“全程套管护孔工艺”改进选编.doc

“全程套管护孔工艺”改进 地质勘探工程处 2015年9月 “全程套管护孔工艺”改进 为落实集团公司“以效益为中心”的管理思想，实现瓦斯“治得住、治得快、治得省”目标，勘探处积极开展自主创新，不断改进现有的工艺、装备。在“全程套管护孔工艺”改进方面，分别在谢一矿、朱集矿与顾桥矿试用了整盘式柔性套管、Φ103mm三翼式可开闭钻头及Φ73-40mm整体式宽翼片螺旋钻杆，对“全程套管护孔工艺”进行了较大改进，取得了很好的效果。 1 存在的难题 “全程套管护孔工艺”的成功应用实现了“管到底”，消除了因管下不到位形成的消突空白带，提高了抽采效果，缩短了抽采时间。但是，传统工艺使用的护孔管、钻头及钻杆不能较好满足打钻需要，存在难题亟待解决： 1、常规使用的插接式套管常出现脱节问题，造成抽采通道中断，抽采浓度低，若岩粉进入则形成??塞，造成延期喷孔，大倾角钻孔还会因脱节形成下窜伤人风险。 2、原来使用的“可开闭四翼钻头”，当遇到稍硬岩石，易出现变形，造成中心翼片打不开。 3、常用ZDY系列钻机回转器通径为Φ75mm，若使用Φ89mm大通孔钻杆，需要更换钻机动力头。 2 上述难题的解决方案 2.1使用整盘式柔性筛管 2.1.1整盘式筛管，采用抗静电剂、阻然剂和聚乙烯材料混合注塑而成，具有抗静电、阻然等特性。 2.1.2套管具有一定的柔性也有一定的刚度，适应较小的空间条件，同时也能顺利顶开可开闭式钻头。 2.1.3花眼位置、直径、规格及数量可厂家直订，也可现场根据需要自己加工。图1是1吋整盘式筛管照片。 图1 整盘式柔性筛管 2.2改进钻头 2.2.1钻头体中心凹槽由四翼通槽改为三翼半通凹槽，钻头在使用过程中，刀翼对中心凹槽有支撑保护作用，钻头体跟中心翼片不易变形，开闭式结构装置使用效果得到了保证。 2.2.2对复合片切削齿材料进行了优选调整，保证钻头适用于中硬岩层钻进。 2.2.3钻头刀翼由四翼改为三翼，减小了钻头钻进时的阻力，尤其岩石段钻进时，改型后的三翼钻头钻进效率提高明显。如图2所示。 a 原四翼钻头 b 现三翼钻头 图2 两种钻头外形比较图 2.3改进钻杆 2.3.1原钻杆杆体直径为Φ73mm，内径为Φ42mm，螺旋外径为Φ89mm，现钻杆杆体直径为Φ73mm，内径为Φ40mm，铣槽深度为4.5-5mm。 2.3.2原钻杆螺旋为焊接式，现钻杆为整体铣出式。如图3所示。 a Φ89-42mm大通径钻杆 b Φ73-40mm大通径钻杆 图3 两种钻杆外形比较图 3 现场试验情况 3.1整盘式柔性筛管试验情况 3.1.1基本情况介绍 此次试验地点为谢一矿-984mC13煤底板抽采巷，所揭C13煤层为高瓦斯“双突”煤层 ，其坚固性系数f＝0.28～0.14、瓦斯含量17.2m3/t，瓦斯压力6.2 MPa。 此次试验共施工第二、三组48个钻孔，钻孔深度28～54m，倾角为53～88°，要求全孔下护孔筛管。 3.1.2施工中存在的主要困难 3.1.2.1此处瓦斯压力大，存在喷孔威胁，所以要求下管时间短。 3.1.2.2所施工钻孔为上向钻孔，若使用插接式套管，易出现套管脱节现象。 3.1.2.3钻孔倾角较大，从钻杆内下套管，插接式套和没有下管空间，要求所下筛管有合适的刚性及柔性。 3.1.2.4钻孔倾角普遍较大，自53～88°，所下筛管不易固定。 3.1.3具体试验情况 第一阶段历时7天，共施工24个钻孔，累计进尺848.5m，筛管下放长度为810.5m，筛管下放成功率为95.5%，固定装置全部挂牢岩壁。第二阶段历时6天，共施工钻孔24个，累计进尺846m，筛管累计下放长度为839m，筛管下放率为99%，固定装置全部挂牢岩壁。 3.1.4取得的效果 3.1.4.1成孔率高。本次共施工钻孔48个，累计进尺1694.5m，其中扩孔6个，累计进尺217m，新施工钻孔42个，累计进尺1477.5m，所施工钻孔全部满足钻孔设计的要求，成孔率为100%。 3.1.4.2筛管下放率高。除刚开始施工的三个钻孔出现的状况外，后期筛管全部下到位，累计筛管筛入深度为1649.5m，筛管下放效率为97.3%。 3.1.4.3筛管固定牢靠。大倾角专用固定装置共使用49个，除第一个钻孔使用2个外，其它钻孔均使用1个固定装置，但未出现筛管下窜现象，固定牢靠。 3.1.4.4下管时间短。由于空间有限，插接式套管只能1m/根，单孔下管时间约15～20分钟，而整盘式套管只需6～7分钟 3.1.4.5抽采效果好。初始抽采浓度达90%以上，且衰减较慢，整个考察阶段，瓦斯浓度提高近1倍。具体抽采情况见对比图4。 图4 连续三周瓦斯浓度衰减情况柱状图 3.2钻头试验情况 “Φ103mm三翼式可开闭钻头”在朱集东矿1252（1）上、下顺