義安煤礦地面注漿泵站送料孔施工實(shí)踐

■　任貴陽

（河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)河南洛陽471023）

義安煤礦地面注漿泵站送料孔施工實(shí)踐

■任貴陽

（河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)河南洛陽471023）

通過對(duì)洛陽義安礦業(yè)有限公司地面注漿泵站送料孔的施工，提出了鉆具組合、鉆井參數(shù)、固井措施以及采用浮力塞下套管等技術(shù)方法，為煤礦大口徑鉆孔的施工提供了很好的技術(shù)資料。

送料孔鉆井施工技術(shù)方法

1　工程概況

洛陽義安礦業(yè)有限公司地面注漿泵站送料孔工程位于義安礦業(yè)工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)。施工要求為：（1）一開表層套管中心落點(diǎn)范圍：800mm×800mm一個(gè)矩形范圍內(nèi)；（2）終孔計(jì)算坐標(biāo)與井管實(shí)際位置的誤差≤0.3%-0.5%；（3）工程交付時(shí)工作管嚴(yán)格按規(guī)程做注水試驗(yàn)觀測(cè)8小時(shí)，每小時(shí)水位下降不超過20mm；（4）終孔深度為691.1m。

2　施工技術(shù)方法

2.1鉆具組合

采用Ф374.7mm鉆頭、Ф311mm扶正器、Ф203mm鉆鋌、Ф178mm、鉆鋌和Ф127mm鉆桿的塔式鉆具組合方式。其中，一開導(dǎo)向孔鉆具組合為：Ф311mm牙輪（PDC）鉆頭+Ф311mm扶正器+Ф203mm鉆鋌4根+Ф178mm鉆鋌10根+Ф127mm鉆桿+133× 133mm方鉆桿；擴(kuò)孔鉆具組合為：擴(kuò)孔鉆具組合與導(dǎo)向孔鉆進(jìn)相同，只需更換鉆頭和鉆鋌的類型和規(guī)格，根據(jù)巖層情況適當(dāng)增加鉆鋌，鉆進(jìn)時(shí)，鉆壓一般控制在2-20T之間以保證擴(kuò)孔時(shí)的穩(wěn)定性和擴(kuò)孔進(jìn)尺效率及井筒的垂直度。

2.2鉆探方法

為了確保鉆井施工安全，保證成井質(zhì)量，預(yù)防孔斜。本送料孔位置選擇在矸石碴山，一開采用三牙輪(或PDC)鉆頭噴射鉆進(jìn)工藝，先用小徑（Ф215.6mm）導(dǎo)向孔在鉆孔中心鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中矸石到坍塌、掉塊、漏水時(shí)采用邊鉆邊堵或搗泥球等方法鉆進(jìn)，隨鉆進(jìn)監(jiān)測(cè)孔斜，導(dǎo)向孔穿過基巖風(fēng)化帶孔斜符合要求后，導(dǎo)向孔鉆進(jìn)孔深應(yīng)為55m。在進(jìn)行二次擴(kuò)孔達(dá)到成井孔徑Ф479.4mm，孔深55m，下入Ф405mm表層套管，并使套管居中，水泥封固表層管。二開鉆進(jìn)時(shí)，為保證二開鉆進(jìn)井眼打直及井眼距表套中心位置，第一趟鉆應(yīng)加與表套內(nèi)徑相同的扶正器（扶正器外徑小于表套內(nèi)徑20mm）,輕壓慢轉(zhuǎn)，待鉆進(jìn)導(dǎo)向孔孔深1—2米后，起鉆，減去扶正器，使用常規(guī)鉆具繼續(xù)鉆進(jìn)；采用Ф215.9鉆頭鉆進(jìn)導(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔鉆進(jìn)孔深為55—691.1米，再進(jìn)行一次擴(kuò)孔達(dá)到成井孔徑Ф374.7mm，孔深55—691.1m下入Ф273mm工作套管，固管。候凝三天后掃孔至孔底下0.5m，三趟Ф68mm×10mm的注漿管和一趟Ф50mm×5.5mm的固井導(dǎo)管一并下入封固成井。因本孔施工位置在距巷道約5米,為保證本井的施工安全與質(zhì)量,計(jì)劃采用此種工藝施工。

2.3鉆頭選擇

本孔使用鉆頭的原則是：（1）導(dǎo)向孔鉆進(jìn)，以Ф215.9mm鑲齒三牙輪噴射鉆頭為主；（2）擴(kuò)孔使用組合牙輪鉆頭或滾刀鉆頭，即用若干個(gè)鑲齒牙輪鉆頭的單掌焊制成Ф374.7mm擴(kuò)孔鉆頭，選用牙輪輪掌時(shí)，其規(guī)格和新舊程度應(yīng)一致，排放高度、角度，要求嚴(yán)密均勻，加焊擋板，防止牙輪脫落，造成鉆頭損壞及孔內(nèi)事故。

2.4鉆進(jìn)參數(shù)選擇

為了保證鉆進(jìn)安全，提高鉆進(jìn)效率和防止孔斜，采用噴射鉆進(jìn)，根據(jù)孔深、孔徑和巖性綜合選擇鉆進(jìn)參數(shù)。（1）導(dǎo)向孔鉆進(jìn)（215.9mm）：鉆機(jī)立軸轉(zhuǎn)速為73-135r/min，鉆壓為20-100KN，泵量為 1200-2000L/min；（2）大口徑擴(kuò)孔鉆進(jìn)：鉆機(jī)立軸轉(zhuǎn)速為36-73r/min，鉆壓120-160KN，泵量：1500-2400L/min。

3　鉆井施工質(zhì)量保證措施

3.1防斜技術(shù)

防斜方法包括合理選用鉆具組合和鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)，嚴(yán)格操作要求，牢牢把住孔斜三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：安裝、開孔、換徑，主要側(cè)重于下列三方面：（1）塔式鉆具組合：使用Ф127mm鉆桿和?203鉆鋌、?178鉆鋌是大口徑擴(kuò)孔鉆進(jìn)所必須的，它能滿足Ф215.9mm導(dǎo)向孔鉆進(jìn)井底壓力的需要；（2）合理控制鉆壓，采用輕壓吊打的鉆進(jìn)方法，同時(shí)，三班壓力要一致，送鉆要均勻；在地層軟變硬、硬變軟時(shí)均應(yīng)減壓鉆進(jìn)，確保鉆井的垂直度，盡量把孔斜控制在最小范圍內(nèi)。并加扶正器進(jìn)行防斜本孔采用的防斜技術(shù)，預(yù)計(jì)可使鉆孔偏斜率控制在0.3-0.5%；（3）導(dǎo)向孔軌跡預(yù)計(jì)按照本工程導(dǎo)向孔定向鉆進(jìn)方法，鉆孔在基巖段靶點(diǎn)與中心點(diǎn)水平距離不大于2m。

3.2泥漿的選用與凈化

施工大口徑鉆孔，無論是沖積層還是基巖，均為無芯鉆進(jìn)，有大量的砂粒、巖粉排出，因此，選擇合理的鉆井液類型，調(diào)配好鉆井液性能，是保證鉆進(jìn)及成井的關(guān)鍵。（1）鉆井液選用優(yōu)質(zhì)化學(xué)泥漿；（2）基巖段鉆進(jìn)和擴(kuò)孔的鉆井液類型和性能?；鶐r一般選用無固相泥漿或低固相泥漿。此種鉆井液,具有沉砂好，流變性好，配制簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，泥皮薄而堅(jiān)韌，可防止地層垮塌等特點(diǎn)；（3）泥漿的凈化，機(jī)械凈化，人工撈砂和長(zhǎng)槽沉淀三種方法同步進(jìn)行，其中以機(jī)械凈化為主，人工撈砂和長(zhǎng)槽沉淀為輔；機(jī)械凈化，即鉆井液自井內(nèi)返出后，先經(jīng)過振動(dòng)篩清除大顆粒鉆屑，再經(jīng)過除砂器清除細(xì)顆粒巖屑，以求全面清除泥漿中的無用固相，保持和穩(wěn)定泥漿的性能，達(dá)到良性循環(huán)的目的；（4）配備泥漿性能測(cè)量?jī)x器。本孔配備NA-1型含砂測(cè)定儀一套，進(jìn)行泥漿性能測(cè)量。

4　固管施工技術(shù)方法

本井采用全井固井。完井固井水泥量31噸，水泥漿密度達(dá)到1.60-1.72 g/cm3。

4.1固井程序

（1）所有固井車輛準(zhǔn)備就位后連接固井設(shè)備及管線，并對(duì)注水泥漿管線及閘門試壓15Mpa，穩(wěn)壓30min合格。

（2）單機(jī)單泵注入配漿水6m3作為前置液，排量為2.0m3/min。

（3）單機(jī)單泵同時(shí)注入水泥漿，其中前面為低密度水泥漿，密度控制在 1.60-1.72g/cm3,后面為高密度泥漿，密度控制在1.60-1.72g/cm3。發(fā)現(xiàn)井口返出水泥漿后，停止注入水泥漿作業(yè)，開始替漿。

（4）替漿：?jiǎn)伪么笈帕刻嫒?.5m3,再從鉆桿外替1.5m3然后關(guān)閉井口的高壓閘門，替漿量必須準(zhǔn)確計(jì)量。

4.2應(yīng)急安全措施

（1）固井水泥車即單機(jī)單泵必須保證正常運(yùn)行，且滿足施工要求。

（2）給水泥車供水的離心泵必須有兩臺(tái)，并且保證上水良好，排量達(dá)到施工的要求。

（3）水泥灰罐車下灰要均勻，通暢，滿足所配灰漿密度的要求。

（4）要求井隊(duì)安排有經(jīng)驗(yàn)的人員在泥漿返出口隨時(shí)觀察固井期間泥漿返出情況，一旦發(fā)現(xiàn)泥漿返出量減小，應(yīng)及時(shí)向施工指揮匯報(bào)，施工指揮根據(jù)水泥漿凝固時(shí)間適當(dāng)降低注漿排量，以減小漏失量，按正常程序固井結(jié)束侯凝，然后從套管外環(huán)空注入水泥漿直到井口泛出水泥漿以保證水泥能完全填充封固環(huán)空。

（5）安排井隊(duì)人員在固井期間測(cè)量水泥漿密度，低密度段每五分鐘測(cè)量一次，高密度段每五分鐘測(cè)量一次，并將測(cè)量結(jié)果及時(shí)匯報(bào)給水泥車操作人員，以便及時(shí)調(diào)整水泥漿密度，并做好記錄。

（6）如果水泥漿密度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，且經(jīng)過調(diào)整仍未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這時(shí)應(yīng)停止注水泥，改用單機(jī)單泵進(jìn)行注水泥作業(yè)。

5　結(jié)論

通過對(duì)義安煤礦大口徑送料孔的施工實(shí)踐表明，在條件允許的情況下，盡量采用先使用小徑鉆頭鉆進(jìn)導(dǎo)向，然后進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)，如果盲目鉆進(jìn)，想一次成井，不但不能提高效率，最終可能導(dǎo)致廢孔。

[1]肖義昭.鉆井技術(shù).石油工業(yè)出版社.1991.

[2]崔云龍.簡(jiǎn)明建井工程手冊(cè).煤炭工業(yè)出版社.2003.

[3]李云峰.陜北淺層石油定向井鉆進(jìn)工藝.探礦工程（巖土鉆掘工程）.2003(增).

TD82[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-471-2

覃艷秋（1991～），女，助理工程師，研究方向?yàn)闇y(cè)報(bào)、預(yù)報(bào)服務(wù)。