關(guān)鍵詞:煤勘單位;鉆探技術(shù)
自上世紀(jì)八十年代以來,我國煤勘單位鉆探施工技術(shù)取得了長足進(jìn)步,從煤炭等各種固體礦床的勘探施工基礎(chǔ)上,不斷拓展服務(wù)領(lǐng)域,已基本形成較為成熟的水資源、地?zé)?/strong>資源、煤層氣、淺層油氣、水井的勘探、施工、成井及水上勘探施工等技術(shù),但在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)、垂直鉆井技術(shù)、高溫高壓及復(fù)雜地層的深井、超深井鉆井技術(shù)、大位移井技術(shù)、分支井技術(shù)、難動(dòng)用儲(chǔ)量高效開發(fā)技術(shù)、氣體(氣霧)鉆井技術(shù)、欠平衡壓力鉆井配套技術(shù)、深水鉆井技術(shù)和裝備以及電驅(qū)動(dòng)深井鉆機(jī)等先進(jìn)鉆井裝備研制、配套等方面還落后國外先進(jìn)水平。
在裝備方面,目前鉆探設(shè)備的數(shù)量及其先進(jìn)程度,無法滿足勘探開發(fā)及外部市場開拓的需要。鉆機(jī)配置欠合理,標(biāo)準(zhǔn)化程度較低。固井設(shè)備和海上鉆探平臺(tái)設(shè)備滯后,而且深水平臺(tái)缺乏。測量儀器與國外相比差距較大,高溫、高壓測量、電磁波測量等方面也剛剛起步。
如何滿足老區(qū)勘探開發(fā),進(jìn)一步提高完井固井質(zhì)量,加快鉆井速度,降低勘探成本,如何滿足國內(nèi)外探區(qū)錯(cuò)綜復(fù)雜的地質(zhì)條件,應(yīng)用鉆井新技術(shù)快速安全鉆達(dá)目的層位,如何加快鉆井裝備的更新和新技術(shù)的發(fā)展,不斷提高工程管理水平等方面也存有不小差距。
1 復(fù)雜煤巖地質(zhì)條件分類
根據(jù)鉆探施工特點(diǎn)及地質(zhì)情況,把復(fù)雜煤巖地層分為以下幾類:
(1)松散破碎地層:主要包括松散破碎和硬、脆、碎破碎地層。較為典型的有膠結(jié)性很差的砂石和石灰?guī)r組成的二疊紀(jì)地層,這種地層含有大量的砂巖,部分地區(qū)存在泥巖、砂巖和礫巖以及部分卵石。受鉆具振動(dòng)碰撞和泥漿沖蝕作用,鉆探鉆孔易發(fā)生坍塌、漏失、超徑等事故。
(2)水敏性地層:主要包括水化松散、水化剝落、水化膨脹和水化溶蝕煤系地層。
(3)漏、涌水地層:這類地層鉆探施工護(hù)孔堵漏難度極大,漏失分大、中、小漏;涌水地層一般涌水量為10~50 m3/h。煤系地層硅質(zhì)膠結(jié),灰?guī)r多破碎,且研磨性大,構(gòu)造裂隙較發(fā)育,穩(wěn)定性較差,透水性強(qiáng),地下水豐富,承壓水力大,鉆孔縮徑或涌水時(shí)有發(fā)生。
2 鉆探方法與設(shè)備
2.1 鉆進(jìn)方法
巖石按硬度的大小分為四類十二級(jí);按研磨性的強(qiáng)弱分為三類:弱研磨性、中研磨性、強(qiáng)研磨性; 按完整程度分為三類:完整、較完整、破碎。具體工作中需根據(jù)巖石可鉆性、研磨性、完整程度選擇磨料和鉆進(jìn)方法。1~6級(jí)和部分7級(jí)巖石可選用硬質(zhì)合金、金剛石、復(fù)合片鉆進(jìn);4 ~12 級(jí)巖石可選用金剛石回轉(zhuǎn)鉆進(jìn);7~12級(jí)巖石也可選用鋼粒鉆進(jìn);6~8級(jí)巖石可選用硬質(zhì)合金沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn);6~12級(jí)可選用金剛石沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。
2.2 鉆孔結(jié)構(gòu)
鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇直接影響鉆井效率,降低施工成本,特別是對(duì)于復(fù)雜地層區(qū)的鉆井作業(yè)。因此,應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件及地質(zhì)任務(wù),鉆井深度,孔徑,鉆孔方法,保護(hù)措施和設(shè)備,并選擇合理的孔徑,變徑深度和配合,套管程序。在以往經(jīng)驗(yàn)之上,宜充分借鑒油氣井井身結(jié)構(gòu),優(yōu)化鉆孔結(jié)構(gòu)。
2.3 鉆探設(shè)備
根據(jù)鉆探地質(zhì)任務(wù)及要求,鉆孔的設(shè)計(jì)深度、角度、結(jié)構(gòu),鉆遇地層巖性,選擇合理的鉆探設(shè)備。鉆探附屬設(shè)備也應(yīng)充分考慮各個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)的需要,盡量保證設(shè)備的多功用和功率儲(chǔ)備。
3 鉆進(jìn)工藝
3.1 鉆進(jìn)方法
解放初期,我國煤田鉆探主要采用普通硬質(zhì)合金和鐵砂、鋼粒分層鉆進(jìn)工藝,其主要弊端就是效率低、質(zhì)量差、事故多。為解決上述問題,上世紀(jì)60年代末煤田系統(tǒng)開始了人造金剛石、金剛石鉆頭的研制與金剛石鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用研究,并于80年代開展了繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)研究,逐步形成了“以繩索取心、金剛石鉆進(jìn)技術(shù)為主導(dǎo),多種工藝相結(jié)合”的鉆探工作方法。并逐漸發(fā)展了空氣泡沫鉆進(jìn)、潛孔錘鉆進(jìn)、反循環(huán)鉆進(jìn)、受控定向鉆進(jìn)、大口徑水文水井、地?zé)峋删?strong class="keylink">石油叢式井鉆進(jìn)、水平井鉆進(jìn)技術(shù)以及非開挖鉆進(jìn)工法等。
3.2 鉆孔結(jié)構(gòu)
為適應(yīng)小口徑金剛石鉆進(jìn)工藝,傳統(tǒng)煤田勘探鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為越簡單,且盡量一徑到底或減少換徑次數(shù)。但鉆進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)隨著勘探深度增加而加大,單一鉆孔結(jié)構(gòu)已不能完全適應(yīng)工程所需。為避免孔內(nèi)事故并便于孔內(nèi)事故的處理,就需適當(dāng)留足孔徑的級(jí)配。由于水井、煤層氣井及鹽井等具有一定生產(chǎn)性質(zhì),在鉆孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不僅要滿足其地質(zhì)目的,也需考慮其后續(xù)工業(yè)生產(chǎn)。
3.3 鉆進(jìn)參數(shù)
傳統(tǒng)鉆進(jìn)參數(shù)主要包括轉(zhuǎn)速、鉆壓和沖洗液量。這些參數(shù)之間互相制約、互相依存。鉆進(jìn)參數(shù)是由鉆進(jìn)工藝方法決定,例如空氣鉆進(jìn)的主要參數(shù)則是轉(zhuǎn)速、鉆壓、風(fēng)壓和風(fēng)量等。而根本上決定鉆進(jìn)參數(shù)的則是鉆遇地層的巖石物理力學(xué)性質(zhì),并與鉆孔的深度、直徑、結(jié)構(gòu),設(shè)備性能,鉆頭類型、參數(shù),沖洗液類型等緊密相關(guān)。在施工中應(yīng)根據(jù)具體條件進(jìn)行綜合分析,包括應(yīng)用鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量和泵壓,才能獲得最佳的鉆進(jìn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
4 值得強(qiáng)調(diào)的問題
4.1 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新
技術(shù)創(chuàng)新的核心內(nèi)容是科學(xué)技術(shù)的發(fā)明和創(chuàng)造,其直接結(jié)果是推動(dòng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步,提高社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展水平,進(jìn)而促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的增長。通過技術(shù)創(chuàng)新可實(shí)現(xiàn)技術(shù)跨越式發(fā)展,在短期內(nèi)獲得顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,使一些常規(guī)方法難以解決的問題得到解決。。
4.2 加強(qiáng)新方法應(yīng)用
新技術(shù)的應(yīng)用和推廣應(yīng)用工作包括宣傳,現(xiàn)場示范,技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)交流。這些環(huán)節(jié)的工作效果的好壞,將直接影響科技成果轉(zhuǎn)化和實(shí)際應(yīng)用所需的時(shí)間,影響地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)代化。為了取得好成績,工作計(jì)劃,組織實(shí)施,因?yàn)檠邪l(fā)單位通常只是從本單位的利益和眼前利益的應(yīng)用,而項(xiàng)目工作計(jì)劃并組織實(shí)施,需要一個(gè)全局和長遠(yuǎn)的考慮。
4.3 加強(qiáng)施工現(xiàn)場的管理
鉆探工程是一個(gè)系統(tǒng)工程。對(duì)其影響的因素很多,除地層、外部環(huán)境等客觀因素外,施工管理也是很重要的一個(gè)方面,如何根據(jù)自身狀況結(jié)合地質(zhì)、地層特點(diǎn)。選擇設(shè)備、工藝,以及在施工過程中對(duì)出現(xiàn)的問題能否做出正確判斷,采取的措施是否恰當(dāng),都會(huì)對(duì)施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量產(chǎn)生重大影響,因此需要鉆探技術(shù)管理人員經(jīng)常深入一線,及時(shí)指導(dǎo),同時(shí)要對(duì)資料進(jìn)行詳細(xì)研究.不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),對(duì)下步工作中可能出現(xiàn)的闖題做出超前安排,避免被動(dòng)局面。
結(jié)束語:
今后的地質(zhì)勘探隊(duì)伍將會(huì)少而精,但其科技含量只會(huì)更高、更新,更講求經(jīng)濟(jì)效益。礦種勘探的界限將會(huì)模糊,地質(zhì)勘探市場將會(huì)重新劃分。作為煤炭地質(zhì)鉆探技術(shù)工作,一是要繼續(xù)完善、提高繩索取心、金剛石鉆進(jìn)技術(shù)。并把多種鉆進(jìn)工藝的設(shè)施不斷配套、優(yōu)化,發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。二是要充分借鑒石油鉆井技術(shù)的先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),把主導(dǎo)鉆進(jìn)技術(shù)與多種鉆進(jìn)工藝有機(jī)的整合到一起,以獲得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。三是要積極加大對(duì)鉆進(jìn)中難點(diǎn)、難題的研究與攻關(guān),特別是針對(duì)煤層氣、頁巖氣鉆井技術(shù)開展深入廣泛的研究和試驗(yàn),加大技術(shù)人才培養(yǎng)與科研成果的轉(zhuǎn)化,以期更好地解決生產(chǎn)技術(shù)難題?!?/p>