复杂地质环境下钻探施工技术的探讨

复杂地质环境下钻探施工技术的探讨

[摘要]随着我国的经济发展，对于能源的需求量日益增大，而煤炭作为我国的第一大能源体，对其的开采已成为国家能源战略发展中的主要构成部分，尽管近几年我国的钻探施工技术逐渐趋于成熟并得到快速的发展，但是在进行大规模的煤田钻探工作中，对于其复杂的地质环境，钻探技术仍然还需要不断的完善，因此，本文将以复杂的煤岩地质环境为钻探背景并根据具体案列来探讨钻探施工技术。

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1 复杂煤岩地质环境的分类

1.1 涌、漏水地层

因为地层裂隙等因素导致涌水的现象，而涌水量一般为一小时十到五十立方米，因此，对于这类地层的钻探施工难度很大，尤其是针对护孔堵漏，而漏失量又分为大漏、中漏以及小漏三种。

1.2 未胶结或胶结性很差的松散破碎地层

碎地层主要包括松散破碎地层、硬破碎地层、脆破碎地层以及碎破碎地层、其中比较典型的是胶结性很差的由石灰岩和砂石共同组成的重叠地层，在这类地层中，富含了较多的砂岩，其中还可能搀和了部分砂岩、泥岩以及卵石等，因此在钻探钻孔过程中，因为钻具产生的震动作用，极易发生坍塌、缩径等事故。

1.3 水敏性地层

是一种遇水容易膨胀，破碎的地层，主要包括剥落和膨化地层，具体分为水化剥落、水化膨胀以及水化松散等地层。

2 钻孔结构的选择

钻孔的结构设计选择对钻探的效果有直接的影响，在复杂的地质条件下进行钻探施工，应充分考虑其地质条件，对于钻孔的深度、方法等要合理的选择，根据经验，一般采用多径成孔作为钻探技术，并使用优质的水泥来保护钻孔。

3 钻具的选择

对于钻具的选择，应根据实际的地质条件、钻孔方法、钻孔深度、角度等综合因素来考虑，尽量选择动力式电动机，其中钻具的型号等都要相互匹配，严格按照钻探设备的配套标准来选用。

4 冲洗液的选择

根据煤岩的地质条件特性，最适合选用的冲洗液是清水加乳化剂，而冲洗液的使用主要是为了使钻具保持光滑、孔底得到清洗以及保护孔壁和保持孔内地层压力的平衡，且还可以加入小量的太古油或者皂化油，来稳定孔壁和润滑钻杆。

5 钻探技术和冲洗液技术

5.1 涌、漏水地层

此类地层的钻探施工难度是最大的，因为地层的裂缝而导致的漏失现象，从目前的施工经验来讲，就煤田的防涌、堵漏的主要方法有：一是水泥堵漏法，适用于中等以上的涌水和中漏地层；二是顶漏钻进法，在孔壁失去平衡的情况下采用，多用于不便于堵漏的长孔段漏失；三是胶结堵塞法，适用于小漏地层，是一种采用浓泥浆加入其他材料的堵漏方法，进行压漏的工作；四是压力平衡法，是利用冲洗液来稳定孔壁，平衡地层压力的方法，适合中漏、小漏地层，尤其是对于长孔段和地层裂缝漏失情况；最后一种是套管隔离法，这种方法用于大漏地层，对严重的漏失和孔深的涌水现象都很有效，但在实际钻探施工中，多用于浅孔。

5.2 松散破碎地层

在此地层中使用大钻钻具钻进时，应增加优质冲洗液来进行冲孔工作，以保护孔壁不受到破坏；此外，冲洗液的相关指标应控制在一定的范围内，具体比重在一点零五与一点一五之间，泥皮的厚度要在一毫米以内，失水量每分钟应小于十五毫升，而酸碱度在八到九之间，且含砂量应小于百分之四。

5.3 水敏性地层

此类地层主要采用钻进冲洗液来保护钻孔，所以，要严格控制钻井液的流失量，增强泥皮的强度，提高冲洗液对岩石的胶结力；因此，对于冲洗液通常加入多种聚合物与植物胶相互融合，其性能的失水量在十毫升以内，泥皮的厚度也应小于十毫米。

6 具体案例：地区及地质——朱仙庄煤矿

6.1 地质特性

上部为厚度在二百五十米左右的第四系覆盖表土，中部为煤田地层，下部为泥灰岩层，底部的砾石较多；在进行钻探施工时要进行煤样和瓦斯样的工业分析，而对于岩层要做力学试验。

6.2 对钻探施工的影响

第一，因其为泥灰岩层，因此在钻孔施工中，遇水容易膨胀，导致缩径，严

重时会发生岔孔事故；第二，煤层较厚，在钻孔施工中容易塌陷；第三，砂岩硬度强且含有较多的长石，普通钻具的钻进成本较高且效率低下不利于施工的进度；第四，钻孔的深度大，通常在一千米以上，这样工期会较长，劳动强度和施工难度都较大。

6.3 钻探施工技术措施

首先，应该根据本地区的地质条件，编制合理的钻孔技术指导书；然后严格把握钻孔的环节，对钻孔的设备要进行合理的配套；其次，采用优质的双浆泥保护钻孔，在对其进行配备时，应按照标准的配比值来控制泥浆的性能；再次，对钻头的选择要科学，像炭质泥岩、质泥岩以及砂岩这样的地层可选用密集式金钻头；最后，在钻探的施工中，要严格遵守相关的打煤制度，使用HMK-1型煤芯管进行取样工作，而且在打煤时，合理选择钻进的参数、压力、转速以及水量，以确保煤芯的取样达到优质。

7 结束语

综上所述，随着钻探工程施工技术的逐步发展，面对复杂的地层以及钻孔内情况的多变性，单纯依靠以往的工作感觉、经验来进行钻探施工已无法满足形势的需要，因此，必须在全面了解地质条件的基础上，采用先进的钻探设备以及引进科学的施工技术，才能更好地提高钻探工程的效率与质量，从而达到开矿、采煤的效果，实现经济效益的目的。

参考文献

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