煤田地质钻探中水敏性地层护壁问题及解决方式分析研究

2016-04-14王建忠

地球 2016年7期

关键词：中水煤炭资源煤田

■王建忠

（甘肃煤田地质局一四六队甘肃平凉744000）

煤田地质钻探中水敏性地层护壁问题及解决方式分析研究

■王建忠

（甘肃煤田地质局一四六队甘肃平凉744000）

为了满足市场大量的用煤需求，需要在不同地区实施钻探工程，为地下煤炭资源的有效开采提供可靠的保障。钻探工程对于相关的工艺生产技术要求较高，技术人员在具体的操作过程中应该充分考虑各方面的影响因素，最大限度地提高钻孔质量，增强钻探工程的实际作用效果。目前煤田地质钻探中水敏性地层护壁问题较为严重，主要是钻探区域的地层比较复杂，降低了相关生产设备的使用效率。针对这些客观存在的问题，采取有效措施及时解决相关的问题，可以提高煤田的开采效率。

钻探工程煤炭资源水敏性护壁钻孔质量问题

为了挖掘出更多的地下煤炭资源，最大限度地满足人们的用煤需求，需要通过钻探工程寻找更多的煤田，扩大煤炭资源的来源范围。在具体的钻探过程中，由于各种客观存在因素的影响，专业的钻探设备在实际的应用中很难达到预期的作用效果。煤田地质构造非常复杂，钻探设备使用前首先应该对地层进行必要地分析，找出相关的影响因素，制定出可靠的解决措施，提高能源的利用效率。煤田地质钻探中水敏性地

层护壁问题的存在，客观地影响了煤田的开采效率，缩短了钻探工程相关设备的使用寿命。

1　煤田地质钻探中水敏性地层护壁问题分析

结合目前我国煤田开采、生产的发展现状，可知我国煤炭资源形成时间存在着一定的差异性。一般情况下，上古生代石炭纪形成了一定数量的煤层，实际应用中形成了一定的规模。

除此之外，我国的主要成煤期也与二叠纪有关。它的运动方式主要是以海西运动为主，对于煤炭资源的质量带来了可靠地保障。大约为二百五十万年前，受到印支运动的影响，我国的煤炭资源逐步地被开采，此时的时代称为中生带三叠纪。处于这些时间范围的煤炭资源沉淀量较多，地质条件也相对比较复杂，对于先进钻探技术的要求非常高。同时，随着能源消耗量的加大，在煤田勘察的过程中钻孔深度直接影响着煤田的生产效益。

这些问题主要表现在：

（1）钻孔质量不达标，钻孔深度超出了相关条例规定的范围；

（2）破坏了煤田地层的稳定性，加大了施工难度；

（3）施工流程复杂，相关的操作很容易加大安全事故发生的几率；

（4）由于各种客观存在因素的影响，导致测井工作面临着众多困难，影响了煤炭资源的生产效率。

相关的研究资料表明，钻探工程施工中技术人员对于地层条件的不了解，无法理解钻探工艺流程，很容易给钻探工程埋下重大的安全隐患。一些钻探工程主要采用的是普双钻进和绳索取芯钻进。但是绳索取芯工艺在钻进中很容易出现坍塌现象,破碎地层,加大了施工难度。这种状态下容易出现卡钻、埋钻、钻杆折断、打捞内管不成功、提大钻事故等现象。

2　煤田地质钻探中地层的复杂性

煤田地层的地质条件复杂，加大了钻进工艺的技术难度。这些地层主要为沉积岩层，整体的构造复杂，存在的影响因素较多。有些地层称为力学不稳定性地层；这类地层为构造中所受应力不平衡。一旦钻穿原有的平衡状态,加之受上部覆盖层重力的作用,使孔壁产生垮塌、掉块的现象。其它的为水敏性地层(如页岩、泥岩),在冲洗液和钻具的作用下,容易发生掉块,当泥质成份偏高时,钻进这类地层会造成孔壁膨胀缩径,孔壁剥落超径等现象。常见失稳地层:（1）地应力不平衡地层；（2)塑性和流变性页岩地层；（3）裂隙较发育地层；（4）水敏性地层。

这些地层复杂性的原因是多方面的，既有自然方面的影响因素，也有人为的影响因素。技术人员通过对钻探中水敏性地层护壁破碎地层的分析，发现钻探工程施工中泥浆比例成分及泥浆粘度的加大，造成了明显的卡钻问题。这些不合理的操作行为，使得煤田地层钻探中水敏性问题的更加突出。由于煤田地层主要是由细粒砂岩、含砾砂岩、砂砾岩等组成的。这些粘土的矿物组成成分差异性较大，和水混合时产生的膨胀系数有着明显的差别。这种状态下常规的钻进方式使用中将会存在着很多的问题。

3　煤田地质钻探中水敏性地层护壁问题有效解决的研究

水敏性地层护壁问题的存在，影响着煤田地质钻探效率。为了使这类问题得到有效地解决，施工人员需要改进相关的钻探设备，选用更为先进的钻进工艺，增强钻孔质量，降低孔内事故的发生率。复杂地层中钻进存在的问题很多，常规的方式无法彻底地消除这些问题带来的影响。因此，只有改进相关的生产工艺，利用可靠的技术手段深入地分析水敏性地层护壁问题产生的原因，才能有效地提高煤田的开采效率。

煤田地质钻探水敏性地层中钻进通过抑制粘土的膨胀性,才能顺利钻进。在此类地层中钻进,由于粘土的膨胀性,使用水泥胶结此类地层,往往发生水泥不凝固或水泥凝固后扫孔发生找不到原眼。主要在于粘土的膨胀系数不同,导致水泥没有达到完全凝固的状态时,粘土膨胀系数不断地最大,造成了钻探孔的偏差。为了避免这些问题的出现，技术人员应该在这类钻进此类地层中做到：增加泥浆比重,减小泥浆失水量,加入K+,在孔壁形成一层致密的泥皮,抑制粘土的吸水膨胀。由于K+稳定页岩地层,抑制井壁坍塌,同时有降粘和降滤失的作用,降滤失的同时能形成薄而致密的泥饼,可减少压差卡钻。除此之外也可以采用磺化沥青+植物胶的相关措施。当前煤田钻探的合同价款偏低,对于钻孔质量要求不高时，可以采取这种方案。