贵州柿花树矿区绳索取心钻探技术应用.pdf
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1、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
2、)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
3、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
4、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
5、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 mS
6、95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
7、.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
8、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.
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