摘要:本文结合H094钻孔施工中遇到的实际问题,分析了钻孔启封注浆施工的难点及应对措施,有效解决了陕北侏罗纪煤田钻孔启封施工中的技术难题,对后续该区域钻孔启封注浆施工有重要的参考作用。
关键词:钻孔启封 钻进工艺 冲洗液 技术措施
一、施工项目概况:
1.1该煤矿钻孔启封项目设计不良钻孔19个,均为2006年为筹建前详查施工的钻孔,设计孔深为6-2煤层以下10米,平均钻孔深度为880米左右,由于当时对钻孔封闭把关不严等因素,现成为矿井采掘涌水、透水的重大安全隐患。
1.2设计钻孔基本情况:
H094启封钻孔设计深度856.26米,原钻孔孔径不详,原钻孔真实封闭情况不清,无钻孔测井数据,(井径、斜度等),启封未知因素较多。H094钻孔地层结构为:第四系Q4细沙0-120米,洛河组kl以中粒砂岩为主,深度120-266米,安定组J2a以中细粒砂岩、砂岩、泥岩为主,深度266-462,直罗组J2Z中细粒砂岩、砂质泥岩为主,深度462-598米,延安组J2y以砂质泥岩为主,深度598-856.26米。
根据上述钻孔设计,采用XY-6B钻机钻进,配备NBB280/60型泥浆泵,Ф60mm钻杆,A-17.5m钻塔。
二、施工难点:
2.1由于原钻孔孔径不详,钻孔封闭情况不详,无以前钻孔相应的测井数据,(井径、斜度等)造成该钻孔施工时,要及时调整钻压、钻速、泵量参数、和应对钻孔无表层套管或表层套管常年锈蚀严重漏沙,极易偏离原钻孔轨迹造成施工失败等困难。
2.2施工难度大的原因:
1、陕北侏罗纪煤田上部大多属于水敏性地层,特别是洛河组的厚度大,吸水易膨胀、分散、胶结程度差、失水量大,岩石硬度低,水泥硬度较岩石硬度大,极易造成孔斜。
2、由于绳索取芯钻具基本能保持钻孔垂直度,但不能有效跟进原启封钻孔的轨迹,因此普通绳索取心钻具不适合该地层使用。
三、技术措施:
根据H094启封钻孔实际施工过程分析,要解决此类钻孔施工中遇到的实际问题,要从以下几个方面着手解决:
3.1施工前检查好钻塔、钻机的安装,从安装第一关抓好,要求钻塔、钻机安装平稳、周正、水平。天轮滑车、孔口、立轴要求在一条线上。
3.2改进钻进工艺:
在施工过程中,要随时根据钻进情况及时调整钻压、转速、泵量等钻进参数,及时改进钻探工艺。
H094号钻孔于2019年9月2日开钻,钻进至256米时,钻孔取芯出现完整洛河砂岩,已偏离原钻孔轨迹,停钻用425号水泥20袋封闭,水灰比为0.5,封闭至160米,候凝,三天后重新钻进,钻进至260米时,未偏离原钻孔轨迹,无奈只有二次封孔至160米处,候凝,同时加工(Ф113 mm)扶正器4组,钻具组合如下:钻具接头(Ф89mm)+岩芯管短接(Ф89 mm)+0.25米长扶正器(Ф113 mm)+岩心管(Ф89 mm)+0.25米长扶正器(Ф113 mm)+岩心管短接(Ф89 mm)+0.25米扶正器(Ф113.5 mm)+卡断器(Ф89 mm)+复合片钻头(Ф113 mm),靠近卡断器位置的扶正器外径较大(Ф113.5),其余均为113mm。
采用轻钻压10-20KN,慢转速80-225r/min,大泵量250-260L/min参数钻进, 及时调整钻进参数和泥浆性能,及时改进钻探工艺,改变钻具结构,控制回次进尺,纠斜成功,于2019年9月21日顺利完钻,终孔深度858.20米。
3.3随时调整冲洗液:
施工沙层时,由于原孔位下入的Ф165mm表层套管时间较长锈蚀严重,致使钻孔泥浆中含沙量较大,采用普通无固相冲洗液,护壁效果差,及时调整泥浆性能,增大泥浆粘度和比重,使钻孔漏沙情况得以解决。进入基岩洛河组,岩石松散破碎,孔壁极不稳定,起下钻不通畅,特别是钻进到300米纠斜成功后,由于地层因素给钻进增加了很大难度,钻具加尺不能到达孔底,为此改用低固相土粉泥浆,增加循环槽长度,增加泥浆性能检测次数,及时调整泥浆性能,钻进至终孔,再未出现漏沙现象,节约了再次下入表层套管的成本。
H094钻孔孔冲洗液使用情况如下:
四.结论:钻孔启封注浆施工的关键在于钻机安装环节,钻机安装一定要平稳、周正、水平。天轮滑车、孔口、立轴要求在一条线上。在施工过程中,要随时根据钻遇地层情况及时调整钻进参数和泥浆性能,及时改进钻探工艺,改变钻具结构,以便应对钻孔启封注浆钻探施工中的难题。
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作者简介:王眼会,男,1967年生,钻探工程师,从事探矿技术研究和管理工作,369185025@qq.com。李涛,男,1990年生,钻探工程师,长期从事钻探技术管理工作,773833193@qq.com。黎克华,男,1986年4月,安徽霍山人,水工环地质工程师,380081884@qq.com。