深孔鉆井施工技術探討

摘 要：隨著我國經濟的發展，對煤炭資源的需求量也不斷增加，中深層煤炭資源也逐漸進入開采范圍，特別是千米豎井的建立，使深層煤碳資源開采成為現實，同時也增加了深層煤田勘探工作量，深孔的數量越來越多，施工難度也越來越大；在深孔鉆進過程中，一旦在鉆孔下部出現孔內事故，往往處理周期長，處理難度大，甚至無法處理，造成施工鉆機方損失慘重。為預防孔內事故的發生，文章總結介紹了深孔鉆進的幾點注意事項。

關鍵詞：深孔鉆進；泥漿；防止孔斜

在煤田地質鉆探中，孔深超過1000米的鉆孔就叫做深孔。在深孔鉆進過程中，快速安全的完成鉆孔的最基本技術措施是提高純鉆進時間，增加鉆頭進尺，管理好泥漿，加強孔壁維護，防止孔內事故發生，實現安全優質鉆機。現在主要從以下幾個方面討論如何實現安全優質鉆進：

1 從設計入手，簡化鉆孔結構，合理使用鉆具組合及鉆頭

1.1 在鉆孔施工設計時，深孔的結構設計，要力求簡單

開孔鉆過卵礫石層，風化巖層等覆蓋層到達基巖后，就下直徑Φ146或Φ168套管，作為井口管，井口管使用反絲螺紋連接，以防在鉆進中被鉆具打脫扣；一般孔徑選在Φ110-91毫米，然后力爭一口徑鉆到底。鉆孔結構簡單，可以使泥漿沖洗液上升速度均勻，減少流速的變化，避免在換徑時發生孔斜，有利于保護井壁，加速巖粉排除。

1.2 在設備配置方面要合理，鉆機提升能力不僅要滿足工作能力，而且保留一定的安全系數；要配備變量泥漿泵；鉆具組合要合理，做到孔外加壓和孔內加壓相結合；孔外加壓要適當，以防在鉆孔發生偏斜，跑方位；鉆頭使用上，除了注意根據巖層的特點選用不同鉆頭外，深孔主要注意鉆頭的合金或PDC復合片的焊接質量，力求鉆頭的里外口出刃一致；在鉆頭型式選擇時，要注意耐磨，增加孔底工作時間，可以有利于提高鉆進效率。

2 加強泥漿管理，充分發揮泥漿護壁防塌的作用，是深孔鉆進中特別重要，特別關鍵的問題；深孔鉆進中經常出現砂礫巖卡、埋、燒鉆具等事故，除操作不當等原因外，關鍵問題是沒有管理好泥漿。實踐證明，泥漿用的好，深孔可以不下或少下套管，一徑安全到終孔。

2.1 泥漿沖洗液的循環系統

深孔鉆進時，泥漿沉淀池也可根據現場的地形條件而定，使用大沉淀池，存儲泥漿方便，掏泥漿的間隔時間長，但是循環槽的長度不得少于15米，有一定坡度適合流淌，每隔1.5-2米應設置一塊擋泥板，同時在鉆進過程中有工作人員打撈巖粉，可以15-20天清理一次沉淀池，這樣既保證了泥漿質量，有減少了消耗。

2.2 檢查泥漿質量，調整泥漿性能

在深孔鉆進時，為了使泥漿性能更適合所鉆巖層，每班都應檢查泥漿質量，檢查內容主要是泥漿粘度，相對密度，含砂量，失水量等，發現泥漿性能不符合所鉆巖層要求時，應立即進行調整。沖積層鉆進要求泥漿粘度在22-25S，相對密度1.1-1.2，含砂量不超過5%，失水量不大于20cm3/30min，沖積層過后一直到800米左右，泥漿粘度22-30S相對密度1.12-1.15，含砂量不大于5%失水量不大于25 cm3/30min，800米以上時，控制粘度35-50S，相對密度1.1-1.12含砂量不大于5%失水量不大于20-25cm3/30min。

深孔鉆進經常碰到頁巖層，造漿能力強，泥漿粘度增加很快，因此注意降低泥漿的失水性。為了防止在頁巖層鉆進時，巖層吸水膨脹，不穩定而坍塌，在泥漿中應當加入2-3%氯化鈣，使其滲入頁巖內形成鈣化。為了保持鉆孔壁受壓平衡。

2.3 勤撈巖粉，注意補充，更換泥漿

為了保持泥漿的性能良好，每個班都應清撈循環槽內的巖粉，并根據泥漿使用時間，鉆進的巖層以及泥漿性能變化，及時更換和補充新泥漿。在沖積層鉆進時，因巖產生巖粉較多，泥漿性能變化較大，要勤撈巖粉，發現泥漿性能變化或有消耗應立即補充；如發現巖粉過多或泥漿性能完全變壞，則應徹底更換。特別是鉆過沖積層進入基巖，最好全部更換泥漿后在鉆進。

2.4 要儲備一定數量的泥漿

在深孔鉆進時，為保持連續鉆進，鉆場附近應有5-10m3的泥漿作為備用，已備調整更換，特別是在有漏失泥漿的可能時，應更多儲備一些，以保持連續鉆進。

3 保持鉆孔垂直，防止孔斜

保持鉆孔垂直，是保證鉆孔正常鉆進特別是深孔鉆進的重要措施。鉆孔略有偏斜，在淺孔問題不大，如果是深孔，鉆孔越深，歪斜度越大，甚至無法鉆進或打不到設計層位，使鉆孔報廢，鉆井孔斜過大，不僅影響勘探成果，也會加劇鉆具的磨損，極易造成鉆具折斷事故，事故一旦發生，處理也很困難，往往放棄處理重新開孔，所以深孔鉆進要注意孔斜，以減少事故，提高效率，保證安全生產。

4 深孔鉆進粗徑鉆具用厚皮短管

深孔鉆進時，巖心管上部加500-1000毫米長的厚壁鋼管，壁厚取8-10毫米，螺紋高度取1.5-2毫米，厚壁管的主要作用是防止巖心管上部絲扣磨偏，巖心管絲扣隨著鉆具回轉不自行擰勁，不脫扣，防止巖心管斷脫事故。

5 深孔鉆進操作上應注意的幾個問題

5.1 嚴格實行鉆具檢查制度

為防止折斷和鉆具脫落，深孔鉆進更需要嚴格檢查鉆具。為此每天的第二班上鉆具時，用卡尺對鉆具進行詳細檢查。檢查的主要內容是鉆具磨損程度，彎曲程度，絲扣連接是否緊密，密封是否完整等，凡不符合規格的鉆具不得下入孔內。在檢查鉆具時，應特別注意；目前每天使用的Φ50，Φ63.5，Φ68鎖接手的抗拉強度，抗扭強度都是按照千米鉆孔的要求設計的。為防止深孔鉆桿擼扣，脫扣事故的發生，深孔鉆進時，鎖接頭對上口后，再擰兩扣半以上，增大預緊力，才能使用，否則更換接手。

5.2 開半車鉆進

為防止孔內突然產生較大阻力，導致轉速減慢過快，擰斷鉆具；深孔鉆進時，開半車鉆進做到隨時都要快速停車的準備。發現有異狀及時提升竄動，如不能消除鉆具在孔內的遇阻停止回轉現象，則應該提升鉆具，不強行開車鉆進，以防擰斷鉆桿。

5.3 在深孔鉆機卵石層時，如果卵石塊度較大，不準用快速，保持中低速鉆進。

5.4 鉆孔深，就要適當提高泵壓，以補充泥漿在流動過程中的壓力損失，快速排出巖粉；為了防止水泵超負荷工作引發機械故障，可以通過用小口徑缸套，適當減小泵量，提高泵壓，減少水泵機械故障引起的事故。

6 結束語

通過全面解析深孔鉆進過程中鉆孔設計，泥漿調整，鉆探工藝，鉆具組合，設備操作，物探檢測等因素對鉆孔質量的影響，總結了在實際鉆井施工過程中一些經驗和關鍵點，對經常可能出現的事故，提出解決思路和處理方法，達到鉆出更深更優質鉆孔的目的。