山东淄博煤矿大口径超深基岩排水孔钻井技术.pdf

维普资讯 5 4 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) 2 0 0 6年第 8期 3 ． 3 ． 1 探孑 L 钻孔达到设计孑 L 深 6 7 4 ． 2 0 m时， 用 2 6 m l n x1 2 m钻具探孑 L ， 顺利通过后 ， 又用 0 3 7 7 m l n x 1 2 m l n ( 长 4 0 m) 井管探孑 L ， 经验证整个井段无阻力后下井管。 3 ． 3 ． 2 下管方法 采用提 吊浮力塞 ( 板 ) 法 下管。经计 算 ： 0 3 7 7 m l n x 1 2 mm X 6 7 3 ． 8 1 m井管总质量为 7 2 ． 3 2 t ， 浮 力板( Q 2 3 5 ) 厚度为 3 0 m m， 控制浮力≯3 3 0 k N即管 内液面深度 ≯3 0 o m。 3 ． 3 ． 3 固井止水 采用 水泥浆 全孑 L 段 固井止水 ( 充盈 系数 k= 1 ． 5 ) ， B W1 2 0 0 ／ 7 0 B型注浆泵 ， 注浆压力 4— 6 M P a 。 水泥标号 4 2 ． 5 R， 水灰 比0 ． 6 。 3 ． 3 ． 4 止水检查 、 管内清水 管 内注满清水后 4 8 h消耗水量 ≤2 0 m l n 。采用 提桶法 ， 清空管内6 7 3 ． 8 1 m水柱 ， 井内的残液≤0 ． 3 m。 4 复杂地层钻进 4 ． 1 漏失地层 该井在施工中遇到 3层大漏失地层 ， 主要为砂 岩裂隙地层， 漏失量为 5 0— 8 0 m ／ h ， 漏失位置为 1 0 1—1 2 7 m、 5 1 8— 5 5 1 m、 5 5 2— 5 6 3 m。采用的堵漏 方法是钻穿漏失层 3—5 m， 采用标号 4 2 ． 5 R水泥、 按水灰比0 ． 5注浆( 充盈系数 k = 2 ． 5— 3 ． 0 ) ， 采用 该方法堵漏后漏失量均小于 3 1 1 3 ／ h 。然后采用“ 气 举反循环 + 垂钻” 技术钻进。 4 ． 2 坍塌地层 该井遇到坍塌不稳定地层 ， 主要为石盒子组 、 山 西组页岩， 坍塌不稳定孑 L 段为 8 8— 2 2 0 m、 2 9 0— 3 6 0 m 。经用 M T一11 1 I V E O数字测井仪测得实际孑 L 径 为 5 5 0— 6 6 5 m m， 是设计孑 L 径 ( 0 4 4 5 m m) 的 1 ． 2— 1 ． 5 倍。由于坍塌掉快， “ 气举反循环 + 垂钻” 技术 钻进方法难以实施。应用水泥固井造壁技术控制页 岩坍塌不稳定地层， 实现了“ 气举反循环 + 垂钻” 技 术钻进。其方法是 自下而上分段采用标号 4 2 ． 5 R 水泥 ， 按水灰 比 0 ． 5注浆 ， 凝 固 7天后钻穿 ， 从而形 成 了人造水泥井壁。 5 新技术方法应用 5 ． 1 垂钻技术 根据铅垂钻进技术原理 ， 应用 0 2 0 3 m l n x4 0 m +0 1 7 8 m m X2 0 m+0 1 4 6 m m X6 0 m钻铤组合 ， 控 制钻压 8 0—1 0 0 k N， 实现了垂钻钻进( 即孑 L 底加 压) ， 控制了钻孑 L 顶角 0 ． 4 8 。 ／ 1 0 0 m<1 。 ／ 1 0 0 m、 最 大位移 5 ． 6 4 m< 8 ． 0 0 m。 5 ． 2 气举反循环技术 由于该孑 L 孑 L 径大( 2 6 m m) ， 应用正循环钻进 时， 泥浆上返速度仅为 0 ． 1 3 m ／ s ( 泵量 1 2 0 0 L ／ m i n 时) ， 全面钻进排渣非常困难。为解决排渣 问题 ， 应 用了气举反循环技术工艺， 钻进效率达到了0 ． 3 7 m ／ h 。气举反循环的主要参数为 ： ( 1 ) 沉没系数( 浸水 比) =0 ． 7 2— 0 ． 8 4 。 ( 2 ) 空压机压力 施工中空气混合室的沉人深度 5 0—1 0 0 r fl ， 利 用公式 ： P = X1 0 ／ 1 0+△P 式中： P ——空压机压力， M P a ； H -空气混合室沉 人深度 ； y ——冲洗液 的密度 ； △ P -管道压力损 失 ， 一般取( 4—1 0 )x1 0～M P a 。 经计算 P= 0 ． 6—1 ． 1 MP a 。 ( 3 ) 空压机风量 根据公式 ： q=f 2—2 ． 4 ) d V 式中： d ——尾管钻杆内径； 钻杆内流体上返 速度 ， V= 4 m ／ s 。 经计算q= 2 ． 7 — 3 ． 2 r fl ／ m i n ， 实际风量6 r fl ／ m i n 。 ( 4 ) 尾管长度的选择 尾管长度 L =( 1 0—1 5 ) 。 5 ． 3 组合式( 镶齿) 牙轮钻头 在大口径基岩深孑 L 钻进 ， 一般采用( 镶齿 ) 牙轮 钻头( 质量好、 效率高) ， 但是价格高( 1 5万 个) 。 为降低成本， 该孑 L 采用了阶梯式和平底式组合( 镶 齿) 牙轮钻头 ， 试验证 明阶梯式组合 ( 镶齿 ) 牙轮钻 头优于平底式。两种牙轮钻头效果对比见表 1 。 表 1 两种牙轮钻 头效果对 比 注 ： 钻头生产 厂家均为 中国地质科学 院勘探技术研 究所。 6结语 该孑 L 应用“ 气举反循环 + 垂钻” 技术工艺， 控制 了井斜( 0 ． 4 8 。 ／ 1 0 0 r f 1 ) 、 水平位移( 5 ． 6 4 r f 1 ) ， 成功完 成了山东地区最深的大 口径定向矿井排水孑 L ， 为复 杂地层条件下大口径超深井施工探索了工艺技术路 径。同时“ 气举反循环 +垂钻” 技术工艺还不完善， 需要进一步探讨。 维普资讯