复杂破碎地层防塌掉块卡埋钻及流砂层涌漏封堵技术措施..doc

复杂破碎地层防塌、掉块、卡埋钻及流砂层涌漏封堵技术措施 谭宗清 赵德全 李 俊 （重庆一三六地质队，重庆市渝北区40114） 摘要：本文主要论述煤田地质钻探技术在复杂、破碎地层防垮塌、掉块、卡埋钻及流砂层涌漏封堵技术措施的有效探索和应用效果总结，对类似地层、区域的施工具有较强的实践性和指导意义。 关键词：复杂 破碎 垮、塌、掉、卡、埋、流砂层涌漏地层 钻探技术对策 1. 勘探区地层及施工难点 1.1 地层概况及构造特点 本勘探区位于渝东偏北部的巫山县官渡镇与湖北省建始县接壤处，地层“从上至下”主要分为中生界的三叠系下统嘉陵江组T1j、大冶组T1d和古生界的二叠系上、中统大隆组P3d、长兴组P3c、吴家坪组P3w（可采煤层K2在吴家坪组一段P3w1）、孤峰组P2g、茅口组P2m、栖霞组P2q、组成。 区内三叠系嘉陵江组为灰色薄层块状溶角砾岩，其岩溶破碎、裂隙发育，泥质灰岩夹白云质灰岩，含燧石，岩石硬、脆、碎、易垮塌、斜孔，岩心采取率较低。其下为大冶组T1d、大隆组P3d、吴家坪组P3w为深灰色页岩、黑色钙质泥岩、砂质泥岩、燧石灰岩夹硅质灰岩、泥灰岩、燧石呈团块状产出，是易垮、塌、掉块、流砂涌漏层及掉块、卡埋钻的主要层段。总之，地质因素是产生复杂地层的内在因素。地层岩石本身性质受地质构造运动所引起的各种作用力（如压力、张力、剪切力等）的破坏而产生节理、片理、裂隙、断层等，使地层岩石失去原有的完整性和稳定性，形成复杂地层。煤田地质工作面对的地质构造特点：综合反映了西南地区普遍出现的“硬、脆、碎、漏、塌、斜、胀”的复杂地层面貌，直接影响钻探效率及钻探质量的提高。 1.2 施工难点 在该区域施工中，以巫山县官渡镇兴营煤矿煤勘项目ZK—11号孔为例：该孔地理位置处于与湖北省建始县交界处，原设计终孔孔深为815.00m，在井深785.00m左右见K2煤层，由于该孔地层构造复杂、岩溶裂隙发育、断层重叠挤压严重，使地层结构重复错乱，造成全孔漏失无水、垮、塌、掉块、卡埋钻严重，且孔内有大量流砂渗出，给钻探施工造成非常大的困难，该孔于2011年8月30号开孔，至2012年8月13日终孔。历时一年时间（其中等水一个月，大雪结冻放假3.5个月，处理垮埋卡钻及流砂等事故4个月，正常施工为3.5个月左右）。 图一 干扎部分岩屑、流砂实物 期间干扎及捞取流砂3—4吨（见图一），用水泥浆、球封堵垮、塌、掉块、漏25吨。在井深682.00m左右见煤，692.68m处终孔。比原设计井深提前100多米。由于以上施工难点，影响了施工质量及工期。 2. 施工技术及工艺对策 2.1 钻孔结构的选择及防斜下套管 2.1.1 钻孔结构的选择和防斜措施 钻孔结构设计和选择正确与否，将直接影响钻探效率和施工成本。该项工作对钻孔的顺利施工影响极大，因此，对地层结构复杂或存在溶洞、裂隙发育的施工区域，一般选择3—4级钻孔结构，利用技术套管将上部复杂地层隔离后，再使用Φ91mm或Φ75mm钻具完成煤系地层的施工至终孔。可以减少重复扩孔和下技术套管的程序和时间，从而提高钻进效率。 我们在ZK—11号孔选择“普钻”，一开Φ170mm，二开Φ150mm，三开Φ130mm，四开Φ110mm，五开Φ91mm，六开Φ75mm至终孔（见图二）。在开孔前必须做到“三点一线”，钻具组合必须级配、垂直，或采用钻铤和扶正器，开孔时采用小泵量、轻压、慢转，随着孔深的增加，定点测斜，即（50m、100m、200m、300m、终点）。 图二 ZK—11号孔钻孔结构图 2.1.2 下入技术套管 套管的选择要经济适用，根据孔径的变化和孔深的增加，选择垂直、扣好的地质专用管材做套管，根据孔深及套管的数量， 可在套管接箍连接处上下四方用焊机各焊四点焊。目的是：预防套管与接箍在下入孔内途中和施工中倒扣或脱落，套管端部接箍“喇叭碗”可用废旧钢粒钻头车成100mm短箍焊接上，能有效防止套管破裂和保护套管丝扣，套管底部略打成“喇叭型”，喇叭口上端绕适量海带皮，用细铁丝绕拢，下入孔内的套管必须座牢座实，防止脱落，能有效止水，防止提钻时卡钻事故的发生。由此可见，选择合理的钻孔结构，充分发挥技术套管对上部复杂地层的隔离作用，是顺利完成钻孔施工的重要保障。 2.2 钻进技术 由于该施工区域地质结构复杂，岩溶裂隙发育，岩石破碎，钻孔较深，井漏十分严重，因此施工周期较长，尽管上述防斜措施到位，套管较直，但在正常钻进生产时，为防止钻具敲打和上、下钻具时碰撞套管，对钻压要有严格要求，即钻压不得超过加重钻杆质量的2/3,此时钻具基本垂直，根据不