我国钻井法凿井施工技术的发展现状与前景展望

郑翔鳎

摘要：钻井法凿井作为立井井筒施工的特殊凿井重要工法之一，在我国的矿井建设中起着非常重要的作用。本文简要介绍了我国近年来钻井法在设备和施工工艺、井壁设计等方面的改进和提高，并对钻井法施工工艺进行了分析，对目前钻井工艺存在的不足之处提出了个人的看法和思路。

关键词：钻井法凿井；泥浆处理

Abstract: the method of vertical well drilling as a cut of the construction of the shaft well cut one of important special method, the mine construction in our country play a very important role. This paper briefly introduces the drilling method in recent years in China in the equipment and construction technology, sidewall design improvement and enhancement, and to drilling method construction technology for the analysis of drilling technology at present the deficiency of puts forward personal view and thinking.

Key words: cut well drilling method; Mud treatment

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：一、概述

钻井法凿井作为立井井筒施工的特殊凿井重要工法之一，在我国的矿井建设中起着非常重要的作用。它具有地层适应性强，安全、质量好、机械化程度高、劳动强度低、造价低、节能环保等特点。因此在中国的立井井筒建设中得到了广泛推广应用，并取得了良好的经济和社会效益。

二、钻井法凿井施工技术的发展过程及现状

1、钻井设备：

1.1钻井设备的发展过程

在我国钻井法凿井40多年的发展过程中，钻井设备的发展大体可分为三个阶段：

第一、1963～1973年石油设备配套的钻井机钻井阶段；

我国钻井法凿井从上世纪50年代开始研究，中间试验立井钻井机ZZS-1在原ZJ-130型石油钻机的基础上，对其进行了配套和改造。绞车Y2-4-5型，原为柴油机机拖动改为用交流电动机（功率180kW），转盘Y7-520-2型，原为柴油机机拖动改后用100kW直流发电机组拖动。

第二、1973～1982年为使用专用钻井机阶段；

由于钻井法凿井适应性好，从而得到了迅速的推广，钻井设备也不断增加，在ZZS-1型钻井机的基础上，国内又陆续研制了MZ-Ⅰ，MZ-Ⅱ和YZ-1型钻井机，但仍不能满足工程的需要，故又设计制造了专用钻井机，这些钻机在性能上大大提高，最大提升力可达3200KN，扭矩可达294 KN·m。钻井深度大大提高到300～508m不等；钻井直径φ4.1m～φ9.0m。第三、1982～至今为钻井设备和工艺逐步完善和提高阶段。

随着钻井设备的不断更新和新技术新工法的应用，钻井法凿井技术得到了极大地发展。在此阶段，我国引进了德国WIRTH公司生产的L40/800钻井机，此钻机由于安装简便，操作方便，钻进速度快，很快被推广应用。在进入21世纪后，为适应煤矿井筒建设的需要，中煤特殊凿井（集团）有限责任公司对AS-9/500型、L40/800型钻机进行了改造，使其在钻井直径、提升能力、扭矩、控制系统方面得到了很大地提高。同时从2004年开始，着手研制能力更大的新型钻机。先后研制出AS-12/800型钻机、AD120/900型钻机和AD130/1000动力头型钻机。钻机在性能上大大提高，最大提升力可达7000KN，扭矩可达600KN·m，钻井深度可达1000m，钻井直径φ13m。在些阶段共钻煤矿井筒51个，最大钻井直径10.8m，最大钻井深度660 m，井壁最大厚度为1000mm，混凝土最大标号为C75，成井最大直径8.3m，全断面钻进最大直径7.7m，创造了一钻成井施工工艺。其中井深超过400m的井筒有18个。

1.2立井钻井法施工设备的研究方向

在中国的新井建设中，尤其在山东、安徽、河南、河北等省，新建矿井的煤层都处于600m以上、甚至达到800m深厚表土地层的覆盖之下，井筒建设深度更达1000米以上，井筒建设面临着穿越深厚不稳定表土地层的现实问题。2、钻井工艺：

2中国钻井工艺的发展过程

在钻井工艺的发展上，中国也先后经历了这几个阶段：

初期研究阶段：采用以“转盘拖动, 减压钻进; 一次超前, 分级扩孔, 泥浆护壁, 反循环洗井,井场预制井壁悬浮下沉, 壁后充填水泥浆固井（外管）”为基本内容的施工工艺。

稳定发展阶段：在初期阶段的基础上，采用了以抱钩升降、转盘旋转无级调速, 恒钻压自动给进,钻进参数控制台面自动显示, 集中操作和超声波测斜等一系列先进技术为内容的施工工艺。

逐步提高阶段：在稳定发展阶段的基础上，采用油缸升降、动力头旋转无级调速，PLC控制，并级钻进，漂浮充填，钻井泥浆固化处理等先进工艺，加大了钻机的能力，提高了钻井速度，减少了辅助作业时间，提高了钻井效率。

根据我国钻井法施工多年的发展历程，我们知道影响钻井法发展的主要问题有：⑴、综合成井速度；⑵、岩石钻进问题；⑶、环保问题。

综合以上问题，我们已经开展了一定的研究工作，特别是在泥浆固化处理的研究上取得了可喜的成绩，目前泥浆固化处理技术已经得到了推广应用，解决了钻井法施工的环保问题。所以在中国制约钻井法发展最根本的问题是综合成井速度问题。要解决好以上问题，作者认为必须要从以下几个方面进行研究：①、钻机及辅助设备的能力；②、岩石钻进钻具的研制；③、泥浆循环能力和效率的问题。

三、钻井法凿井施工技术的前景展望

钻井法施工技术的发展方向是以国内外立井井筒建设的需求为前题。目前国内立井井筒建设主要的需求是以深度在700m以上、软岩钻进、大直径、快速成井为主要特征。针对这些需求，钻井法施工目前主要要解决好深井支护的基础理论、岩石快速钻进技术、大断面钻井高效洗井技术、特大型钻井机等的研究。四、结语

四、结语

钻井法凿井作为一种立井井筒施工的特殊凿井重要工法，在我国经过长期研究发展，其技术已达到相当先进的程度，但为了适应新形势下井筒建设的需求，其技术仍有许多需要进行提高和发展的地方，我相信，通过我国广大钻井施工技术人员的共同努力，钻井法凿井技术一定会很快得到进一步的提高。

参考文献：

[1] 洪伯潜，特殊凿井技术在我国的发展与前景[J].中国煤炭,2000,26(4):5～8.

[2] 蔡鑫，加快煤矿深井钻井法施工的探讨，2007年全国矿山建设学术会议文集，西安地图出版社 主编 周兴旺等3~5.

[3] 胡绍龙,姚直书，浅析深厚冲积层钻井法凿井的关键技术[J]，煤炭工程2005， 12（32～34）.