淺析煤田地質鉆探施工

     裸孔施工的基本操作是：開孔后下入φ146（或φ127）井口管1～3根（7～20米），直接換φ9l鉆具施工，同徑裸孔至終孔。裸孔施工，保證孔壁安全穩定，護孔是關鍵。現將幾年來施工中探索的點滴經驗介紹如下。
　　1 簡化鉆孔結構，采用同徑鉆進，是裸孔施工的重要環節
　　鉆探生產實踐證明，采用裸孔施工時，若鉆孔結構多變，換徑次數多，鉆孔呈多階梯狀，在這種情況下，下降鉆具時增加了鉆具撞擊井壁的次數，從而易于破壞井壁的穩定性，又易造成井壁的坍塌、掉塊，威脅著鉆探安全施工。煤田地質勘探區的巖性較為松軟，其可鉆
　　性一般為3～6級，7級以上的堅硬巖層較少，可鉆性較高。但是由于巖石物理性質松軟，遇水易膨脹，易縮徑；傾斜地層井壁易坍塌、掉塊，因此應簡化鉆孔結構，盡可能減少換徑次數。
　　由于簡化鉆孔結構，采用較小孔徑鉆進，井壁裸露面積小，易維護，同時孔徑小限制了鉆具的回轉半徑。減輕了鉆具對井壁的沖擊破壞強度，從而減少了井壁坍塌、掉塊的可能性，有利于井壁的維護。還由于孔徑與鉆具之間的環狀間隙小，有利于導向和防斜,這對于安全鉆進和提高鉆效提供了有利條件。
　　簡化鉆孔結構，采用裸孔施工，必須下好井口管，以維護井口的安全。下置井口管應達到下述要求： (l)井口管要正：井口管的中心線必須與立軸的中心線一致，不得偏斜(2)井口管牢固：不得松動，并防止脫跑.(3)井口管與井壁間隙要嚴密：要求在井口管與井壁間隙中不竄水，防止沖塌井口，同時防止巖粉沉淀在環狀間隙中造成井口管難于起拔。為達到上述標準要求，具體做法是：開孔前予先以人力在井口處挖出0.5米的深坑，坑中充填粘土,并以水濕潤后搗實；開孔至下井口管深度后，提出鉆具，再向孔底投入適量的粘土（濕潤后的）并搗實；下井口管后，使井口管下端插入粘中,井口管外端用套管卡固定在地梁木處防止跑脫，井口管上部與井壁狀間中充填粘土并搗實，防止管外竄水和巖粉沉入。
　　2 使用優質泥漿，確保孔內安全
　　使用優質泥漿是保證孔壁安全的重要技術措施。當前以使用“雙聚”泥漿效果較好。使用優質泥漿，除能較有效地保持井壁穩定，防止井壁坍塌、掉塊的同時，對防止井壁超徑或縮徑更有要意義。在使用優質泥漿的同時必須加強泥漿管理。為加強泥漿管理，每臺鉆機均配齊經過專門技術培訓的泥漿員，每小班有兼職泥漿員，負責泥漿的泥漿性能測定和調釋，以保證泥漿質量性能。實踐證明，在厚沖積層、深孔鉆進中進行裸孔施工，采用清水或劣質泥漿是很難鉆進的。采用粘土粉造漿，其特點是造漿效率高，易攪拌，并能保證泥漿質量。
　　3 合理使用鉆鋌，保持鉆孔垂直
　　合理使用鉆鋌，在裸孔施工中是至關重要的，其有兩種意義：一是在正常鉆進過程中使用的鉆鋌總重量應超過鉆壓的20～30%，在保證滿足井底壓力的同時，保持鉆具的垂直，防止孔斜，并減輕鉆具對井壁的撞擊；二是在開孔鉆進時就使用鉆鋌，為鉆孔垂直延深奠定基礎。沖積層鉆進雖然不需較大的鉆壓，而使用足夠數量的鉆鋌有利鉆孔垂直和井壁穩定。我們經驗做法是：開孔鉆進后第一次加尺時就加用鉆鋌，直至加足鉆鋌數量，堅持至終孔。一般使用鉆鋌數量為5～ 7立根（60～90米），重量為1400～2100公斤φ68鉆鋌）。
　　4 下鉆遇阻時不得盲目鉆掃，防止出現岔孔
　　下鉆遇阻現象一般多發生在沖積層中,其原因,一是粘土巖縮徑,二是脫落巖芯.由于沖積層的巖層松軟，無論遇有那種下鉆遇阻時，均不得盲目開車鉆掃，否則極易出現岔孔，而一旦出現岔孔又往往很準再找到原孔。處理方法是：下鉆遇阻后，開泵以人力回轉鉆具，同時緩慢提動鉆具沖掃，一般縮徑不嚴重或脫落的巖芯較少時，即能解除；采用此法處理無效時必須立即提鉆，再下入以原徑粗徑鉆具作導向，下接φ50鉆桿(2～3)米引路。邊沖掃邊提動鉆具。但是操作均應緩慢，同時壓力要輕。采用此法處理，一般多能湊效，同時能有效地防止岔孔。
　　5 積極堵漏，防止塌孔
　　在煤系地層中的各層灰巖均有不同程度的漏水現象，若稍有忽視又極易促使厚沖積層塌孔，以致埋鉆，對安全施工造成很大威脅。因此，在遇漏孔層之前必須充分備足堵漏材料（粘土 、鋸沫、水泥等）。并采取長槽大池，將替換出來的廢泥漿儲備起來備用（一般儲備30～50立方米）。
　　對于輕微孔內漏水（沖洗液明顯消耗，但井口仍能返水）時。只要加強泥漿管理的同時，適當提高泥漿粘度，控制泥漿比重(比重越小越好)，在一般情況下多能止住沖洗液漏失。
　　在鉆進過程中當發現沖洗液突然漏失孔口不返水中斷循環時，必須立即提鉆，在提鉆的同時進行灌孔。如果不引起足夠重視，除促使漏失更加嚴重外，由于井壁失去泥漿柱的壓力平衡作用，還會導致上部厚沖積層段的嚴重坍塌，若鉆具停留在孔內，還會造成坍塌埋鉆事故。提鉆后也必須打消僥幸心理，應立即采用惰性材料積極堵漏。具體做法足：將鋸沫和水泥加入泥漿儲備池中，攪拌均勻后將鋸沫水泥泥漿注入孔內，力爭一次使之喝包喝足,恢復正常循環，即達到了堵漏效果。若井口能返水，但仍有較大消耗時，可提高泥漿粘度，繼續鉆進，適當縮短回次進尺時間和回次進尺長度，當鉆過漏水層后（仍有較大消耗）再進行堵漏。堵漏效果仍不理想時，可采取快干水泥止水方法處理。由于采取同徑裸孔施工，節省了擴孔下套管的時間和費用，從而須堅定堵漏的信心，擴大止水堵漏的效果。
　　6 提高鉆效，縮短施工周期
　　提高鉆探效率，縮短施工周期，減少對井壁的破壞程度，以利于裸孔鉆進安全竣工。實踐證明：鉆孔施工周期越長，對井壁的破壞程度越嚴重，井壁越難維護，越不利于裸孔施工。為了提高鉆效縮短施工周期，在認真執行上述各項施工的同時，必須對全孔施工周密計劃，制訂綜合施工方案，在保證安全和質量的前提下，力求提高鉆效。淺孔巖層較松軟，易于技術操作，是提高鉆效的量有利的層段。在厚沖積層中施工的關鍵是防止孔斜，防止岔孔。因此淺孔鉆進是提高鉆效，縮短施工周期的主要環節。進入煤系層段，多為取芯鉆進，對巖、煤芯采取率要求高，并有多層灰巖漏水，又屬中深孔施工，因此，不宜單純要求提高鉆效。在煤系地層施工，應以保證鉆探質量為重點，防止打丟打薄煤層，并同時作好防漏、堵漏準備。煤系地層下部至終孔為深孔鉆進階段。雖然該層段工程量不多（50米左右），但是由于設備能力、管材強度及技術操作等技術條件的限制，必須確保安全生產，以利裸孔施工順利竣工。
　　7 結束語
　　鉆探工程的特點是：沖積層厚、縮徑，并伴有不同程度的鉆孔漏水，在該地區采用套管護孔顯然是不現實的。一是沖積層厚、巖層松軟，難以承托套管，二是下入套管數量多，重量大，加之鉆孔易縮徑，套管難下入，更難起拔，導致套管的大量損耗；三是下入和起拔套管勢必占用大量非作業時間，延誤施工周期。因此不宜采用套管護孔。裸孔施工的優點是：避免了套管的損耗，增加作業時間，加快勘探速度，降低了鉆探成本，遇有特殊水文地質情況，地質孔改為水文孔施工方便，隨時可以進行電測，并可獲得較完整的地質剖面資料。但是裸孔施工護孔難度大，技術操作要求嚴格，必須認真執行施工技術措施，保證安全鉆進。