潜孔锤钻进工艺在煤层勘探中的应用

２６　西部探矿ｌＴ程　２０１４年第３期　钻孔采用二开结构，对应的钻具组合见表ｌ。开孔前检　查潜孑Ｌ锤是否能正常工作。将潜孔锤压在橡皮塞上　（因为潜孑Ｌ锤有防空打机构），通人高压空气，若能正常　工作，则可以开孑Ｌ钻进；否则需要查明原因，或是更换　潜孔锤。加钻杆时，应先通人高压空气，将所加钻杆内　的岩屑排尽，并在螺纹上抹润滑油；拧卸钻杆时，应先上　下倒杆并将钻头提离孔底，然后停气卸压，最后拧卸钻　杆，防止因钻杆内的压力突然降低而将孔内的岩屑吸入。　表１钻子Ｌ结构及钻具组合　开孑Ｌ后，使用空气潜孔锤钻进工艺施Ｔ，钻**　稳，效率较高，钻速可达４９ｍ／ｈ。钻进过程中，上下倒　杆时孑Ｌ内排出的岩屑会比向下钻进时排出的多。这是　因为潜孔锤带有防空打机构，当钻头表面不受力时，压　缩空气的能量只用于排屑和沿程损失，并没有对潜孔　同时，为防止钻孔轨迹偏斜，使用测斜仪监控钻孔轨　迹。　２．１泡沫潜孑Ｌ锤钻进　与空气潜孔锤钻进相比，泡沫潜孔锤钻进有以下　优点：　（１）泡沫钻井液的堵塞作用和泡沫的低压力，可以　锤做功，所以排出的岩屑较钻进时多。　随着钻孑Ｌ越来越深，复杂地层开始出现，破碎带及　使钻具在破碎地层顺利通过，对井壁有支撑作用，保持　井壁完整。　地下水给钻进带来了一些困难。主要问题有以下几　个：　（２）泡沫的携岩能力优于空气，泡沫将岩屑颗粒包　裹，形成了一层保护膜，防止岩屑粘结，不致形成泥包　现象，而且还可以降低粉尘。另外，泡沫还具有润滑能　空压机功率不够。压缩空气作为循环介质，其能　量主要用于３方面：冲击做功、克服重力排屑、沿程损　失。钻进至４８０ｍ左右，空压机已经不能完全将孔底的　岩屑排出，使得岩屑留在孑Ｌ底，导致埋钻、卡钻等孑Ｌ内　事故。　力，可大大降低钻具的振动并减少回转钻具的功率。　（３）泡沫携粉对上返速度的要求小于空气钻进，可　以明显减小对孑Ｌ壁的冲刷，有利于孔壁的稳定。　（４）孔口没有粉尘污染。　泡沫剂的选择：工程上常用的发泡剂是十二烷基　硫酸钠（Ｋ１：）和十二烷基苯磺酸钠（ＡＢＳ）。为了优选　地层出水。地层出水会导致裸眼的泥岩水化膨　胀，造成井眼缩径或岩石应力变化，造成井壁失稳；岩　屑水化后很容易形成泥饼环，堵塞环空通道，不易被排　出，并且会导致钻压升高，扭矩增大，空压机压力增　更适合于本次钻探的发泡剂，做了发泡实验，并用发泡　体积　与半衰期　，　来评价各自的性能。　从图２中可以看出，Ｋ　在质量浓度为０．５％时，发　大。水被岩屑吸收混合成泥，在钻杆和井壁上聚集形　成泥环，容易卡钻。　井壁稳定。空气潜孔锤钻进会有一定的震动，会　泡体积在８００ｍＬ左右，半衰期也稳定在３５０ｓ；ＡＢＳ则　基本保持在６００ｍＬ与２５０ｓ。资料表明，实际钻进过程　中的　需求。　２．２轨迹监测　与ｆ　是实验数据的２～３倍，若以上返速度　２ｍ／ｓ计算，６００ｍ的孑Ｌ只需要加入Ｋ　就可以满足钻进　使得上部胶结性较差的岩屑脱落，造成卡钻等事故。　钻孔轨迹偏斜。潜孔锤钻进效率太快，钻杆直径　｝ｌｌＸ，ｆ于孑Ｌ径较小，容易导致钻孔轨迹偏斜，进而影响对　储层的评估。　粉尘严重。空气钻进时，岩屑上返速度太快，施工　现场污染严重。　２解决的措施　孔深至５１３．７ｍ，车载空压机已经不能同时满足钻　进与排渣的需要；据该地区以往钻探经验，还有煤层未　钻进速度太快，会使＇ＷｆＬ轨迹偏斜，对储层评估有　很大的影响。为了更精确地评估煤藏储量，需要更精　确的控制钻孑Ｌ轨迹。现场主要采用２种措施来防止钻　孑Ｌ轨迹偏斜，组合钻具和定时曝光型测斜仪。　探明，应继续钻进。为解决井壁不稳、排屑闲难、孔口　钻铤因其壁厚较大，抗压强度更大而不易弯曲。　组合钻具采用　１５９ｍｍ钻铤与　２１５ｍｍ钻头组合（表　粉尘严重等问题，将Ｔ艺调整为泡沫潜孑Ｌ锤钻进］二艺；　２０１４年第３期　西部探矿Ｔ程　２７　上投影。从胶片上的刻度可以看出实钻轨迹的偏移方　向和偏移量。本次钻进因配合测斜仪作业，过程较为　顺利，每次测斜都在３。以内，满足设计要求。　３结语　（１）空气潜孑Ｌ锤钻进效率较高，钻速可达４９ｍ／ｈ，　适用于浅煤层钻进，但在施工过程中容易导致钻孔轨　迹倾斜，一般使用组合钻具防斜。　（２）泡沫潜孔锤既具有泡沫钻进的特点，又发挥了　潜孔锤钻进效率高、钻孑Ｌ质量好的优点，其最大特点是　能量利用率高，大大减少了潜孔锤工作和排屑所需要　的风量，减少了空压机数量，降低成本。　（３）泡沫潜孔锤钻进工艺适合于出水地层及较深　煤层勘探，而且能很好地解决破碎地层和地层涌水问　题。　（４）为了更精确地评估煤藏储量，需采用测井装　置，来监控钻孔轨迹。　参考文献：　［１］校月钿，张勇，等．泡沫潜孑Ｌ锤室内研究ｌＪＪ．吉林大学学报：地　球科学版　２００２．　【２　粱贵和．２ｊ空气一泡沫钻进技术及其应用实例『Ｊ１＿水文地质工　ＡＢＳ（％）　程　２００４．　图２　Ｋ。２与ＡＢＳ的发泡对比　［３］刘勇，常江华．某金矿水平绳索取心钻进钻头选型及试验分　析【Ｊ１＇探矿工程（岩土钻掘工程），２０１　１．　［４］王如生．泡沫潜孔锤应用于水文水井钻探的钻进＿Ｔ艺初探　ｌＪ１．吉林大学学报：地球科学版，２００４．　１），这使得环空间隙更小，即使弯曲也不会使钻头改变　方向，而改变钻孑Ｌ轨迹。　为了更精确地监测钻孑Ｌ轨迹，平均５０ｍ投人曝光　［５］王建艳．大庆油田古龙１井气体钻井应用实践［Ｊ］．探矿工程　（岩土钻掘工程），２０１０．　［６］空气泡沫钻井技术在核桃１井的应用　天然气工业，２００４．　型测斜仪一次，投入前先计算好曝光时间，待其在孔底　曝光后，将其取出。此时的钻孔轨迹的端面会在胶片　０　０　＜’一０　：　，　，；　，　‘，　，０　，：　，０　，　，　一　，　，　‘　℃　｝ｐｐ　ｃ，口　ｏ口‘　【上接第２０页）　桩率达到８９．７％；另从工程桩中随机抽取了４５根桩做　超声波检测，其中Ｉ类桩４ｌ根，Ⅱ类桩４根；均无Ⅲ、Ⅳ　类桩，桩身质量完好。对Ｔ程桩的承载力采取了高应　变检测，共检测了１８根桩，单桩竖向承载力全部达到设　溶洞或裂缝（超前钻未探明），钢筋笼安装时采取了钢　丝网同壁，该桩理论方量２０．３６ｍ。，实际灌注２８ｍ。，充盈　系数１．３８，没有发生混凝土严重漏失事故。本次桩基　施＿丁中，共对泥浆或混凝土漏失严重的ｌ８根桩实施了　计要求。　参考文献：　［１］张忠亭，丁小学．钻孑Ｌ灌注桩设计与施工［Ｍ］．中国建筑工业　出版社，２００７．　钢丝网固壁方案，均保障了孔壁的稳定，防止了混凝土　的大量漏失，不仅节省了施工成本，提高了施工质量，　还加快了施丁进度，取得了较好的经济效益。　工程完Ｔ后，对３栋楼共计１９４根桩全部进行了桩　身低应变检测，其中工类桩１７４根，Ⅱ类桩２０根，Ｉ类　［２】ＪＧＪ９４－２００８建筑桩基技术规范【ｓ］．