煤層采空區(qū)的水井施工

武利興（河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊，河北　　邢臺　054000）

煤層采空區(qū)的水井施工

武利興
（河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊，河北邢臺054000）

摘要：本文介紹了用多重套管技術(shù)及優(yōu)質(zhì)泥漿穿越復(fù)雜煤層采空區(qū)的工程實例。對小煤窯采空區(qū)的水井施工具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：多重套管技術(shù)；優(yōu)質(zhì)泥漿；采空區(qū)；水井施工

一、工程概況

為滿足村民生活用水，臨城趙莊需打一口深水井。井位選定在小煤礦采空區(qū)。設(shè)計井深400m。下泵段孔徑293mm，水泵揚程120m，終孔層位為奧陶灰?guī)r。地層從上至下0～45m是新生界第四系，45m～365m為煤系地層（二疊系下石盒子組、山西組，石炭系太原組、本溪組），365m～400m為奧陶系。本區(qū)新生界上部含有大量礫石，242m～245m附近為采空區(qū)。

二、技術(shù)分析及應(yīng)對預(yù)案

該區(qū)的難點：

1上部的卵礫石層較厚且密度較大，全孔用回轉(zhuǎn)鉆進的方法較為困難。

2采空區(qū)地層結(jié)構(gòu)松散、裂隙發(fā)育，鉆井液易漏失，孔壁不穩(wěn)。易產(chǎn)生掉塊造成卡鉆、埋鉆等事故。

采取的對策：

1針對不同的地層采用不同的鉆進方法，本孔上部采用沖擊方法鉆至基巖面，下入φ450套管護壁，然后采用回轉(zhuǎn)鉆進的方法施工。

2用多重套管技術(shù)穿過采空區(qū)，在設(shè)計井徑時給此段留出可供選擇的孔徑及配套的套管。

3優(yōu)化泥漿參數(shù)，調(diào)整好泥漿性能，備好堵漏材料。備好處理事故的常用工具，避免事故擴大和復(fù)雜化。

三、設(shè)備選擇

設(shè)備選擇見表1。

表1

四、鉆孔結(jié)構(gòu)

0m～45m，采用沖擊鉆進，φ500孔徑，下入φ450套管。45m以下采用回轉(zhuǎn)鉆進，45m～150m，φ377孔徑，下入φ325套管。150m～235m，φ273孔徑，下入φ219套管。235m～245m，φ194孔徑，下入φ168套管。245m～365m孔徑φ142，下入φ127套管。365m～400m孔徑φ110裸孔。（井徑結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示）。

圖1　井徑結(jié)構(gòu)示意圖

五、煤系地層泥漿的使用與管理

煤系地層屬松散的軟地層，在鉆進中易坍塌、縮徑、掉塊，要在快速鉆進過程中使井壁能泥皮護住，同時把產(chǎn)生的鉆屑及時的攜帶出地面，這就要求泥漿具有攜帶能力強、造壁性能好、失水量小等特點。本區(qū)采用聚丙烯酰銨－聚丙烯腈泥漿。

1雙聚泥漿的組成

水解聚丙烯腈銨鹽（NPAN或NH4-HPAN）是聚丙烯腈加氫氧化銨在高溫、高壓條件下水解的產(chǎn)物，起到降失水作用，其使用濃度一般為0.3%～0.4%。

部分水解聚丙烯酰胺（PAM）分子量在250萬以上，水解度30%左右，起選擇性絮凝作用，一般加量0.05%～0.15%。

防坍潤滑劑，主要由腐楂酸鉀等組成。具有良好的防坍性能和對鉆具的潤滑性能。一般加量1%～3%。

另外可加適量的膨潤土。

2鉆井液的性能

漏斗粘度23～30s，密度1.08～1.25，失水量10～15mL/30min，泥皮厚度＜0.7mm，含砂量＜0.4%，pH值為7～9。

3泥漿的管理

按技術(shù)要求配制鉆井液，并根據(jù)地層變化隨時調(diào)整鉆井液的性能。機臺設(shè)立專職泥漿員，配備泥漿測試儀器，負責(zé)鉆井液性能的測試與調(diào)配，使鉆井液始終保持良好的性能。該雙聚泥漿失水量低，有較好的護壁除砂效果，潤滑性能好，完全能滿足鉆進工藝的需要。

4堵漏劑的應(yīng)用

在施工中遇到了地層漏失，消耗泥漿的現(xiàn)象。我們采用了改性石棉顆粒進行堵漏，取得良好效果。

改性石棉主要成份是溫石棉，分子式：3MgO.2SiO2.2H2O和一部分聚合物加工制成改性石棉顆粒。

五、止水工作

本井是長期引用供水井，需做永久止水，我們采用了水泥止水。由于采用多重套管技術(shù)，要求下層套管高出變徑處一米左右，泵入的水泥漿大于理論計算量，經(jīng)檢查止水效果良好。

六、幾點體會

1采空區(qū)的施工一定要廣泛的搜集資料，確保資料的準(zhǔn)確性，用于指導(dǎo)我們的設(shè)計和施工。

2做好鉆井的設(shè)計工作，井徑設(shè)計時，一定給采空破碎區(qū)留出孔徑變化的余量。在必要的時候通過變化孔徑運用多重套管技術(shù)穿過復(fù)雜層。

3調(diào)整好泥漿性能，多備堵漏材料，采空區(qū)上部地層由于應(yīng)力的變化會加劇裂隙的發(fā)育，更容易產(chǎn)生漏失。

4接近采空區(qū)時，最好用巖心管鉆進，這樣既可以了解地層又對孔壁有一定的保護作用，當(dāng)遇到鉆探事故時比牙輪鉆頭較容易處理。

5對這種復(fù)雜區(qū)可能出現(xiàn)的事故（卡鉆、埋鉆、鉆井液全孔漏失）要有充足的思想準(zhǔn)備，備好反絲鉆桿、公錐、母錐等打撈工具，使事故能得到快速處理。

參考文獻

[1]李世忠．鉆探工藝學(xué)[M]．北京：地質(zhì)出版社，1989．

中圖分類號：P631

文獻標(biāo)識碼：A