如何提高勘查鉆孔瓦斯壓力測(cè)試成功率

陳頂峰 張 晗

(1.河南煤業(yè)化工集團(tuán)研究院，河南 鄭州 450046;2.河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院，河南 鄭州 450052)

煤炭勘查階段部分鉆孔要進(jìn)行煤層瓦斯壓力測(cè)試，測(cè)試方法主要是DST 鉆桿測(cè)試，該方法是引用油田行業(yè)的測(cè)試方法，在鉆孔穿過(guò)煤層2-5m后停鉆，在鉆桿下部接上專用的井下工具(帶膠筒封隔器和電子壓力計(jì)的測(cè)試器)，然后對(duì)測(cè)試層段封隔蹩壓，進(jìn)行測(cè)試。目前測(cè)試環(huán)節(jié)中還存在一定的不足，測(cè)試的結(jié)果并不理想，測(cè)試的成功率基本在50%左右，作者對(duì)測(cè)試過(guò)程中影響測(cè)試結(jié)果的因素進(jìn)行了具體分析，提出了四個(gè)需要改善的環(huán)節(jié)，希望對(duì)以后的測(cè)試起到一定的幫助作用，進(jìn)而提高勘查階段煤層瓦斯壓力測(cè)試的成功率。

DST 鉆桿測(cè)試的結(jié)果理論上是一個(gè)二開(kāi)二關(guān)的壓力與時(shí)間相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)曲線，如圖1所示，但是現(xiàn)實(shí)測(cè)試中的曲線會(huì)受到不同因素的影響，有的與標(biāo)準(zhǔn)曲線相差甚遠(yuǎn)，接下來(lái)對(duì)各種測(cè)試現(xiàn)象及其因素進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1 鉆井液調(diào)試

嚴(yán)格上瓦斯壓力測(cè)試前應(yīng)該進(jìn)行清水沖孔，清除煤層上的泥餅，但是考慮到鉆孔安全性，應(yīng)盡量調(diào)稀鉆井液，使煤層中的瓦斯能夠自由釋放出來(lái)。鉆井液過(guò)稠，會(huì)完全包住煤層，瓦斯氣體不能釋放，并且鉆井液會(huì)堵塞測(cè)試導(dǎo)氣管，使測(cè)試結(jié)果不理想，嚴(yán)重時(shí)造成測(cè)試失敗，二開(kāi)曲線不顯示，如圖2所示。

改善方法:實(shí)際測(cè)試中，一般要求泥漿低含沙量、低失水量，不能過(guò)于黏稠。

2 井下開(kāi)關(guān)閥門(mén)

目前用于測(cè)試的閥門(mén)比較先進(jìn)的是電子開(kāi)關(guān)閥門(mén)，該閥門(mén)操作簡(jiǎn)單、方便，能夠按測(cè)試者的要求定時(shí)開(kāi)關(guān)井，但是由于測(cè)試的環(huán)境易潮濕，容易造成開(kāi)關(guān)遇水失靈，不能完成二關(guān)的要求，測(cè)試曲線不合格，如圖3所示。

改善方法:測(cè)試前要對(duì)測(cè)試開(kāi)關(guān)做專門(mén)的防水處理，或者研制測(cè)試專用開(kāi)關(guān)，避免開(kāi)關(guān)與水接觸。

3 測(cè)壓鉆孔質(zhì)量

某些地區(qū)地層縮徑嚴(yán)重，孔徑變化比較大，待測(cè)煤層上部鉆孔縮徑，使儀器不能順利下井，有的縮徑嚴(yán)重的無(wú)法取出測(cè)試工具。上部孔徑過(guò)大，封隔器封孔效果不好，甚至封隔器無(wú)法坐封，測(cè)試失敗，如圖4所示。

改善方法:選擇測(cè)試鉆孔時(shí)盡量找那些鉆孔質(zhì)量較好的鉆孔，必須執(zhí)行先測(cè)井后測(cè)壓的流程，分析測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和巖心資料，選擇合適的坐封位置，避開(kāi)破碎帶和擴(kuò)徑部位，針對(duì)某些鉆孔縮徑嚴(yán)重的地區(qū)，如果確實(shí)需要測(cè)試，要求鉆進(jìn)過(guò)程中下入套管，這樣不僅可以避免縮徑帶來(lái)的測(cè)試失敗，另外也避免了測(cè)試事故的發(fā)生。

4 測(cè)壓鉆孔位置的選擇

某些測(cè)試結(jié)果與當(dāng)?shù)匾阎拿簩油咚箟毫ο嗖钶^大，測(cè)試過(guò)程和測(cè)試工具都很正常，最后從當(dāng)?shù)卮迕窳私獾綔y(cè)試鉆孔附近100m以前是煤礦的老采空區(qū)，煤層被擾動(dòng)，且煤層中的瓦斯很大部分被抽才和逸散，造成實(shí)際測(cè)試的瓦斯壓力較低，如圖5所示。

改善方法:設(shè)計(jì)測(cè)試鉆孔位置前，首先要對(duì)測(cè)試區(qū)進(jìn)行整體的了解，掌握測(cè)試區(qū)的構(gòu)造情況，煤層埋深，周圍是否有小的煤窯和采空區(qū)，這樣就可以避開(kāi)煤層擾動(dòng)區(qū)，測(cè)出煤層真實(shí)的瓦斯壓力。如果必須在裂隙帶、破碎帶地和斷層附近施工測(cè)壓孔時(shí)，必須對(duì)測(cè)壓孔周圍50m 范圍內(nèi)進(jìn)行處理，封堵圍巖裂隙，這樣才能準(zhǔn)確測(cè)定煤層瓦斯壓力。

其他影響因素:測(cè)試人員不專業(yè)、測(cè)試態(tài)度不認(rèn)真，這也會(huì)間接導(dǎo)致測(cè)壓結(jié)果的不準(zhǔn)確。另外良好的鉆機(jī)施工隊(duì)伍也是測(cè)壓的關(guān)鍵因素，儀器連接的密封性能、下鉆的速度、鉆具下井后適當(dāng)?shù)慕o壓、提鉆解封的節(jié)奏，都決定著測(cè)壓是否能成功。

5 結(jié)論

勘查階段鉆孔瓦斯壓力測(cè)試成功與否取決于鉆孔的質(zhì)量、測(cè)試鉆孔位置的選擇、封隔器坐封位置的選擇、鉆井液的合理調(diào)試、電子開(kāi)關(guān)閥的正常工作以及測(cè)試人員和鉆機(jī)人員的專業(yè)素質(zhì)水平，要想提高測(cè)試的成功率，就必須嚴(yán)格做好上面的各個(gè)環(huán)節(jié)，使測(cè)試的成果準(zhǔn)確可靠，能夠?qū)γ簩託獾牡孛骈_(kāi)發(fā)的合理選區(qū)和煤礦后期的安全生產(chǎn)有著重要的指導(dǎo)意義。測(cè)試結(jié)果表明，測(cè)試環(huán)節(jié)改善后，瓦斯壓力的測(cè)試成功率提高了30%，降低了測(cè)試的工作量和測(cè)試成本。

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