻井设备质量及钻井技术水平与钻井效益联系密切。在钻井过程中，要根据钻井技术特征，合理利用钻井资源，提高综合效益,利用钻机的不同用途,提高利用率，提升工作性能，减少钻机对环境的影响5。4.2提升职业技能在技术层面上，技术水准对钻井作业效能有很大影响,所以要根据实际情况，提高钻井队伍的技术素质，进一步提升钻井作业效益，主要采取以下几种方法：首先，公司主管可以定期安排钻井工作技术骨干参加培训，使其将理论和实践联系起来，定期组织钻探技术人员参加专业课程训练，完成我国规定的各类资质认证，使相关技术人员能够将矿山钻探理论知识和实际操作技能充分结合，熟练掌握操作技术要点。第二，建立科学的评估体系，定期评估专业钻井技术，然后对其排名，采取奖惩机制，这可以极大地激发工作热情，又可以大幅提升钻井队伍的技术水准，形成积极上进的工作氛围，使员工能够充分利用业余时间提升自已，还可以在钻探部门中形成核心竞争力和凝聚力，为煤炭企业的长远发展打下人才基础。4.3加强地形地质条件研究工作在勘探煤田地质阶段，应及时针对现场地形地质条件开展分析研究。我国许多地区的地形地势极其复杂,应结合多方因素,考察研究煤田地形地势,而我国大多数煤田地形以盆地为主。盆地在构造类型、样式中时常出现各种变化,而勘探人员要加强地形地质条件的研究工作，以便为煤田勘探开发工作予以依据支持。如果未能准确把握煤田所在区域的地形地质条件，要避免盲目开展勘探工作，否则可能产生一系列问题，甚至引发安全事故。4.4采取适当的管理办法为使煤田钻井作业标准化，必须加强煤田钻井作业管理，工作重点如下：一是建立独立的管理小组，工作重点是监管从事煤田钻井作业的全体员工，对整体工作流程加强监督把控，监管内容主要包括煤田钻探工作人员的施工行为、企业资金设备使用状况、负责人职责履行状况，以利于在钻探工作中形成良好运行环境，这既能有效提升工程质量，又能降低施工事故发生率。二是要建立一套奖惩机制，要对煤田钻探中不遵守施工管理规定的员工进行处罚，对工作业绩突出的员工予以表彰和物质嘉奖，大幅提升工作质量、激发工作热情。5总结总之，煤层钻井能为经济和社会发展带来更多的煤炭资源，对促进国民经济发展有重要作用。然而，煤田钻探是复杂的系统工程，要根据现场实际合理选择钻井技术，采用最先进的钻井设备。为满足人民群众需要，许多地勘单位都在不断提升钻井作业效率，采用先进的钻井技术和设备。参考文献：1彭万利.煤田钻探若干技术问题探讨J.西部探矿工程,2 0 16,2 8(0 7):43-45.2梁立峰，刘蕴锋.有关煤田地质超深孔钻探工艺的探究J.民营科技,2 0 16(0 6)：3 9.3孙贵生，张纯峰.煤田地质超深孔钻探工艺J.中国煤炭地质，2 0 15,2 7(0 1）：57-6 1.4胡川.煤田地质钻探的相关问题研究J.西部探矿工程,2 0 13,2 5(0 2):113-115.5邓书军.关于煤田钻探工艺技术的探讨J.企业导报,2 0 13(0 9):2 9 4.作者简介：宋百灵（19 9 2），男，蒙古族，内蒙古赤峰人，本科，工程师，从事煤田钻探工程工作。24