深井钻探施工技术在煤田勘查中的应用

摘 要：随着我国经济的飞速发展各种能源短缺问题也逐渐显现出来了，煤炭作为基本能源的一种在日常生活中使用的量是非常巨大的。如何勘探开采大量的煤来满足生产需要一直是人们关注的问题。深井钻探技术施工技术近年来在煤田的勘探中得到了广泛的应用，本文就这一问题展开相关探讨研究。

关键词：深井钻探 施工技术 煤田勘查

中图分类号：D918.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0122-01

作为开采石油、煤田等重要能源的一种手段，深井钻探技术在进行深层的地下资源的勘探中发挥着重要的作用。随着能源储备问题的日益突出，人们把目标转向了挖掘深层地质下的能源来满足需求问题，这就离不开深井钻探技术的支持。深井钻探技术主要用来取得地下深层矿物资源并且依据现获得的矿产信息来推断矿物储量从而更好的进行地下矿物资源的开采利用。自工业革命开始，全世界对矿物和金属的需求就呈爆发式增长，各国家对开采矿物和金属的投资在逐年增加，开采钻探技术也逐渐取得了进步。

1 深井钻探技术的发展现状

从80年代开始我国开始借鉴苏联模式，在钻探技术方面进步比较慢。钻进的周期比较长而且使用的单井钻头数量较多。由于技术的限制，在深井勘探的煤矿资源的数量非常有限，严重阻碍了生产发展的进步。近20年来，我国从各国引进先进的钻探技术，借鉴国外成熟的技术背景开始研发属于自己的特色产品，逐步投入生产实践，使深井钻探技术得到明显提高。在90年代深井钻探的成本非常高，不算科研成本和技术引进成本之外6000 m深的深井钻探成本高达五千万元以上。

近些年以来，深井钻探技术在国内外都取得了较好的发展。在国外尤其是一些发达国家地区，主要采用岩心钻探方法进行钻探，包括三牙轮钻进、金刚石回转钻进以及气动潜孔锤钻进，使用较多的取芯方法是反循环取芯及绳索取芯。钻机采用全液压动力头长行程的跟进，钻进动力都非常强大。在近几年，我国的钻探技术也取得了一些进步和成绩。形成了具有先进水平的硬岩深井科学钻探技术，包括扩孔钻进技术、泥浆技术、井斜控制技术和硬岩深井取芯钻进技术。研制的螺杆马达+液动锤+金刚石取芯钻进系统，具有优质、高效、经济安全的施工效果，大大的提高了取芯钻探技术。

2 深井钻探在煤田勘查中的应用

随着钻井深度的增加，各种问题和难题都涌现出来了。而人们对地下世界的猜想和推测能力是十分有限的，受知识水平的约束，往往不能准确的判断深井钻探过程中遇到的种种难题。井的深度受到许多因素的影响，随着深度的增加，来自地层的压力增大会影响到钻探的速度。钻探深度增加，钻探的难度也越大，遇到复杂地质地层和技术问题的可能性也会更大。

2.1 控制钻进的时间并制定备用方案

在钻探过程中要严格控制好钻探时间，这样做的目的是为了确保生产工作的安全问题，同时节约时间也可以在一定程度上节约经济成本。在探测过程中往往由于地层地质情况判断的不准确，导致事先估计的钻探方案并不使用，这时，备用的方案就能发挥出作用了。

2.2 控制钻孔的垂直度

在深井钻探的过程中，要注意设备的选择和安装问题。选择相对平稳的地面进行安置钻塔，保证钻塔的平稳性非常重要。为防止在钻探过程中出现震动等问题而影响到钻塔的平稳，最好在钻塔的四周用绑绳进行固定。在钻探中钻机的钻入角度最好保持垂直状态，因此，钻机也要保持平稳，这样，滑车、天车、孔口才能保持在一条线上。在钻探的过程中还要时刻注意钻塔和钻机的平稳性问题，发现有问题要立刻进行调整。钻具要求的刚性比较强，最好选用金刚石钻头，使钻入过程平稳迅速。在开孔时应慢转轻压，随着钻孔的逐渐加深加上刚直的导向钻具，在开孔和刮刀钻进时必须要使用导向，选用圆直的长度在3 m以上的取心管进行取心钻进。

2.3 破碎坍塌地层的钻进及处理

深井钻探施工中由于钻探的深度较大，常常容易遇到井壁坍塌，井漏等问题。在钻探过程中遇到这种地层通常都比较麻烦，容易损失泥浆材料甚至发生埋钻事故需要谨慎对待。在处理这种地层问题的时候需要分情况给予不同的处理方法。对漏水较小的破碎地层可以采取加堵漏剂的方法，对于较大的漏水情况用水泥封堵的方法进行处理。

2.4 地层压力问题应对

维持井壁的稳定对勘探开采非常重要，井壁失稳的主要原因在于钻探的过程中破坏了岩层原有的平衡，使井壁受到来自岩石的静压力增大。随着深度的加大，井壁承受由上层岩层带来的压力越大。在钻探时要尽量降低钻井液与井壁岩石的接触时长，避免井壁岩层发生物理化学反应而形成破碎或裂缝。

2.5 深井钻探中应注意的一些问题

在深孔复杂地层钻进应当做到孔壁规则、钻孔垂直，保持孔内干净、保持泥浆具备良好性能等，为弥补设备的不足，减少钻孔的弯曲度、提高钻孔质量、防止发生孔内事故，在深孔钻井中应主要注意几个方面：（1）当开始进行钻探时一定要采用较低的转速，以保证钻入保持垂直的方向，当钻孔深到一定程度时加长导向。尤其是在刮刀钻进一定要加入长达七米以上的长导向，进行取芯钻进时岩心管应在3m及3m以上，配置刚直钻具保证连接后的同心度。（2）定期对钻具进行检查，一旦发现钻具出现质量问题就要立刻进行更换，防止因钻具问题而发生不必要的事故。（3）钻探的井深度较大时，钻探工作进行到一定程度以后，可以在钻具和钻杆的接头处加入塞线，这样可以防止因接头处发生漏水情况形成假循环。（4）当遇到烧埋事故的时候要补充新鲜的泥浆，不能直接加入清水。（5）在钻探的时遇到煤预告地层的话可以直接起钻，在适当的时候及时提钻并做好采芯工作。若有残留岩芯，要先捞净再下取煤器。为保证煤芯的采取率，取煤器钻进的进尺应控制在50cm以内。

3 结语

煤田勘探过程中，必须针对不同的地形和情况采用适当的处理方法来尽量减少钻探事故的发生。因此，在今后的发展过程中要进一步完善深井钻探技术，研发更加先进的技术装备，提高煤田勘探钻探的效率。

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