实用钻探技术.docx
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实用钻探技术
关于武威臭牛沟矿区钻探施工技术探讨
煤田勘查是我队在其它领域勘察的一次开拓和尝试。
因为以前从未涉及,在技术和实际的施工中我们也是出于探索阶段,所以我们是在理论的指导下从实际中找到适合自己施工的技术经验,因此我就将我在施工中的具体技术问题和整体的施工问题从技术的角度来探讨一下。
一.臭牛沟地质勘查煤田项目地层情况。
臭牛沟矿区从整体来说是侏罗纪时代的白垩纪二叠系地层为主,在煤田勘查项目中还是属于比较好的地层。
在进入煤系地层以前一般是土层为10米以内,接着一般是10到20米不等的鹅卵石层,然后会进入砂岩层,随着不同矿带和区域的构造不一样,主要是它的完整与破碎性,漏水与涌水层都是不一样的,进入煤系地层后一般厚度在几米到几十米之间就穿过,但也有由于构造带的变化导致竖直分布的煤层就目前见到的在200米以上,但是这种煤系地层会反复出现,所以必须要见到花岗岩才可以算没有煤系地层了。
一般穿过煤系地层后是粗粒花岗岩就代表以下没有煤系地层了,也就是可以终孔达到了地质勘查的目标。
二.施工过程中的具体技术问题。
1.在臭牛沟矿区施工从施工钻机来讲还是以XY—4或者XY—5钻机比较适合。
YDX—3类的动力头钻机在浅孔或者地层比较完整是也可以干,但在遇到井内异常事故的处理情况时就比较棘手,主要是表现在事故处理时钻机没有动力量。
在一些漏水涌水地层都比较难处理。
2.在施工中开孔主要是土层没有什么问题,但紧接着就进入了鹅卵石地层,这种地层一般比较坚硬和破碎,但由于刚开孔比较浅,金刚石钻头用硬度比较低的完全可以干。
但在硬度的选择上要非常的准确而要时刻注意根据地层的变化而选择适合地层的变化钻头。
在不同的区域它的地层变化情况和难易程度都比一样。
在这两层穿过以后一般地层就进入了粗粒或者中粒到细粒砂岩层位,这时候就要充分的考虑钻头的选用和地层的变化情况。
因为这是钻进中最为轻松顺利和高效的时刻,就金刚石钻头的选用有以下几种分类:
(1软和较软岩层可选用聚晶金刚石钻头;软的·中硬盒完整均质较硬岩层,可选用天然金刚石表镶钻头;软硬不均匀或者节理发育和裂隙岩层,宜选用孕镶钻头。
2按粒度来说岩石的研磨性越强,硬度硬度越高,则金刚石颗粒应越小最好用孕镶钻头。
岩石硬度越低,研磨性越弱则钻头的颗粒应越大,可选用天然金刚石钻头和聚晶金刚石钻头。
3按金刚石镶焊浓度来说岩石硬度高或研磨性弱,则金刚石浓度应降低;反之则应提高。
4对胎体来说,岩石的研磨性越强或者硬度越低,则钻头胎体的硬度应越高;反之则应越低。
一般这种情况不选用软胎体钻头。
选择钻头时还要考虑到与岩石性质相适应的钻头唇面形状。
一般对中硬·中研磨性岩层宜选用平地唇面或边形唇面;坚硬且研磨性高的岩层,可选用半圆形唇面。
对复杂·破碎不易取得岩心的地层,可选用阶梯底喷式唇面;坚硬致密易出现打滑的岩层,可选用锯齿形或者单双块等形唇面。
)再有就是在砂岩和煤系地层接替处要注意钻压和转速,并时刻注意钻进速度,因为煤层较软且松散,如果不注意当煤层岩心进入内管后由于压力和循环泥浆的冲击力会导致将煤层打丢。
在进入煤层时应换用半合管取芯比较好一些,煤田单位的单管取芯在时间和效益上还是不如绳索半合管取芯。
再有就是在进入煤系地层后要时刻做好孔壁的保护和保持孔内的干净。
以便终孔时测孔的顺利进行。
再有就是泥浆的选用也是最关键的。
一般在砂岩中我们还是选用小固相泥浆,主要是聚丙烯酰胺和水混合,然后根据情况再加入腐蚀酸钾和纤维素等,以增加粘度和流动性。
不过在臭牛沟矿区破碎·漏水·涌水带比较多而常遇到,在这种情况下我们只有用大固相泥浆,并要添加一些堵漏材料或者压制涌水材料,(如重金石粉等)。
可根据不同情况适当调配泥浆已达到顺利钻进的目的。
三.施工过程中常见的事故及处理方法。
在臭牛沟施工中主要有以下一些最常见的事故及应急处理方法。
1、在煤系地层之前是砂岩,在这种地层里总是夹杂着破碎和裂隙带,容易导致漏水和降低岩心的采取率,有时也可能造成卡钻或者烧钻的可能,这种地层不是多么的复杂但往往是这种地层给施工带来不必要的麻烦。
所以在施工中要特别的注意,不小心一个小的失误就会造成大损失。
有的含有流沙层会造成坍塌和埋钻的事故。
一旦发现不的正常立即停止钻进,拉升并观察井内是否正常,要是不行立即上钻观察,因为有的会在中间某一段含有几公分的煤系地层,这个比较容易忽视。
2、在参考地质设计的层位中接近煤系地层时,在钻进过程中要十分的注意钻压和转速还有进尺速度,因为在煤层中过快就会造成煤层打丢,如发现及时还可以补救,如果钻进太多采取率在75%以下,严格地说就是不合格,甚至有报废的可能性。
我们必须要注意这一点很关键,再有就是在采取煤系岩心是如果一般煤系岩心也要将其摆放整齐以便和测控记录相对比,在到达煤层时岩心必须用塑料纸铺垫然后覆盖,防止岩心在太阳或者雨水冲刷下变质,因为要采取样品送去化验。
3、在进入煤系地层时还应注意,臭牛沟矿区的煤主要以细粉末状的所以比较松散,要时刻注意卡钻和埋钻现象的发生,尤其在捞芯的过程中首先竟可能的拉升钻具,捞芯速度要快,在上下钻和加钻杆时也要注意这个。
但当已经卡钻或者埋钻时要立即采取措施,合车转动钻杆或者用主卷扬拉升,一般快的话可以转活。
但也有卡死或埋死的可能,这是我们不能慌要根据实际的现场情况作出正确的判断,然后再进行处理。
这种事故一般处理方法也就那么几种:
合车转动·利用卷扬拉·下丝锥拿·最后就是拿反丝钻杆去反了。
除了这几种也没有再好的办法了,不过不能放弃要不断的尝试还是有可能的,但在煤层时还要注意孔壁和孔内的干净,避免以后测孔时不必要的麻烦。
4、在设计孔深800米以上的孔时,我们必须要考虑到变径。
因为在孔深达到800米以上时由于井内阻力和摩擦阻力使得钻杆容易断,再有就是煤层和一些岩粉不能顺利排出孔外,就会导致泵压太高,不能够正常钻进。
如果我们变径的话就能解决上面的问题,实践也证明是完全可行的。
5、针对孔内漏水和涌水我们要做大量的工作:
对于一般漏失地层采用堵漏泥浆(低固相不分散泥浆),配方如下:
100公斤水+20公斤钠基膨润土+0.5公斤氢氧化钠+(2--3)公斤锯末,充分搅拌,待钠基膨润土完全溶解、锯末均匀分散后,加入0.5公斤HPAM水溶液,又充分搅拌,最后加入0.5公斤羟基纤维素CMC水溶液,再次充分搅拌,同样静置半小时以上,泥浆不分层即可使用。
在断裂破碎带,即矿层孔段,换泥浆,采用SM植物胶无固相泥浆钻进,极其有效地抑制了孔壁坍塌掉块现象。
SM植物胶泥浆起到很好的护心作用,同时,SM植物胶泥浆的润滑性能相当好,不仅可以开高转速,而且水泵再末出现故障,节省了大量的辅钻时间,提高了钻进效率。
使用SM植物胶泥浆的后,最高时效达3米/小时。
钻孔施工时如发现漏失或坍塌严重时,主要采用地勘水泥固孔,进行护壁堵漏。
根据矿区气温,一般水泥浆液的水灰比,保持在1:
0.5-0.6左右。
孔浅时可投入水泥球或从孔口直接灌注水泥浆液,孔深超过100米时,则用泵送,水泥浆流动度要求15-16厘米,可泵期为30min,候凝时间24-48小时,天气寒冷时,可适量加入NaCl以提高水泥速凝早强效果。
对于孔段漏失量在10~15m3/小时(160l~250l/min)以下,则使用801或广谱护壁剂,其配置使用方法为:
先配制固相含量4-20%左右的基浆;粘度在18-45秒,再加入801堵漏剂0.25%,充分搅拌待形成网状结构后,泵送入孔内循环,这对于轻微漏失有很好的效果。
广谱护壁剂配置使用方法为:
将广谱剂直接加入泥浆中搅拌,一般地层0.8-1.0%,复杂地层1.5-2.0%.
对存在地下泾流或大裂缝通道的钻孔漏失,可考虑软胶塞堵漏。
其浆液配方:
柴油:
彭润土:
水泥:
=100:
45:
85在无水条件下混合液粘度60秒左右,密度1.48—1.50kg/l,停待48h不会凝固,一般浆液与钻井液比例为1:
1至3:
1,浆液量越大,其凝固时间越短(2—5秒),形成的胶塞越硬。
对于漏失量大于10~15m3/小时(160l~250l/min)即孔不返水时,宜采用下套管护壁堵漏,即穿过覆盖层或孔口破碎层进入基岩2-3米后即下入孔口管,遇破碎漏失层,其他方法无效时,钻穿破碎带,先察看水位,尔后再下入第二层套管,深部钻进出现严重漏失层,泥浆护壁堵漏无效并必须钻进时,必须穿过漏失层丈量水位后才可下入第三层套管
当钻孔漏失量不大,属渗漏、中漏时,一般采用随钻循环堵漏方法;当漏失严重,属大量漏失时,应配制DTR堵漏浆液专门注浆堵漏。
注浆堵漏的步骤为:
先钻穿漏失层然后下钻至孔底,边搅拌堵剂边从钻杆内泵入堵漏浆液,同时缓缓提钻至孔口。
继续泵入堵漏浆液,直至其被面稳定于孔口为止,再将主动钻杆与套管连接,开泵蹩压15分钟,蹩压时应严格控制压力,以免压裂地层。
一般情况下,孔深350米以上钻孔的蹩压值为1.5~2.0MPa,连续蹩压三次,每次间隔10分钟,再静置1小时左右,然后用稠泥浆顶上堵漏浆液即可恢复钻进。
当漏失很严重,一次堵漏不成功时,可连续再堵,并同时加桥塞物,可增强堵漏效果;在泥浆中加入DTR堵漏剂(用于小漏,中漏地层)各材料用量为:
DTR堵漏剂10%+水1000ml+粘土2~4%+Na2CO35%
这只是处理的基本方法。
我们还可以用重金粉压制涌水等穿过或者涌水小时再灌注水泥,一般采用边拔套管边灌注法,只用于小量涌水或地层较完整的孔,所以我们应该在实地根据不同情况做一些调整。
四.金刚石绳索钻进于传统煤田单管钻进的比较。
传统的煤田勘查钻机都是以单管形式为主的,干完就上钻,再有他们的工艺就是专业打煤的,所以在采煤和护壁测孔上比我们要好一些,他们采用50钻杆孔壁间隙较大这是非常有利的,他们的钻具和内管也有别于我们对采煤有好处;我们还是以绳索取芯为主,双管并且我们的钻杆为75通径钻杆,在上下钻时比较麻烦常有卡钻现象发生,再有我们的绳索取芯在采煤是容易打丢。
这就是不同之处;但我通过实践比较发现我们的钻机设备环视不错。
我们在正常钻进时时间快这就节省了时间,提高了效益。
若果我们在进入煤系地层后换成半合管还是不错的,再有就是对深孔先采用绳索到达煤系后采用单管也可以,穿过后再用绳索效益还是比较可观。
其实差别不是太大关键还是要在机班长的技术和责任心上多做工作就可以避免以上的问题。
总体来说我们的设备还是比较可以的,差别就在于我们不专业,缺乏一定的专业技术和实践的经验。
我们只要在理论的基础上和实践结合起来去学习和总结经验是非常重要的前提。
五.野外施工关系处理也管理。
我们在野外施工首先就是要但当地的基层干部和老乡们,由于现在的发展和认识水平的提高对我们工作增加了难度,他们会想方设法的找各种理由阻碍我们施工,目的就是要钱。
但这是避免不了的,关键在于后面我们施工的过程中还会遇到各种麻烦,所以我们先要处理好于当地居民的关系,不能让他们感觉我们是单位的公家的事,那样就会更让他们感觉好要钱。
我们在外面施工的机长要担起责任,不要人家一说就说找单位或者和我们没有关系,我们应该尽最大的努力解决问题,就算解决不了我们也应该解释其中的道理,让他们选择正确而有利于我们施工的方式方法。
还有我们在野外施工的管理也是重要的一块,作为我们在野外的一支独立的机组,在管理和施工上是非常重要的。
我们先要安排好生活住宿的问题,住宿要安全第一一般离机场比较近了好,在伙食上要考虑大家的意见和习惯做到大家都相对满意。
最主要的还是生产上的管理,应该注意以下几点:
1.必须经常检查机场的安全和施工进度。
2.提高机台各个工作人员的积极性。
3.对于机台施工要责任到人,防止人为事故的发生。
4.在人员调配和选用上要做到公平合理(各个班组的人员)。
5.在事故和技术的处理上要果断和有责任心。
6.管理要有机动和先进性(思想认识和施工新技术方面)。
六.对于企业化在技术和管理上的看法与建议。
总观目前全国的事转企的形式是不可逆转和适应发展的一条新道路。
我们没有选择只能提前试行,在全面改企以前走出适合自己的一条企业化之路来,先打出自己的市场来这是最重要的。
但要改变这种思想可不是那么容易的,因为我们长期在事业单位突然要转企,首先是不稳定性(主要是管理·施工·工资等方面)。
其次是我们有了危机感,不像以前干多干少或者干好干坏都不管自己事,想干就干不想干不干,现在就是不想干工资低,多劳多得的原则。
还有我们不能再靠国家或者上面给任务了,我们必须去外面承接项目,在这一块来说是比较难的,市场就是竞争的天堂,优胜劣汰这是竞争的规则;在技术与施工上也不能像以前一样那么干了,我们既然要走企业化道路就是要效益:
低成本·高收入·新技术应用·人才技能的培养等的作用下高信誉·高标准的完成项目。
在管理上我们要形成一套企业化的管理制度,打破以前事业性的管理制度,我们要实行生产责任制,从上而下逐级要责任到位,分工明确,以效益来证明自己的价值观。
在成本的节约上我们要实行严格的调控措施,因为我们的工作设备和性质决定了高成本的标准,对于材料和施工消耗材料计入成本核算,并在个人效益中也进行核算,这样才能减少浪费和一些不必要的消耗。
还有我们施工中要在原来的技术上有所创新,培养和探讨一些新技术和设备的使用,不能坚守旧的方法和思想不放,排斥新思想方法的应用。
我们要形成一支:
思想创新意识高·责任心强·服从指挥·团结拼搏·勇于挑战的新时期的地质勘查专业团队。
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