礦產(chǎn)資源鉆探施工技術(shù)研究

路宏亮

（河南省煤田地質(zhì)局二隊(duì)，河南 洛陽(yáng) 471000）

我國(guó)地大物博，有著廣袤的土地和資源，很多能源相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較豐富的，其中礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量也較為豐富。但我國(guó)的很多可開(kāi)采礦產(chǎn)資源的所在地的自然環(huán)境和地質(zhì)條件都較為惡劣，比如干旱缺水、地層急斜、有很多不容易被破壞的大塊石層等，并且有可能還存在著軟硬互層以及礦層自燃等因素造成的破碎帶，開(kāi)發(fā)難度是很大的，這些都大大增加了鉆探施工的難度。為了進(jìn)一步了解我國(guó)礦井的鉆探施工技術(shù)的情況，文章對(duì)礦井鉆探施工技術(shù)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了研究和分析，希望可以為我國(guó)不同區(qū)域礦井的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)以及鉆井工程的順利實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。

1 礦井鉆探施工技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)

在礦井的鉆探施工過(guò)程中，鉆探環(huán)節(jié)比較多、工藝也較為復(fù)雜，不管是其中哪一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題都可能會(huì)導(dǎo)致能源開(kāi)發(fā)的失敗。就目前來(lái)看，開(kāi)采失敗的原因有很多都和施工環(huán)節(jié)的不夠嚴(yán)密或不夠重視有一定關(guān)系，在礦區(qū)的整個(gè)勘探環(huán)節(jié)中，施工過(guò)程以及施工技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的。從目前來(lái)看，我國(guó)從事礦井鉆探施工的人員多是地質(zhì)行業(yè)的從業(yè)人員，從業(yè)人員對(duì)能源進(jìn)行鉆探施工顯然是缺少一定的專業(yè)性。

在礦井鉆探施工過(guò)程中還面臨著以下一些問(wèn)題：第一，目前礦井的主要設(shè)備較為匱乏。這是因?yàn)橐徊糠值V井在鉆探時(shí)的口徑要求的都較大，需要使用的相應(yīng)的鉆井設(shè)備也就有了較高的要求，如2000m的水源鉆機(jī)、小型石油鉆機(jī)等較為專業(yè)的鉆井設(shè)備，但目前仍有一些勘探隊(duì)伍缺少這種設(shè)備。第二，施工過(guò)程中能夠用于礦井鉆探的管材欠缺。如相應(yīng)的鉆具、鉆桿或套管等。第三，我國(guó)對(duì)于清潔能源的開(kāi)發(fā)和利用現(xiàn)在還不是很廣和很多，所以對(duì)于相關(guān)的專業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)也還不夠。第五，固體礦產(chǎn)資源轉(zhuǎn)化成清潔型能源是近些年新開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型的、潔凈的一種替代能源，因?yàn)閷?duì)其的利用和開(kāi)發(fā)還不夠，也導(dǎo)致在對(duì)礦氣儲(chǔ)存層的保護(hù)上還缺乏謹(jǐn)慎和嚴(yán)密的流程和工藝。

2 清潔能源鉆探施工技術(shù)的工藝要點(diǎn)

（1）鉆進(jìn)方法。我國(guó)現(xiàn)在在很多能源的勘探開(kāi)發(fā)上所使用的鉆探方法是以垂直井抽取為主的。對(duì)于清潔能源開(kāi)發(fā)所采用的也同樣是垂直井抽取為主，鉆進(jìn)方法則也是較為常規(guī)的鉆井方法，也就是常用的以泥漿為循環(huán)介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方式，這種鉆進(jìn)方法是比較常見(jiàn)的，也是在很多能源開(kāi)發(fā)或者是氣體開(kāi)發(fā)中應(yīng)用比較廣泛的。但目前也有部分礦井在鉆進(jìn)施工中使用了較為先進(jìn)的空氣旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方法，這種方法和現(xiàn)在所使用的常規(guī)的鉆進(jìn)方法相比。

（2）井身結(jié)構(gòu)。通常情況下，清潔能源的生產(chǎn)井主要采用二級(jí)井身結(jié)構(gòu)：一開(kāi)（Φ311mm井眼＊Φ244mm表層套管）+二開(kāi)（Φ215mm井眼＊Φ139mm生產(chǎn)套管）。在復(fù)雜的地層條件下，則主要采用三級(jí)井身結(jié)構(gòu)：一開(kāi)（Φ444mm井眼＊Φ339mm表層套管）+二開(kāi)（Φ311mm井 眼＊Φ244mm技術(shù)套管）+三開(kāi)（Φ215mm井眼＊Φ139mm表層套管）。

（3）鉆井設(shè)備。現(xiàn)在很多勘探工程中所使用的水源鉆機(jī)、小型鉆機(jī)以及全液壓礦層鉆機(jī)等，這些鉆機(jī)在使用起來(lái)是較為靈活的，可以根據(jù)井眼的尺寸和實(shí)際的開(kāi)采情況來(lái)選擇。在二開(kāi)工程中，所采用的鉆井設(shè)備也是一些較為常用的設(shè)備，比如如果是Φ152.4mm的小井眼的井，在鉆進(jìn)時(shí)可以采用2000m水源鉆機(jī)或SPS200X型地?zé)帷⑺@機(jī)等國(guó)產(chǎn)鉆機(jī)，這些鉆機(jī)相對(duì)來(lái)說(shuō)，不僅設(shè)備組合數(shù)量較少，并且易于搬遷，更重要的是鉆井的效率并不比一些大型的機(jī)械設(shè)備效率低，因此，這些鉆機(jī)多好用于山地或者丘陵地區(qū)的礦井的鉆探工程中。

（4）鉆具組合。我國(guó)清潔能源生產(chǎn)井所采用的鉆具組合及結(jié)構(gòu)如下：Φ311mm或Φ215mm牙輪鉆頭+Φ178mm鉆鋌6根+Φ127mm鉆桿+Φ133mm方鉆桿。

所研究的參數(shù)井及取芯鉆具組合如下：Φ215mm取芯鉆頭+Φ178mm繩索半合管取芯鉆具+Φ178mm鉆鋌6根+Φ127mm鉆桿+Φ133mm方鉆桿，鉆頭選用的均是PDC取芯鉆頭、合金取芯鉆頭或者是金剛石取芯鉆頭。

3 礦井鉆探施工技術(shù)對(duì)策研究

（1）做好表層的防斜打直工作。在很多鉆井施工的過(guò)程中，防斜打直工作一直是一個(gè)非常重要的部分，也是鉆井施工中的一個(gè)難題。一定要做好表層的防斜打直工作。主要方法就是在開(kāi)孔鉆進(jìn)時(shí)鉆鋌未接完前必須吊打，特別是在黃土層和石板層的過(guò)渡帶一定要做好吊打防斜，不要留下任何可能的隱患。

（2）做好防漏堵漏工作。①堵漏的原則。礦井的勘探施工中如果因?yàn)槭┕さ牟簧鞒霈F(xiàn)了漏層等情況，必須要進(jìn)行堵漏工作。一般，堵漏要遵循以下幾個(gè)原則：第一，不管是什么類型的堵漏材料都應(yīng)該要能夠完全的進(jìn)入到漏失地層的各個(gè)孔隙或縫隙中；第二，不管在什么樣的壓力條件下，都要達(dá)到封漏的結(jié)果；第三，經(jīng)過(guò)堵塞的漏失層，在對(duì)其進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，必須要能夠經(jīng)受得住井筒液柱的壓力，不會(huì)因?yàn)閴毫^(guò)大而再次形成漏失；第四，對(duì)井內(nèi)液面大于200m、放空段大、位置明確的漏層，如果注水泥3次以上形不成水泥塞的漏失層建議采用清水強(qiáng)鉆或者是下套管封堵。②堵漏的技術(shù)工藝。通常如果是在一開(kāi)鉆進(jìn)工作中出現(xiàn)了漏失層，會(huì)多采用麥草秸、鋸末或者復(fù)合堵漏劑進(jìn)行封堵，在必要時(shí)采用膠泥、麥草秸充填擠壓方式封堵。然后在做出判斷之后，再對(duì)其進(jìn)行堵漏工作，一定要選用適合的堵漏材料；先采用封堵小尺寸縫隙的橋堵劑配制堵漏稠漿送入井內(nèi)堵漏，如果未回復(fù)循環(huán)可以根據(jù)第一次堵漏情況判斷漏層縫隙為第二次橋堵劑尺寸的選擇提供依據(jù)。

（3）做好鉆頭的防泥包工作。目前，我國(guó)部分礦井鉆探施工二開(kāi)優(yōu)先選用的是PDC鉆頭。在使用PDC鉆頭時(shí)，很容易出現(xiàn)鉆頭被泥包的情況，一定要采取相應(yīng)措施防止PDC鉆頭泥包。①鉆井泵排量要盡量大，鉆頭噴嘴壓降要真，射流沖擊力要大；②鉆井液要盡量維持較低的粘切力和密度；③在較軟地層鉆進(jìn)要有意識(shí)控制機(jī)械鉆速，增加鉆井液井底漫流沖洗時(shí)間；四，接立根前充分循環(huán)，接立根后在允許范圍內(nèi)盡量提鉆具同時(shí)開(kāi)泵，然后轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具緩慢下放探至井底，切不可快速下放至井底。