摘要：煤炭资源作为一种国家经济建设过程中的基础性的能源，在开展各项经济建设中发挥了重要的作用。煤田地质超深孔钻探作为重要的对煤炭地质情况和煤炭储量进行勘察的工作，其钻探工艺对煤炭企业的生产经营效益有直接影响。但是根据实际情况分析，我国煤田钻探还存在相关问题，对煤田的钻探效率造成严重影响。所以有必要对煤田钻探工艺加强研究，使煤田的钻探效率得到有效的提升。本文分析了煤田地质超深孔钻探施工过程中的问题和技术措施及工艺过程，提出了提升钻进效率的措施和方法，仅供参考。
关键词：煤田地质；超深孔；钻探工艺
1.煤田地质超深孔钻探施工过程中的问题和技术措施
1.1超深孔钻探施工过程中常见的问题
（1）钻孔取煤具有较大的难度
当前随着煤田地质钻孔深度的逐渐增加，既为地质勘查创造了便利条件，又更加明确了煤炭资源的分布情况和储量。根据相关报道可知，国内许多水文地质探测队的平均钻孔深度都能达到1800—2000m之间，河北，山东水文队施工的地热井深度甚至达到了4500—5000m,使当前煤炭地质勘查的需求得到有效满足；但同时超深钻孔也会加大取煤工作的难度，特别是在煤系地层的钻井施工中，因为受钻孔空间的制约，在深层地质探测中只能采用一些探测仪表，加上煤层不同其结构和分层情况也存在着较大的不同，因此超深孔钻探施工中首先需要考虑如何保证探测仪表和取样都具有一定的代表性。
（2）在钻井过程中有漏失钻井液的情况出现。随着钻井深度的逐渐增加，钻机会依次在多个地质层穿过，当其穿过岩石覆盖层，进入漏失层时，钻孔液压柱很可能会因为地下压力的突然减小而出现下降的现象，导致钻孔液压柱的孔壁在外力的作用下其内部液体会发生泄漏，进而对钻机周围土层产生较大的抽吸作用，严重的话可能会导致局部土层发生坍塌，进而发生钻孔事故，如2018年伊犁察布查尔县梧桐沟煤田详查项目ZK5-3钻孔在钻孔施工过程中，当钻孔在粗砂岩的破碎漏失层钻进时，因为钻井液严重泄漏导致钻孔出现坍塌情况，造成1200m钻具掩埋,后经返钻事故处理，钻孔报废，800m钻具留在孔内，钻孔重新施工，这样不仅对勘查工作的正常进行造成影响，还使钻井材料造成严重的损失。
1.2采取的技术措施
（1）对钻井液做好储备。在勘测煤田地质钻孔（特别是深钻孔）时，如果钻孔的深度超过1500m，则很容易产生漏失情况。根据其技术层面分析，是可以对漏失现象的危害进行有效的控制的，即只要采取合理的保护措施，便能控制因漏失导致的土层坍缩影响在最小的范围之内。其中运用储备的钻井液回灌钻孔便是一种有效的保护措施。它的作用原理是，在钻井液发生漏失的时候，及时用储备的钻井液回灌钻孔，使钻孔的内外压力在短时间内达到平衡，同时快速上拉钻具，使因钻井液出现漏失而可能埋没钻具的危险得到有效的避免。
（2）在其向硬度相对较大的基岩层钻进时，提前把套管下入。在钻孔的施工中套管的作用有：在基岩层表面实施的钻孔施工，可使钻机设备的钻孔压力得到降低；同时套管还有相应的保护功能，可使因漏失导致的地下土层坍缩问题得到有效降低，为施工提供了安全保障。
2.煤田地质超深孔钻探工艺
2.1钻具的选择
根据钻孔施工设计的需求，超深孔深部钻进时应选择直径为60mm的钻具，并使接手外径增加3mm，使钻具接手的使用寿命增加，和直径为68mm的粗径钻铤接手保持相同的径数。钻井在进行深度钻进的过程中，既可为粗径钻具对孔底压力的需求提供有效的保障，还可使钻杆在对孔底压力进行传递时的抗扭强度得到满足。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆钻进覆盖层时应该选择120mm直径的钻铤钻具对其进行加压，为井底的加压和钻孔的垂直度提供保障。
2.2钻井液的配制和性能的调整
钻井液体系选择的合理性对钻进的效率和孔内安全有直接影响。根据所钻的地层合理的选择钻井液可为钻孔正常施工提供良好的保障。在钻进过程中，因为不注意基浆水质，极易发生孔内事故，针对这种情况，可以选择聚合物钻井液体系和对配制钻井液的顺序进行合理的改变，可达到良好的提升钻井液抗盐、抗钙侵的效果。
（1）在钻进、扩孔覆盖层遇到造浆地层时，应该把一些水解聚丙烯酰胺水溶液补充进钻井液，这些处理剂可使未分散的粘土絮凝结块，并很快通过除泥器排出，既能使钻井液循环正常，还不会较大的影响钻进的效率；（2）在钻进基岩层地段时，不仅要保证其降失水性能良好，重点是应保证钻井液有避免水敏性地层的井壁出现水化膨胀，使其具有加强的润滑性和固壁护壁性能。因此把广谱护壁剂（PGS）和润滑剂加入钻井液，可提高其润滑性能和防坍塌护壁效果，使钻具回转时和孔壁的摩擦阻力减少，使施工动力损耗降低，对孔内事故的发生起到了有效的避免；（3）对基浆进行预水化。现场钻井液的用水大多是就地取材，在配制钻井液时应该对水质的问题引起重视，如果不能保证采取的措施的合理性，钻井液便很难达到性能指标要求，会导致其失水量比指标可控范围超出较多，对降失水处理剂的作用造成严重的影响，因此在配制的过程中应该根据实际情况对水进行软化处理，通常是把火碱加入水中并进行2h左右的搅拌后，在加入纯碱 及膨润土或钠基膨润土实施预水化处理，并控制其时间为24h。
2.3钻井液的性能的维护
（1）随着对钻井液中吸附在劣质固相的高分子聚合物被排除和降解，使钻井液中所含的有效浓度及处理的效果降低。通过测定钻井液的性能，根据需要定期把准备好的处理剂水溶液按一定的比例逐步向钻井液中补充，以保证钻井液具有更加稳定的性能；（2）无论是深孔还是浅孔钻孔钻进，尤其是在钻进深部厚覆盖层时，上钻取芯时，一定要保证回灌钻井液，使孔内液面到达孔口。
3.提升钻进效率的措
3.1提升冲积层钻进的效率
在钻进冲积层的过程中，为使其回次进尺提升，上下钻的次数减少，应该选择加厚加长的7-9m长的岩芯管进行钻进，并保证纯钻进的时间，可使其生产效率得到有效的提升。在冲积层取芯钻进过程中，应每进行30-50m的钻进，便换190mm×89mm（或171mm×89mm）直径的导向钻头对其进行扩孔，避免扩孔时孔壁的岩屑对井眼造成填充，进而导致出现重复钻井，保证钻进的效率。在钻进冲积层时为避免钻具发生脱扣、断扣的现象，需要对钻具加强检查，并对上、下钻的速度进行有效的控制，避免上钻和下钻时，钻孔因较大的抽吸压力和激动压力的影响而导致孔壁发生坍塌情况。
3.2基岩非煤系地层的钻进
（1）选择长约7-9m的加厚岩芯管（89mm），不仅可使岩芯管的耐磨性和强度增加，还使单回次进尺增加，相比较与常规的岩芯管，可使辅助时间减少，纯钻进时间增加，为钻进效率的提升提供了保障；（2）使用卡断器可防止因卡料对岩芯卡不牢而出现提钻岩芯脱落情况，因此应尽可能减少扫孔，并且不在孔底留残芯，并增加回次进尺，达到提升钻头使用寿命和钻探效率的目的；（3）采用高牙肋骨钻头，使环状间隙和过水面积增加，既可防止磨损岩芯管，还可使在环状间隙增加的同时，减少上返的钻井液对井壁的冲刷。
结语：
总之，在煤田地质的钻探中，为避免发生如水敏地层护壁及孔内事故等对工程有影响的事件，应采用高效的钻探技术，通过采取有效的措施，使钻探的质量得到进一步提升。
参考文献：
[1]孙贵生.张纯峰.煤田地质超深孔钻探工艺[J].中国煤炭地质,2015(01):57-61.
[2]梁立峰.刘蕴锋.有关煤田地质超深孔钻探工艺的探究[J].民营科技,2016(06):39.
[3]张寅.煤田地质超深孔钻探工艺[J].城市建设理论研究(电子版),2015(19):3176.?
论文作者:程志
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/28
标签：钻孔论文; 煤田论文; 钻井液论文; 漏失论文; 地质论文; 过程中论文; 地层论文; 《防护工程》2019年第1期论文;