绳索取心工艺在陕北某煤田项目的应用情况

绳索取心工艺在陕北某煤田项目的应用情况

绳索取心钻进工艺在长期的固体矿产勘查中有着明显的优势，但在煤田地质钻探工作中还没有广泛的推广应用，本文就绳索取心钻进工艺在煤田地质钻探施工的应用情况做一简单的介绍。

标签：煤田 涌水 钻具 绳索取心 钻探效率

1绳索取心钻进工艺的优点

（1）钻进效率高。

（2）地质效果好。

（3）钻头寿命长。

（4）有利于复杂地层钻进、孔内安全和便于测斜工作。

（5）减轻劳动强度。

（6）降低钻探成本。

2绳索取心钻进工艺在该煤田地质钻探施工中存在的主要问题及原因

虽然绳索取心钻进工艺比较先进，有着这么多的优点，但在煤田钻探施工中仍旧采用的是普双钻进工艺，绳索取心钻进工艺没有得到推广。我们初次接触煤田钻探，决定在该煤田矿区的施工中采用金刚石绳索取心钻进工艺，进行探索性施工。由于首次把绳索取心钻进工艺用在煤田地质钻探工作中，缺乏经验，对钻头选型、钻进技术参数没有明确的规范，需要不断摸索，一定程度上造成时间上的耽搁。

2.1项目施工整体情况

陕北某煤田地质钻探项目历时两个半月时间，完成探煤孔7个，封检孔1个，累计完成进尺4746.88米，探煤孔6个为甲级孔，1个乙级孔，封检孔为合格孔。

2.2几个钻孔的具体施工情况

YZK2401钻孔570.25米终孔，日平均进尺22.81米。开孔采用Ф150合金钻进至10.05米，下入Ф146套管，Ф130合金钻进至27.75米，下入Ф127套管，换用Ф97绳索钻进，80-120米段井内出现大量涌水，涌水现象直至终孔，采用在泥浆中加入重晶石粉调大泥浆比重至1.20方平衡涌水层压力不再涌水。由于

泥浆比重较大，孔内压力较大，而且加大打捞、投管时间，效率较低。时常因打捞投管等待时间较长，使得再次出现涌水现象。钻孔质量为甲级。

YZK2801钻孔526.55米终孔，日平均进尺27.71米。开孔采用Ф150合金钻进至12.15米下入Ф146套管，Ф130合金钻进至29.71米下入Ф127套管，换用Ф97绳索钻进至终孔。钻孔质量为甲级。

YZK2001钻孔595.61米终孔，日平均进尺23.82米。开孔采用Ф150合金钻头钻进至21.05米，Ф130合金钻进至40.25米下入Ф127套管，换用Ф97绳索钻进至终孔。钻孔质量为甲级。

YZK2403钻孔钻进至180.56米附近，孔口出现轻微塌陷现象，经检查系表层浮沙随泥浆循环带走所致，使用水泥浆护住孔口，继续钻进至579.81米终孔，钻孔质量为甲级。

YZK1603钻孔采用Ф150三翼刮刀钻头钻进，下入Ф138套管50.23米， 7月10日，Ф138套管从14.40米断开，井内渗入大量浮沙，憋泵、卡钻现象较为严重，井内下入Ф108套管，下至67.85米，换用Ф95.5绳索钻进至终孔。钻进较为平稳，小班可钻进7-8回次，进尺最高可达24米，但钻头寿命过低，最高寿命72米，最低8米。终孔井深为609.60米。钻孔质量为乙级。

YZK1201钻孔开孔采用Ф150三翼刮刀钻头钻进至42米，下入Ф138套管，换用Ф97绳索钻进至终孔，终孔井深为627.10米，钻孔质量为甲级。

YZK802钻孔开孔采用Ф150三翼刮刀钻头钻进至55.30米，下入Ф138套管，换用Ф97复合片钻头钻进，14日孔口塌陷，井内出现大量浮沙，经检查Ф138套管从7.3米处断开，采用水泥封井口，下入Ф108套管至67.53米，换用Ф95金刚石钻进至 706.52米终孔，钻孔质量为甲级。

3存在问题及原因

虽然完成了工作任务，但在施工中绳索取心钻进工艺的优越性没有表现出来，没有达到预想的要求，同普双钻进工艺相比效率明显低下，但钻孔质量和岩心采取率得到了很好的保证，在施工中主要存在以下问题：

3.1由于钻头选型不合适，造成施工进度比较缓慢。因首次采用复合片钻头内径不规则，与绳索取心钻具地标卡簧不相配，时常造成岩心掉落井内或钻具内，上钻次数增加。再加上采用的地标取心钻具打捞时间较长，300米以上的打捞投管时间要1个多小时，辅助作业时间加大，纯钻进时间较少，效率较为低下，最高小班进尺32米（Ф97钻进）。

3.2由于地质要求终孔口径不小于89mm，我们全孔采用Ф97绳索取心钻具钻进，工人劳动强度加大，预想的三班作业未能实行，实行的是两班12小时作业。

3.3由于全孔取心，钻机、柴油机、水泵、绞车负荷较大，设备维修时间较多，影响纯钻进时间。

3.4后采用的Ф138焊管作为套管，由于金刚石绳索取心钻进要求的转速较高，导致焊管从焊接处脱开，处理时间较长，影响钻进效率。

3.5绳索取心钻进的环状间隙过小，而煤田底层多为砂岩和泥岩，可钻性较高，岩粉颗粒相对较大且多，造成泥浆比重较大，含沙量大，而绳索取心钻具内外管间隙小，回收管时常卡死，造成打捞失败。

3.6 由于选用的孕镶金刚石钻头的胎体硬度多在25-35，钻进砂岩地层时，钻头消耗过快，起下钻次数增多，既影响了纯钻进时间，又增大了成本。

4结语

通过该矿区几个钻孔的施工，我们发现如果要更好的发挥绳索取心钻进工艺的优越性，需要在以下几个方面加以改善：

（1）在今后的煤田钻探项目上，绳索取心钻进选用的复合片钻头和卡簧必须相配套，金刚石钻头胎体硬度应加大，可增至40以上，孕镶金刚石选用粗颗粒。钻头外径适当增大，以增大环状间隙。

（2）改良绳索取心钻具，缩短打捞、投管时间，从而增大纯钻进时间从而提高钻进效率。

（3）绳索取心钻进适合采用无固相泥浆和低固相泥浆，但煤田钻探岩层多为砂岩和泥岩，泥浆体系中固相含量较大，随着钻孔深度的加大，需要对泥浆进行净化处理。

（4）绳索取心钻进需要高转速，焊管的牢固程度直接影响钻进效率，可尽量避免焊管的使用。

参考文献

[1]马志侃；钻探工程学；中国矿业大学出版社；1998 年88～89 .

[2]邢士学，煤田钻探绳索取芯技术探讨]；煤炭技术；2008年09期.

[3]中国地质调查局；探矿工程增刊；北京；地质出版社；2003年.

[4]韩广德；中国煤炭工业钻探工程学[M]；北京；中国煤炭工业出版社；2000年.