關于煤田鉆探工藝技術的探討

鄧書軍

【摘 要】煤田地質的鉆探施工，對于鉆探設備、鉆探工藝、鉆探規程和參數等等都有不同于淺孔施工的要求，本文對幾種常見的煤田地質鉆探技術進行了分析，供同仁借鑒。

【關鍵詞】煤田地質；鉆探；工藝技術

一、鉆探技術

目前我國煤田鉆探多采用金剛石鉆進技術，為進一步提高效率與質量，結合運用繩索取芯鉆進技術。隨著繩索取芯金剛石鉆進工藝逐步應用于煤田鉆探，充分發揮了繩索取芯和金剛石鉆進工藝的優勢，二者的有機結合，解決了煤田鉆探過程中鉆進效率低、取芯率低的技術難題，從而提高了經濟效益。

二、鉆進工藝

（1）空氣泡沫鉆進工藝。煤田鉆探常會在于旱缺水的地區進行施工，如果鉆探遇到需要穿過煤層的采空區、老窟窿和空巷等地層時，采用常規的水介質循環的鉆進工藝困難極大，嚴重的地層漏失成為技術難題，僅技術護壁套管就要下數層。通過開發應用空氣泡沫鉆進工藝，有效解決了鉆孑L嚴重漏失和難護壁的技術難題，提高了鉆進效率。（2）潛孔錘反循環鉆進工藝。該工藝可以在深孔高壓的環境下，進行反循環連續取樣。在高水柱大背壓的情況下，配套設備性能受到制約，孔深超過

300m以后小時效率提高幅度不大，但是在淺孔鉆探中，鉆進效率提高顯著。（3）液動沖擊回轉鉆進工藝。針對煤田勘探施工中較深地層的強研磨性堅硬巖石，應用液動沖擊回轉鉆進工藝，取代鋼粒鉆進，與單純的回轉鉆進比較，其機械鉆速提高，孔斜率降低。（4）定向鉆進技術。針對一些煤層賦存構造復雜的地區，常規鉆進工藝無法滿足地質鉆探要求，因此應用受控定向鉆進技術，所采用的造斜機具主要是螺桿定向和連續造斜器。利用定向鉆技術，能夠很好地解決在陡直地層找煤勘探的技術難題，中靶率高，完全滿足地質鉆探要求，能夠取得良好的社會經濟效益。

三、煤田鉆探的定向鉆進技術

（1）煤田地質鉆孔設計。第一，所鉆地層的地質條件。煤炭地質條件的設計包括2個方面：一般情況下，需要了解礦井煤炭的地質條件、地層構造的斷層，因而在地質鉆孔設計時，要明確斷層的性質和參數，以及在鉆探中會遇到的問題和處理方法。在煤層地質條件不明確的情況下，不能冒然實施鉆進，要試鉆，總結出相應的鉆進參數，并且要預設多種遇到問題時的處理辦法，把鉆探事故的發生率降到最低。第二，鉆孔參數設計。鉆孔參數設計包括：方位角、傾角、孔徑、孔深。上述鉆孔的參數設計是指孔口參數，反映的是開鉆時的鉆孔設計要求。剛性保直鉆進是傳統鉆進方法，為了保證鉆孔終孔時能夠更準確地達到目標靶位，目前多采用定向鉆進工藝。在鉆進施工前，根據地層條件、工程要求對所要施工的鉆井進行軸線軌跡的設計，設計軸線一般是直線和曲線的不同組合。第三，鉆具級配設計。在煤炭地質鉆進中采用的鉆具有以下幾種方法：一是采用外平鉆桿一徑到底，前保直端外加扶正器或專用鉆鋌；二是采用螺旋鉆桿；三是采用墊叉式鉆桿，前保直端外加扶正器或專用鉆鋌等。在煤炭地質鉆探中，鉆具的使用應注意的問題：一是在較為復雜的煤系地層中鉆進，鉆具級配的設計應力求簡單，盡可能地減少孑L內附屬器具的放置；二是為滿足保直鉆進的要求，鉆孑L環狀間隙要求盡量采用下限值。（2）鉆進工藝參數設計。第一，鉆進工藝參數。鉆進規程的3個主要參數是鉆壓P、轉速n 和泵量Q，它們之間交互影響。關于P、n、Q參數之間合理配合的一般原則可概括為：一軟巖石研磨性小，易切入，應重視及時排粉，延長鉆頭壽命，所以應取高轉速、低鉆壓、大泵量的參數配合；對研磨性較強的中硬及部分硬巖石，為保持較高的鉆速并防止切削具早期磨鈍，應取大鉆壓、較低的轉速、中等泵量的參數配合；介于兩者之間的中等研磨性的中軟巖石，則應取兩者參數配合的中間狀態。在實際鉆進中，根據鉆探工藝的要求，把鉆進參數劃分為：正常鉆進參數區；非正常鉆進參數區；極限鉆進參數區。根據鉆進參數值反應在不同的區域，可以判斷和預防鉆進中孔內的狀況，及時調整鉆進工藝參數，孔內發生的事故在多數情況下是有規律可循的，較大規模的突發事故一般情況下較為少見。第二，鉆進泥漿的運用。鉆探工程可變因素很多，泥漿工藝是很重要的可變因素。如果使用好泥漿，確定適合地層巖性的泥漿配方，調節好泥漿性能，就可以鉆穿各種復雜地層。第三，鉆進中遇到的問題。針對不同的孔內事故，必須采取有針對性的方法來處理。不同的礦區煤炭地質條件存在著很大的差異。因此，在鉆孔的設計中，要考慮造成事故的主要原因，采取必要的防護措施和相應的處理手段。

四、結語

（1）通過對地質鉆探工藝的分析，其中定向鉆進技術中靶率高，能夠滿足煤田地質鉆探的需求，適合用于煤田鉆探中。同時為滿足煤田上巖礦芯的采取率高的要求，利用繩索取芯和金剛石鉆進技術，結合多種鉆探工藝的方法，可以提高煤田地質鉆探的鉆進效率。（2）目前向地層深部鉆探工作量逐步增多，液動沖擊回轉鉆進、孔底動力頭螺桿鉆、高聚物沖洗液等將會和繩索取芯鉆進有機地結合而得到更多的應用，鉆探工程市場化將會極大地促進鉆探工程的技術進步。