煤田地質(zhì)鉆探中鉆孔漏失及堵漏問題分析

王博

摘 要：就煤田地質(zhì)鉆探作業(yè)狀態(tài)來看，鉆孔過程中經(jīng)常會出現(xiàn)漏水、縮徑等問題，甚至?xí)捎趯ο虏繋r層漏水處理不當(dāng)，造成上部松散層垮塌限制鉆具運(yùn)行，情況嚴(yán)重的還會直接導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢。因此必須要不斷總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定煤田地質(zhì)鉆探鉆孔漏失原因，然后選擇適應(yīng)性最強(qiáng)的堵漏措施，為高效開采打好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煤田鉆探；鉆孔漏失；堵漏

中圖分類號：TD265 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

煤炭作為重要社會生產(chǎn)能源，為滿足日趨上漲的需求量，近年來煤田開采技術(shù)在不斷更新，以求進(jìn)一步提高開采作業(yè)效率。其中，重視地質(zhì)鉆探鉆孔漏失問題的分析，做好堵漏處理，對實(shí)現(xiàn)煤田高效開采具有重要意義。尤其是面對復(fù)雜的地質(zhì)條件，怎樣處理好鉆孔漏失為必須要解決的重點(diǎn)問題，提前根據(jù)分析結(jié)果選擇針對性強(qiáng)的措施進(jìn)行防治應(yīng)對，避免造成鉆孔報(bào)廢。

1 煤田鉆孔漏失影響

煤田地質(zhì)鉆探鉆孔漏失為比較普遍的問題，但是其影響十分惡劣，也難以采取措施進(jìn)行有效預(yù)防，尤其是多發(fā)生在松散巖層、裂隙發(fā)育地層以及斷層破碎帶等地層中。一旦出現(xiàn)孔漏問題，表現(xiàn)為孔內(nèi)泥漿只進(jìn)不出，在較短時(shí)間內(nèi)發(fā)展成快速泄露，如果無法及時(shí)采取措施應(yīng)對，很可能會造成孔內(nèi)垮塌、卡埋鉆具，嚴(yán)重時(shí)鉆孔直接報(bào)廢，產(chǎn)生巨大的損失。例如某井田煤田地質(zhì)勘探鉆孔階段發(fā)生孔漏問題，表現(xiàn)為各種沖洗液漏失，不僅延誤工期，還造成鉆具卡埋無法正常鉆孔，產(chǎn)生了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

2 鉆孔漏失問題產(chǎn)生原因

2.1 客觀原因

從客觀角度來分析鉆孔漏失問題產(chǎn)生的原因，即煤田地質(zhì)與水文地質(zhì)條件。巖層內(nèi)孔隙環(huán)境、溶隙性環(huán)境、裂隙環(huán)境和上覆巖層含水情況等，均有可能造成漏失。案例中煤田由來到新地層依次為奧陶統(tǒng)峰峰組，厚度在245 m左右，多為石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r以及局部的泥質(zhì)灰?guī)r和石膏層。下二疊統(tǒng)山西組，厚度在70 m左右，多以泥質(zhì)巖、石灰?guī)r、砂巖和煤層為主，組成濱海平原沉積。中二同上石盒子組，厚度在520 m左右，多為砂巖、泥巖、砂質(zhì)巖夾含礫中粒砂巖與泥質(zhì)巖。鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)，巖石空隙與裂隙非常發(fā)育，裂隙多不閉合，并且多分布在粗砂巖與細(xì)砂巖地層內(nèi)，導(dǎo)致在作業(yè)階段出現(xiàn)沖洗液漏失問題。

2.2 主觀因素

從主觀角度來分析鉆孔漏失問題產(chǎn)生的原因，即沖洗液種類、鉆頭類型、沖洗方法、鉆孔工藝參數(shù)、鉆進(jìn)速度以及操作技術(shù)等其中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)，均有可能造成孔漏。案例中煤田勘探鉆孔作業(yè)中，泥漿配制、性能與漏失地層見匹配性差，而造成沖洗液漏失。其中應(yīng)用的泥漿造漿土為峰峰土，配漿后泥漿比為1.5，并且黏度偏低，鉆孔時(shí)鉆井液液柱壓力大于地層壓力，再加上地層內(nèi)本來就存在較多的裂縫，最終因?yàn)榈貙悠屏褖毫π∮阢@井施工鉆井液液柱壓力，出現(xiàn)了漏失問題。并且，對于易漏地層條件，鉆孔時(shí)要嚴(yán)格控制好排量、泵壓、鉆速，該次鉆孔施工中因?yàn)椴僮鞑灰?guī)范，出現(xiàn)了鉆速快、鉆壓大問題，最終因?yàn)槭┘拥耐饬Υ笥诘貙訋r石破裂壓力，同時(shí)因?yàn)橥饬τ绊懺斐商烊婚]合裂縫開啟形成裂縫，而出現(xiàn)鉆孔漏失問題。相比客觀原因，主觀因素具有更高的可控性，同時(shí)也是預(yù)防漏失和堵漏的主要研究方向。

3 煤田鉆孔堵漏策略要點(diǎn)

3.1 增阻堵漏技術(shù)

如果鉆孔漏失發(fā)現(xiàn)及時(shí)，漏失情況比較輕微，則可以選擇應(yīng)用增阻堵漏的方法處理。即利用非故結(jié)硬化泥漿注入漏失帶，達(dá)到提高漏失通道內(nèi)液體流動阻力的目的，不斷縮小漏失通道斷面，或者是直接漏失通道全部堵塞，消除漏失問題后方可繼續(xù)鉆進(jìn)。其中此種堵漏工藝常用的泥漿種類主要包括：

第一，稠泥漿。此類泥漿在靜止?fàn)顟B(tài)下巖粉和黏土?xí)恋?，便可以對漏失通道進(jìn)行堵塞，減少甚至消除漏失問題，但是必須要維持24 h以上的沉淀時(shí)間才可以達(dá)到堵漏效果。第二，高黏、高切、地相對密度泥漿。多選擇優(yōu)質(zhì)膨潤土造漿，同時(shí)添加適量的高聚物進(jìn)行增黏與降失水，然后將其注入漏失段，其可以形成高密度且韌性強(qiáng)的泥皮，對微裂隙進(jìn)行有效封閉，以免漏失問題繼續(xù)加劇。第三惰性充填材料泥漿。即向泥漿材料內(nèi)添加各種形狀的惰性充填材料，利用此來對漏失通道進(jìn)行封堵，消除漏失問題。并且惰性材料可以單獨(dú)或者復(fù)配使用，所選顆粒大小、粒度、形狀、數(shù)量以及級配等均會對最后的堵漏效果產(chǎn)生影響，其中利用粗顆粒形成骨架，小顆粒充填其中，具有最佳防滲漏效果，堵漏體系穩(wěn)定性更高。第四，其他泥漿。向泥漿內(nèi)添加適量的氯化鈣、水泥、水玻璃、聚丙烯酰胺和石灰乳等材料，制成不同種類泥漿材料，然后用于堵漏處理。不同種類的泥漿在堵漏處理中效果不同，需要根據(jù)實(shí)際條件來對比擇優(yōu)選擇，達(dá)到最佳處理效果。

3.2 注漿固結(jié)技術(shù)

選擇適應(yīng)性最強(qiáng)的泥漿材料注入漏失段，對漏失通道進(jìn)行可靠封堵，避免孔漏問題進(jìn)一步發(fā)展造成更大損失，維持鉆孔作業(yè)能夠繼續(xù)進(jìn)行。從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，注漿固結(jié)法適應(yīng)性強(qiáng)，且形成的不漏失固結(jié)圈強(qiáng)度高，后續(xù)繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí)可以選擇的沖洗介質(zhì)種類更多。其中，最為常用的固結(jié)硬化堵漏漿液為水泥漿液和合成樹脂漿液。

第一，水泥漿液。水泥作為基礎(chǔ)原料，添加拌合水制備?？梢韵蚱渲羞m當(dāng)添加速凝劑、減水劑、早強(qiáng)劑等外加劑，對漿液性能進(jìn)行調(diào)節(jié)優(yōu)化，提高漿液的實(shí)際應(yīng)用適應(yīng)性。水泥漿液在實(shí)際應(yīng)用中材料來源廣泛、漿液性能可調(diào)節(jié)、成本較低、工藝簡單以及結(jié)石強(qiáng)度大，應(yīng)用比較廣泛。但是要注意，想要達(dá)到預(yù)期的堵漏效果，必須要提供足夠大的泵送壓力，且要根據(jù)地下水條件調(diào)節(jié)施工工藝，避免漿液被地下水稀釋影響固結(jié)堵漏質(zhì)量。

第二，合成樹脂漿液。如水玻璃漿液、脲醛樹脂漿液、聚丙烯酰胺漿液、不飽和樹脂漿液等化學(xué)漿液，主要以人工合成樹脂作為主要原料，通過固化劑作用來形成具有較大強(qiáng)度的固結(jié)物，對出現(xiàn)漏失的鉆孔位置進(jìn)行封堵。

3.3 套管隔離技術(shù)

套管隔離也是比較常見的一種堵漏技術(shù)方法，相比其他技術(shù)工藝，此種方法牢固性更強(qiáng)，并且作用時(shí)間長，能夠有效適用于任何復(fù)雜地層條件，維持良好的堵漏效果。但是在選擇套管各類技術(shù)堵漏時(shí)要注意，提前對地層條件進(jìn)行綜合分析，因?yàn)槠鋵Φ貙佑袊?yán)格要求，需要穿透復(fù)雜地層直接下到硬質(zhì)地層上，避免出現(xiàn)斷、脫、下沉等事故。并且，套管下地時(shí)還需要換徑鉆進(jìn)。

4 結(jié)語

煤田地質(zhì)鉆探鉆孔漏失問題一旦出現(xiàn)，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和采取可靠措施處理，必定會造成重大損失，必須要重視對此方面的研究?；诂F(xiàn)場地層條件，選擇適應(yīng)性最強(qiáng)的技術(shù)方法進(jìn)行堵漏，將漏失造成的影響控制到最小，且為后續(xù)的鉆孔作業(yè)提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]聞家俊.煤田地質(zhì)鉆探中鉆孔漏失與堵漏情況分析[J].科技風(fēng)，2018（21）：135.

[2]劉建標(biāo).煤田鉆孔漏失孔段堵漏技術(shù)[J].西部探礦工程，2018，30（2）：41-44.

[3]牛彥杰.煤田地質(zhì)鉆探中鉆孔漏失與堵漏情況探討[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2017（20）：56-57.

[4]唐文穎，曹麗文，王晚中，等.某井田煤田鉆孔漏失原因分析[J].能源技術(shù)與管理，2011（3）：8-9.

[5]李宏.福建煤田復(fù)雜鉆孔漏失治理的實(shí)踐與探討[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2012，39（11）：17-21，25.