深井鉆探施工技術在煤田勘查中的應用

摘 要：隨著我國經濟的飛速發展各種能源短缺問題也逐漸顯現出來了，煤炭作為基本能源的一種在日常生活中使用的量是非常巨大的。如何勘探開采大量的煤來滿足生產需要一直是人們關注的問題。深井鉆探技術施工技術近年來在煤田的勘探中得到了廣泛的應用，本文就這一問題展開相關探討研究。

關鍵詞：深井鉆探 施工技術 煤田勘查

中圖分類號：D918.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0122-01

作為開采石油、煤田等重要能源的一種手段，深井鉆探技術在進行深層的地下資源的勘探中發揮著重要的作用。隨著能源儲備問題的日益突出，人們把目標轉向了挖掘深層地質下的能源來滿足需求問題，這就離不開深井鉆探技術的支持。深井鉆探技術主要用來取得地下深層礦物資源并且依據現獲得的礦產信息來推斷礦物儲量從而更好的進行地下礦物資源的開采利用。自工業革命開始，全世界對礦物和金屬的需求就呈爆發式增長，各國家對開采礦物和金屬的投資在逐年增加，開采鉆探技術也逐漸取得了進步。

1 深井鉆探技術的發展現狀

從80年代開始我國開始借鑒蘇聯模式，在鉆探技術方面進步比較慢。鉆進的周期比較長而且使用的單井鉆頭數量較多。由于技術的限制，在深井勘探的煤礦資源的數量非常有限，嚴重阻礙了生產發展的進步。近20年來，我國從各國引進先進的鉆探技術，借鑒國外成熟的技術背景開始研發屬于自己的特色產品，逐步投入生產實踐，使深井鉆探技術得到明顯提高。在90年代深井鉆探的成本非常高，不算科研成本和技術引進成本之外6000 m深的深井鉆探成本高達五千萬元以上。

近些年以來，深井鉆探技術在國內外都取得了較好的發展。在國外尤其是一些發達國家地區，主要采用巖心鉆探方法進行鉆探，包括三牙輪鉆進、金剛石回轉鉆進以及氣動潛孔錘鉆進，使用較多的取芯方法是反循環取芯及繩索取芯。鉆機采用全液壓動力頭長行程的跟進，鉆進動力都非常強大。在近幾年，我國的鉆探技術也取得了一些進步和成績。形成了具有先進水平的硬巖深井科學鉆探技術，包括擴孔鉆進技術、泥漿技術、井斜控制技術和硬巖深井取芯鉆進技術。研制的螺桿馬達+液動錘+金剛石取芯鉆進系統，具有優質、高效、經濟安全的施工效果，大大的提高了取芯鉆探技術。

2 深井鉆探在煤田勘查中的應用

隨著鉆井深度的增加，各種問題和難題都涌現出來了。而人們對地下世界的猜想和推測能力是十分有限的，受知識水平的約束，往往不能準確的判斷深井鉆探過程中遇到的種種難題。井的深度受到許多因素的影響，隨著深度的增加，來自地層的壓力增大會影響到鉆探的速度。鉆探深度增加，鉆探的難度也越大，遇到復雜地質地層和技術問題的可能性也會更大。

2.1 控制鉆進的時間并制定備用方案

在鉆探過程中要嚴格控制好鉆探時間，這樣做的目的是為了確保生產工作的安全問題，同時節約時間也可以在一定程度上節約經濟成本。在探測過程中往往由于地層地質情況判斷的不準確，導致事先估計的鉆探方案并不使用，這時，備用的方案就能發揮出作用了。

2.2 控制鉆孔的垂直度

在深井鉆探的過程中，要注意設備的選擇和安裝問題。選擇相對平穩的地面進行安置鉆塔，保證鉆塔的平穩性非常重要。為防止在鉆探過程中出現震動等問題而影響到鉆塔的平穩，最好在鉆塔的四周用綁繩進行固定。在鉆探中鉆機的鉆入角度最好保持垂直狀態，因此，鉆機也要保持平穩，這樣，滑車、天車、孔口才能保持在一條線上。在鉆探的過程中還要時刻注意鉆塔和鉆機的平穩性問題，發現有問題要立刻進行調整。鉆具要求的剛性比較強，最好選用金剛石鉆頭，使鉆入過程平穩迅速。在開孔時應慢轉輕壓，隨著鉆孔的逐漸加深加上剛直的導向鉆具，在開孔和刮刀鉆進時必須要使用導向，選用圓直的長度在3 m以上的取心管進行取心鉆進。

2.3 破碎坍塌地層的鉆進及處理

深井鉆探施工中由于鉆探的深度較大，常常容易遇到井壁坍塌，井漏等問題。在鉆探過程中遇到這種地層通常都比較麻煩，容易損失泥漿材料甚至發生埋鉆事故需要謹慎對待。在處理這種地層問題的時候需要分情況給予不同的處理方法。對漏水較小的破碎地層可以采取加堵漏劑的方法，對于較大的漏水情況用水泥封堵的方法進行處理。

2.4 地層壓力問題應對

維持井壁的穩定對勘探開采非常重要，井壁失穩的主要原因在于鉆探的過程中破壞了巖層原有的平衡，使井壁受到來自巖石的靜壓力增大。隨著深度的加大，井壁承受由上層巖層帶來的壓力越大。在鉆探時要盡量降低鉆井液與井壁巖石的接觸時長，避免井壁巖層發生物理化學反應而形成破碎或裂縫。

2.5 深井鉆探中應注意的一些問題

在深孔復雜地層鉆進應當做到孔壁規則、鉆孔垂直，保持孔內干凈、保持泥漿具備良好性能等，為彌補設備的不足，減少鉆孔的彎曲度、提高鉆孔質量、防止發生孔內事故，在深孔鉆井中應主要注意幾個方面：（1）當開始進行鉆探時一定要采用較低的轉速，以保證鉆入保持垂直的方向，當鉆孔深到一定程度時加長導向。尤其是在刮刀鉆進一定要加入長達七米以上的長導向，進行取芯鉆進時巖心管應在3m及3m以上，配置剛直鉆具保證連接后的同心度。（2）定期對鉆具進行檢查，一旦發現鉆具出現質量問題就要立刻進行更換，防止因鉆具問題而發生不必要的事故。（3）鉆探的井深度較大時，鉆探工作進行到一定程度以后，可以在鉆具和鉆桿的接頭處加入塞線，這樣可以防止因接頭處發生漏水情況形成假循環。（4）當遇到燒埋事故的時候要補充新鮮的泥漿，不能直接加入清水。（5）在鉆探的時遇到煤預告地層的話可以直接起鉆，在適當的時候及時提鉆并做好采芯工作。若有殘留巖芯，要先撈凈再下取煤器。為保證煤芯的采取率，取煤器鉆進的進尺應控制在50cm以內。

3 結語

煤田勘探過程中，必須針對不同的地形和情況采用適當的處理方法來盡量減少鉆探事故的發生。因此，在今后的發展過程中要進一步完善深井鉆探技術，研發更加先進的技術裝備，提高煤田勘探鉆探的效率。

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