低固相泥浆在煤田钻探中的应用研究

袁萌萌

[摘要]煤田开采项目的安全性以及事故发生率不仅关系着工程进度以及质量，更关乎国家财产以及工人的生命安全，所以如何减少煤田钻探施工事故的发生率是每个施工队都在思考以及研究的问题。本文以某矿区煤田钻探活动的实际情况为研究对象，全面的介绍了低固相泥浆在该煤田钻探中的应用。

[关键词]低固相泥浆 钻探 应用

[中图分类号] P641.4+61 [文献码] B [文章编号]1000-405X（2014）-7-197-1

0引言

近些年来，由于政府以及社会的大力关注，我国的煤田开采项目在安全性保障上得到了一定的提高，但是与安全达标水平仍然存在着较大的差距。产生这种现象的原因主要集中在矿区特殊的地形情况以及护臂保障措施等等，这就使得在安全事故发生的过程中钻孔孔壁的坍塌、缩径等现象发生频繁，不仅影响了整个工程的施工进度以及施工质量，对于人力以及物力的耗费也是相当大的。针对这个问题，我国众多煤田钻探施工队对于不分散低固相泥浆进行了反复的测试以及总结，获得了较为理想的施工效果。本文就是根据施工队在某矿区开展的某煤田钻探活动的实际情况，对低固相泥浆的应用给予了全面、细致的介绍。

1某煤田地层特征及其对钻探的影响

本文介绍的煤田所处的地理环境较为特殊，经常伴有强烈的构造运动出现，也就是常说的地震现象，所以整个岩层形成断裂、褶皱的地表形态，进而使煤系地层岩石的完整性遭到了严重的破坏。

（1）以风化泥岩以及砂岩为代表的大块岩石之间不能形成很好的粘连作用，换句话说就是彼此之间几乎没有胶结力，这使得当钻头正式工作的时候非常容易造成钻孔坍塌以及埋钻等危险事故的发生；（2）断层破碎带本身的岩石硬度差，当由于钻头等机械设备产生机械振动的时候，同样会引起坍塌、埋钻以及岩石活动甚至掉落的现象；（3）岩石的坚硬程度不能保持相同的状态，这就非常容易产生由岩石软硬程度的变化导致的工程事故的出现，诸如坍塌、缩径等等；（4）由于该煤层的组成物质主要是由颗粒状的粉煤组成，形态细小、分散，粘连作用较差，在遇到机械振动或者水源的侵蚀之后会造成坍塌现象。

2某煤田钻探主要难题与对策

针对上文所介绍的该煤田的地层特征，笔者对于该煤田所存在的关于钻探工作的问题进行了总结：钻孔钻进工作的效率不高，钻进质量差；人力与物力耗费大，钻孔内事故发生频繁；孔壁不稳固，保护措施差。

根据总结该煤田主要施工队伍所提供的资料数据之后可以看出，在该煤田，施工队伍所引起的工程事故主要有坍塌以及埋钻两个类型，而引起这些事故的原因则主要是由护壁措施的设置不合理、冲洗液的选择以及使用不当等等。事故给施工队伍的工作生产带来了极大的影响，纯钻时间低下，台月效率最低时甚至降到了50m。

面对该煤层的地层特征以及施工的实际情况，施工队决定在现有的金刚石绳索取心钻进模式之上，把钻头钻进的主要泥浆的类型改成低固相泥浆，这是因为低固相泥浆在保持护臂的稳定性、加强煤粉胶粘性等方面都具有非常大的作用，除此之外也可以防止钻杆内结垢现象的出现。

3不分散低固相泥浆的选配与应用

3.1配方及性能。经过长时间大量的实验以及数据的记录、分析，不分散低固相泥浆的主要原材料最终被确定：人工纳土，水解聚丙烯酰胺，钠羧甲基纤维素等等。

3.2现场应用及效果。为了获得更多的实际经验以及资料信息，施工队把该煤田分成了若干个小的施工区，并对施工区的低固相泥浆的使用进行实时监控。通过监控可以发现，不分散低固相泥浆所具有的作用是非常明显的，它对于工程工作效率的提升以及事故发生率的减小有着很大的帮助。以下是对于该煤田一个典型施工区使用不分散低固相泥浆的实际情况分析：孔深513. 32 m 见粘土层，当施工到519 m 时，由于粘土层缩径严重，无法继续施工。在分析孔内情况后，使用了低固相泥浆，并加大粘土与CMC 的加量。配方：粘土45 kg /m3，CMC 2. 5 — 5 kg /m3。性能： 失水量10 —12 mL /30 min，密度1. 03 —1. 035 kg /L，粘度22. 94 — 28. 81 s，pH 值10，泥饼厚< 1 mm，含砂量< 1%。经过反复清孔、循环处理后，被埋事故钻具脱卡，并顺利施工至546.33 m 终孔，孔内没有再继续出现缩径现象。

3.3小结。从上文所介绍的这个施工区使用不分散低固相泥浆的实际情况来看，低固相冲洗液的作用主要表现在对不稳定地层的坍塌、缩径以及石块脱落等事故的预防，施工质量的提升以及施工效率的提高等等。

4对不分散低固相泥浆应用效果的认识

4.1机械钻速高。影响钻头施工效率的主要原因之一就是钻头的机械钻速，机械钻速对于泥浆密度较低以及固相含量较高的泥浆可以发挥超高的钻孔速度。而不分散低固相泥浆所具有的泥浆特点，恰恰符合提高钻速对与泥浆的基本要求。

4.2护壁作用好。由于不分散低固相泥浆使用的处理溶剂为特殊的水解溶剂，使得泥浆在使用的过程中可以在孔壁外形成一个保护膜，保护膜的形成对孔壁完整性的保护以及阻止液体物质的腐蚀有着很大的作用。

4.3润滑性能好。由于组成不分散低固相泥浆的水解物质在自由组合的过程中成链状结构，所以使得泥浆在形成的时候往往具有很强的润滑特性，在钻头钻进的时候由于阻力的减小可以大幅度的提升钻速。

4.4防漏作用好。由于不分散低固相泥浆内部分子空间密度小，所以形成的整个泥浆的液柱压力不大，不容易造成泥浆边沿的测漏或者破裂现象。此外，泥浆本身所具有的保护膜作用，同样可以防止泥浆的渗漏。

4.5冲洗效果好。由于不分散低固相泥浆组成成分的特殊性，所以它具有较强的分子流动性，稀释作用明显。

4.6不分散低固相泥浆配置现场简易，容易操作。

5结语

随着时代的发展，虽然煤田钻探施工技术得到了很多先进的设备的支持，但是由于外界环境因素造成的事故却频频发生，煤田钻探质量以及效率受到了极大的挑战。我国的煤田勘测行业只有真正认识到低固相泥浆的重要性，切实的把施工技术把握的更加完善，才能真正发挥泥浆的作用，才能真正煤田勘测行业以健康、安全的姿态为我国的经济发展做出贡献。

参考文献

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