簡析煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)及應(yīng)用

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1、簡析煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)及應(yīng)用【摘要】我國的煤炭儲備十分豐富，但是新中國成立以前我國的鉆探技術(shù)還比較落后，近些年來，煤田的鉆探技術(shù)得到飛速發(fā)展，為我國煤炭工業(yè)的發(fā)展提供了可靠的資源保障。本文基于超深煤田地質(zhì)鉆孔的具體施工為例，詳細(xì)的闡述鉆探設(shè)備、鉆探技巧等施工的主要技術(shù)和相關(guān)參數(shù)以及技術(shù)的應(yīng)用情況。【關(guān)鍵詞】煤田地質(zhì)超深孔鉆探煤炭應(yīng)用中國是世界第一產(chǎn)煤大國。但是由于煤田中的地質(zhì)構(gòu)造不同，煤礦石的完整程度和力學(xué)性質(zhì)差別較大，鉆孔施工中不可避免容易出現(xiàn)一些棘手問題，尤其是在超深空的鉆探上，只能邊摸索邊鉆探，隨著深度的增加，鉆進(jìn)中遇

2、到的問題難度也成倍上升。下文著重介紹煤田地質(zhì)超深孔鉆探技術(shù)及其應(yīng)用。1.基本鉆井施工設(shè)備鉆井機(jī)械采用的是THJ-2000型鉆機(jī)，該鉆探設(shè)備是立軸式液壓給進(jìn)型式的器械，立軸式鉆機(jī)提下一次鉆具耗時較短，單根繩的提拉力可以達(dá)到80RN,轉(zhuǎn)速的范圍較為廣，一共設(shè)置有高低速、正反位8個基本的檔位，移車行程700mm左右。在實施鉆探的操作時，為了盡可能的方便操作，給進(jìn)方法采用的是鉆蜒加壓的方式。為了減低成本，減少電力損耗，鉆探設(shè)備改為75kW的電動機(jī)。泥漿泵采用臥式三缸變量泵，配以45kW的電機(jī)以提供電力。由于在施工中器械排粉能力差，導(dǎo)致孔

3、內(nèi)阻力變大，易產(chǎn)生水堵，影響機(jī)器的轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)功能，所以我們應(yīng)該同時在施工操作中需要配置對泥沙、泥漿的除砂器，這樣可以維持長達(dá)7天無需更換易損原件，可以提升轉(zhuǎn)速。鉆塔采用整體ZT24A人字形鉆塔，使施工安全系數(shù)增高。經(jīng)多年施工操作經(jīng)驗，同時使用鉆機(jī)、鉆塔和泥漿泵使得總體工作性能的穩(wěn)定性增加，安全性提高，能滿足煤田超深地質(zhì)鉆孔的施工要求。1.鉆進(jìn)機(jī)具的選擇2.1鉆桿的選擇：規(guī)格為50mm的鉆桿，是自20世紀(jì)50年代就開始使用的，雖然到目前位置仍然擔(dān)負(fù)著煤田地質(zhì)鉆探的主要施工任務(wù)，但是它還是主要存在斷、搏扣和泄流等諸多問題。即使該鉆具

4、在材質(zhì)上面有了一定的提高改善.但已經(jīng)無法滿足煤田超深孔施工的技術(shù)要求與操作，操作中常常伴隨著發(fā)生內(nèi)孔事故。綜上所述，450mm的鉆具無法保證鉆孔的安全和鉆進(jìn)的高效率。超深孔盡量選用更為先進(jìn)的規(guī)格為^60mm的鉆桿?對于巖石以上覆蓋達(dá)設(shè)計孔深的66.8%的情況仍然適用。它具有較高的抗拉強(qiáng)度和較好的綜合機(jī)械性能力，并且此款鉆桿可以滿足深孔鉆探操作中的的基本要求，在鉆探過程中沒有發(fā)生鉆桿失靈會壞的事故。2.2取心工具的基本要求：當(dāng)前，一般的繩索取心鉆具在普通地形的巖層可以保證巖石礦心的采取率，現(xiàn)在煤田地質(zhì)鉆探過程中較為常用的是單管取芯

5、器，此類的巖石心管的材質(zhì)較為復(fù)雜，鉆探過程中常發(fā)生彎曲變形情況，尤其是在接頭的絲扣部位，常發(fā)生撐扣、斷扣現(xiàn)象，很容易造成孔內(nèi)事故的發(fā)生，導(dǎo)致鉆探工作失敗。對于提高破碎帶、蝕變帶巖礦心的采取率，我們應(yīng)該采用材質(zhì)較好，可以引進(jìn)質(zhì)量有保證的取芯工具，而綜合機(jī)械性能較高的4)89mm石油鉆桿作為單管取芯器，其各個方面的均比較可靠。保證在鉆探中不會發(fā)生因巖心管材質(zhì)脆弱發(fā)生變形，甚至接頭部位發(fā)生撐扣、斷扣等發(fā)生孔內(nèi)事故，影響鉆探進(jìn)度。2.3鉆頭的應(yīng)用選擇：鉆頭的好壞是提高鉆進(jìn)效率的關(guān)鍵所在。近些年來鉆頭的研究創(chuàng)新碩果累累，鉆頭的效率大大提高

6、，鉆頭的平均壽命延長，通過對硬質(zhì)合金鉆頭的研究和改進(jìn)鑄造出了鋸齒形貼鑲、三刮刀、排狀合金和裝配式不同的各種不同類型的鉆頭50余種，鉆頭基本上以聚晶復(fù)合片鉆頭為主，以硬質(zhì)合金鉆頭為輔。不同類型鉆頭分別適用于不同地質(zhì)情況和不同鉆心深度。目前較為常用的是天然、聚晶等類型的金剛石鉆頭，發(fā)揮了金剛石鉆進(jìn)工藝的優(yōu)勢。1.鉆具的組合鉆具組合選擇主要包括：根據(jù)單彎螺桿的角度進(jìn)行選擇；根據(jù)穩(wěn)定器尺寸進(jìn)行選擇；根據(jù)不同鉆具的結(jié)構(gòu)圖特點進(jìn)行選擇；根據(jù)不同鉆頭類型進(jìn)行選擇；根據(jù)開采地泥漿參數(shù)進(jìn)行選擇。鉆具的選用一般遵循以下準(zhǔn)則：常規(guī)定向井、大位移井、水

7、平井的造斜以及復(fù)合鉆井選用螺桿鉆具。遇到高溫情況，可選用減速器渦輪。一般可采用下列組合：PDC鉆頭或牙輪鉆頭+螺桿鉆具；DC鉆頭或牙輪鉆頭+減速器渦輪鉆具；TSP鉆頭+高速螺桿或中速渦輪或減速器渦輪；晶金剛石鉆頭+中、高速渦輪。1.泥漿泵及泥漿參數(shù)的合理選擇4.1泥漿泵的主要參數(shù)選擇泥漿泵的性能取決于泵技術(shù)參數(shù)的合理匹配，從提高泵的吸入性能出發(fā)，優(yōu)化選擇泵的性能和結(jié)構(gòu)參數(shù)是至關(guān)重要的。泵的額定沖次n鉆井泵的沖次n是泥漿泵的主要參數(shù)，降低沖次可以提高泥漿泵的吸入性能，還可以延長易損件的使用壽命；泵的沖程長度是另一重要指標(biāo)，在降低沖

8、次的基礎(chǔ)上，加長適當(dāng)?shù)臎_程長度可以進(jìn)一步改善吸入性能；正確設(shè)計吸入管線是保證液流與活塞同步增速的關(guān)鍵。4.2泥漿的參數(shù)選擇4.2.1泥漿的配比：泥漿的分子量大約在三百萬到五百萬左右，應(yīng)該選擇有較強(qiáng)的選擇性絮凝和包被作用的材料配比而成。常用泥漿主要材料為鈣基膨潤土