煤田地質鉆探中水敏性地層護壁問題及解決方式分析研究

■王建忠

（甘肅煤田地質局一四六隊甘肅平涼744000）

煤田地質鉆探中水敏性地層護壁問題及解決方式分析研究

■王建忠

（甘肅煤田地質局一四六隊甘肅平涼744000）

為了滿足市場大量的用煤需求，需要在不同地區實施鉆探工程，為地下煤炭資源的有效開采提供可靠的保障。鉆探工程對于相關的工藝生產技術要求較高，技術人員在具體的操作過程中應該充分考慮各方面的影響因素，最大限度地提高鉆孔質量，增強鉆探工程的實際作用效果。目前煤田地質鉆探中水敏性地層護壁問題較為嚴重，主要是鉆探區域的地層比較復雜，降低了相關生產設備的使用效率。針對這些客觀存在的問題，采取有效措施及時解決相關的問題，可以提高煤田的開采效率。

鉆探工程 煤炭資源 水敏性 護壁 鉆孔質量 問題

為了挖掘出更多的地下煤炭資源，最大限度地滿足人們的用煤需求，需要通過鉆探工程尋找更多的煤田，擴大煤炭資源的來源范圍。在具體的鉆探過程中，由于各種客觀存在因素的影響，專業的鉆探設備在實際的應用中很難達到預期的作用效果。煤田地質構造非常復雜，鉆探設備使用前首先應該對地層進行必要地分析，找出相關的影響因素，制定出可靠的解決措施，提高能源的利用效率。煤田地質鉆探中水敏性地

層護壁問題的存在，客觀地影響了煤田的開采效率，縮短了鉆探工程相關設備的使用壽命。

1　煤田地質鉆探中水敏性地層護壁問題分析

結合目前我國煤田開采、生產的發展現狀，可知我國煤炭資源形成時間存在著一定的差異性。一般情況下，上古生代石炭紀形成了一定數量的煤層，實際應用中形成了一定的規模。

除此之外，我國的主要成煤期也與二疊紀有關。它的運動方式主要是以海西運動為主，對于煤炭資源的質量帶來了可靠地保障。大約為二百五十萬年前，受到印支運動的影響，我國的煤炭資源逐步地被開采，此時的時代稱為中生帶三疊紀。處于這些時間范圍的煤炭資源沉淀量較多，地質條件也相對比較復雜，對于先進鉆探技術的要求非常高。同時，隨著能源消耗量的加大，在煤田勘察的過程中鉆孔深度直接影響著煤田的生產效益。

這些問題主要表現在：

（1）鉆孔質量不達標，鉆孔深度超出了相關條例規定的范圍；

（2）破壞了煤田地層的穩定性，加大了施工難度；

（3）施工流程復雜，相關的操作很容易加大安全事故發生的幾率；

（4）由于各種客觀存在因素的影響，導致測井工作面臨著眾多困難，影響了煤炭資源的生產效率。

相關的研究資料表明，鉆探工程施工中技術人員對于地層條件的不了解，無法理解鉆探工藝流程，很容易給鉆探工程埋下重大的安全隱患。一些鉆探工程主要采用的是普雙鉆進和繩索取芯鉆進。但是繩索取芯工藝在鉆進中很容易出現坍塌現象,破碎地層,加大了施工難度。這種狀態下容易出現卡鉆、埋鉆、鉆桿折斷、打撈內管不成功、提大鉆事故等現象。

2　煤田地質鉆探中地層的復雜性

煤田地層的地質條件復雜，加大了鉆進工藝的技術難度。這些地層主要為沉積巖層，整體的構造復雜，存在的影響因素較多。有些地層稱為力學不穩定性地層；這類地層為構造中所受應力不平衡。一旦鉆穿原有的平衡狀態,加之受上部覆蓋層重力的作用,使孔壁產生垮塌、掉塊的現象。其它的為水敏性地層(如頁巖、泥巖),在沖洗液和鉆具的作用下,容易發生掉塊,當泥質成份偏高時,鉆進這類地層會造成孔壁膨脹縮徑,孔壁剝落超徑等現象。常見失穩地層:（1）地應力不平衡地層；（2)塑性和流變性頁巖地層；（3）裂隙較發育地層；（4）水敏性地層。

這些地層復雜性的原因是多方面的，既有自然方面的影響因素，也有人為的影響因素。技術人員通過對鉆探中水敏性地層護壁破碎地層的分析，發現鉆探工程施工中泥漿比例成分及泥漿粘度的加大，造成了明顯的卡鉆問題。這些不合理的操作行為，使得煤田地層鉆探中水敏性問題的更加突出。由于煤田地層主要是由細粒砂巖、含礫砂巖、砂礫巖等組成的。這些粘土的礦物組成成分差異性較大，和水混合時產生的膨脹系數有著明顯的差別。這種狀態下常規的鉆進方式使用中將會存在著很多的問題。

3　煤田地質鉆探中水敏性地層護壁問題有效解決的研究

水敏性地層護壁問題的存在，影響著煤田地質鉆探效率。為了使這類問題得到有效地解決，施工人員需要改進相關的鉆探設備，選用更為先進的鉆進工藝，增強鉆孔質量，降低孔內事故的發生率。復雜地層中鉆進存在的問題很多，常規的方式無法徹底地消除這些問題帶來的影響。因此，只有改進相關的生產工藝，利用可靠的技術手段深入地分析水敏性地層護壁問題產生的原因，才能有效地提高煤田的開采效率。

煤田地質鉆探水敏性地層中鉆進通過抑制粘土的膨脹性,才能順利鉆進。在此類地層中鉆進,由于粘土的膨脹性,使用水泥膠結此類地層,往往發生水泥不凝固或水泥凝固后掃孔發生找不到原眼。主要在于粘土的膨脹系數不同,導致水泥沒有達到完全凝固的狀態時,粘土膨脹系數不斷地最大,造成了鉆探孔的偏差。為了避免這些問題的出現，技術人員應該在這類鉆進此類地層中做到：增加泥漿比重,減小泥漿失水量,加入K+,在孔壁形成一層致密的泥皮,抑制粘土的吸水膨脹。由于K+穩定頁巖地層,抑制井壁坍塌,同時有降粘和降濾失的作用,降濾失的同時能形成薄而致密的泥餅,可減少壓差卡鉆。除此之外也可以采用磺化瀝青+植物膠的相關措施。當前煤田鉆探的合同價款偏低,對于鉆孔質量要求不高時，可以采取這種方案。

4　結束語

煤田地層鉆探工程施工的過程中，由于地層的復雜性，導致鉆孔質量出現了較大的問題，影響著煤田的開采效率。鉆探中水敏性護壁問題產生主要與不同粘性土與水接觸過程中產生的膨脹系數有關。這些問題的有效解決，需要改進鉆進工藝，利用新技術的優勢增強工程施工質量，降低水敏性地層相關問題的發生率。

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F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-7-222-1

王建忠（1968～），男，畢業于陜西煤校，工程師，研究方向為地質鉆探方面。