浅谈钻探塌孔的成因与预防处理

2017-01-18祝仰奎

综合智慧能源 2017年11期

关键词：孔壁岩性钻头

祝仰奎

(陕西华电榆横煤化工有限公司可可盖煤矿，陕西榆林 719000)

浅谈钻探塌孔的成因与预防处理

祝仰奎

(陕西华电榆横煤化工有限公司可可盖煤矿，陕西榆林 719000)

在煤矿生产过程中因塌孔造成的钻探事故发生率较高，客观地质条件下异常变化或主观条件下技术措施不当易造成各类钻孔事故。通过对钻探塌孔成因进行分析，制定了合理措施和方法，及时排除事故，实现正常钻探。

塌孔；地质勘探；预防处理

0 前言

在煤矿生产过程中，需要做大量的井下钻探探查工作，如施工地质勘探孔、水文地质勘探孔、电缆孔、通风孔、瓦斯抽放孔等各种类型的钻孔。在钻探施工中，孔内事故直接影响钻探施工，如果对孔内事故认识不清、不够，采取措施不及时或不恰当，严重时会使钻杆、钻具丢到孔内，导致钻孔报废，造成大量人力、物力、财力的浪费，还会影响钻探任务的完成，不能保障正常生产接续，在处理过程中还有可能损坏机械设备，造成人身事故。因此，认真进行钻探塌孔的成因分析和预防处理十分必要和重要。

1 塌孔成因分析

在钻探施工过程中，通过以下一些不正常的现象或征兆判断可能发生了塌孔事故[1]。

(1)孔内水位急剧下降，孔口不返水或返水量小，并伴有气泡。

(2)孔口虽然返水，但有大量泥渣、岩粉等物体冲出(喷出)。

(3)钻机继续加大压力但不钻进，钻机负荷明显加大，提、下钻具困难，造成憋钻、憋泵等现象。

造成以上现象的主要原因有：(1)由于钻探施工前对钻孔所穿过的地层岩性变化分析不清，当岩性发生变化，特别是遇到黏土层、断层破碎带或进入老空区的松散岩层时，未及时更换钻探冲洗液或改变钻孔大小继续钻进；(2)钻孔遇含水层出水后孔壁所受压力不均匀、孔口套管下置较短，未穿过断层破碎带或是封固质量较差，出现渗、漏水现象。当出现以上问题，钻孔搁置一段时间后孔壁受水浸泡或受矿压作用而发生变化，造成塌孔。

2 塌孔预防

首先，在钻孔设计时要详细分析调查钻探附近的地质构造情况，对地层岩性做到心中有数。其次，钻探施工过程中，根据岩性变化、返水情况、冲出岩粉物、钻进压力及钻进速度进行判断。正常钻进过程中，一般采用清水作为冲洗液，受现场条件限制无法采用清水而使用循环水，要尽量保证质笼水窝的清净，防止水泵喝岩粉等杂物，出现糊、埋钻头造成塌孔现象。同时，要掌握好钻机给进压力与钻进速度，遇到黏土岩等松软岩层时，要确保压力不要过大、转速不要过快、进尺不要过高。再次，一旦发生塌孔，要准确迅速地判断其发生的位置、发生段的岩性等，以便对塌孔段采取有效的处理措施。

3 塌孔处理

3.1 换径法

发生塌孔后，更换钻头，选用比原正常施工钻孔钻头小一级的钻头继续钻进。这是一种最常用的处理方法，主要是通过缩小孔径，减小钻孔孔壁四周围岩的受力，使钻孔孔壁处于一种比较稳定的状态。

3.2 扩孔法

扩孔法通常与换径法配合使用，即当遇到塌孔后，先采用小孔径钻进，当小孔径钻过塌孔段后，再改用扩孔钻头扩大该塌孔段孔径。该方法一般适用于塌孔较轻，扩孔后即能正常钻进的钻孔。

3.3 注浆造壁法

由于浆液在岩石裂隙中的扩散范围受注浆压力、浆液性质、岩石裂隙发育程度及施工工艺等多种因素的影响，因此施工中要掌握好各种因素的影响，采取合理的方法及措施。浆液一般采用#425普通硅酸盐水泥，水灰比0.6～0.8∶1，当钻孔内有水时注浆压力控制为水压的2.5～3.5倍，当钻孔内无水时可根据钻孔进浆量和泥浆泵上浆量确定。待注浆造壁后一般不少于8h的凝固期，其后进行扫孔钻进。