煤田钻探工艺及提高钻探效率方法

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摘要 在我国地质事业的进展中，基于对自然地质和经济发展环境的分析，通过国内知名地质专家的调研和统计分析，得出了一些提高煤田钻研工艺和钻探工作的新方法。

关键词 煤田钻探技术；煤层气钻探技术；方法

中图分类号TE2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0056-02

在社会主义发展的新时期，煤田钻探工艺是煤田勘探中十分重要的一个方面，煤田钻探技术和煤层气钻探技术的改进，也为煤田工业生产建设提供可靠的保证。

1 煤田钻探工艺方法的研究探索

施工实践和科学实验已经证明，同一类岩石，在不同的埋深条件下，所表现出的机械物理性质及稳定性是大不相同的。煤田勘探地层各种沉积岩强度都与深度成正比例变化，2 000m以浅地层岩石变化的特点是埋深越浅、孔隙度越大、强度越低。

1.1 一般回转钻进技术

回转钻进技术主要参数是泵量、转速及钻压三项。一般情况下应选用较大泵量，这对于保证排粉效果，提高钻进效率都是有利的，但也要防止因泵量过大冲垮孔壁。钻进钻压应由低到高，逐步增加；钻进时，应根据不同地层、不同钻头、不同孔径而有所不同，在实际施工过程中，对钻压的掌握不必限制过死，通过实际试验，选定出合理的数据。多级变速钻机转速的选择应注意以下几点：一是钻孔深、钻具自重大，受力复杂，回转钻具功率消耗增大，受钻机功率及钻具强度的限制，转速应降低，孔浅时则应开高速；二是钻进均质、完整的地层，采用高转速；对于岩石破碎、节理发育的地层，钻具震动大，根据具体情况适当降低转速；三是钻孔结构简单，环状间隙小，孔壁完整，可采用高转速；钻孔结构复杂、换径多，钻杆与孔壁间隙大，钻具回转稳定性差，则不宜开高速；四是浅孔段岩石结构完整，钻具强度高，采用较高转速；地层变复杂，裂隙发育，出现小溶洞及掉块现象，且孔内返水不正常，用较低转速。

1.2 空气洗井钻进技术

空气洗井钻进工艺技术是一种含有压缩空气的气体和液体混合物作为冲洗的介质[1]。它是采用具有动力冲洗介质的破岩机技术。这种技术可以在极其恶劣的地理地质条件（特别是缺水情况）下施工。空气洗井钻进技术共可以分为泡沫洗井钻进技术、粉尘洗井钻进技术及雾化洗井钻进技术等等，其中每一种技术都有各自的优缺点。把空气洗井钻进技术应用到煤田钻探中的无芯钻探中，取其利，避其弊，从而为我们的煤田钻探工作提高效率。

1.3 冲击回转式钻进技术

冲击回转式钻进，就是在一般回转钻具组合的基础上增加一个潜孔锤。在钻进过程中，提供给钻具一定强度的冲击量，在回转和冲击的一起作用下粉碎岩石，进行快速钻进[2]。影响冲击速度的主要参数有：冲击频率、回转的速度等，在钻进时要根据岩石类型和施工的条件进行选择，争取实现各个参数的最佳组合。

2 煤层气钻探技术的研究探索

2.1 国产散装煤层气钻机

散装的煤层气钻机属于水源钻机，由于技术比较陈旧，使用很不方便，现在已经被市场逐步地淘汰，在此不做过多的介绍与论述。

2.2 国产车装煤层气钻机

车装的煤层气钻机属于多功能钻机。自河北石家庄煤矿机械有限责任公司研制（钻机车型号SMJ5510TZJ15/800Y）成功后，这款机器采用了直径114 mm的钻杆，能够钻井的深度达到了1500m，最大开孔直径711mm，提升能力达到800kN。相关专家一致认为该煤田钻机研制的成功，象征着我国煤田钻探技术实现了国产化，也彻底改变了这一类型的机械设备主要依赖国外进口的局面。

2.3 车装煤层气钻机和散装煤层气钻机钻探效果分析

车装钻机车是一种将液压顶驱动力头钻机，配压缩空气钻机使用，可满足压缩空气钻进、泡沫钻进和泥浆钻进要求。具有机动性能好、占地面积小、作业效率高、钻孔质量好、低污染等诸多优点。立轴式钻机在施工过程中，它随着钻孔的加深，尤其是在深孔的钻探过程中，要占用的作业时间和工作难度系数比例都会越来越大，这造成了使用立柱式钻机时综合的工作效率明显降低。在山西沁水煤田煤层气开发钻井中进行了效果对比。从钻进效率、工程质量、经济效益等多方面分析，车装煤层气钻机远远超出于散装煤层气钻机。既然如此，如何改变这种状况，提高该款机器的工作效率，也成为了国内地质专家们共同关注的难点问题。

3 对提高煤田钻探工艺和提高钻探效率的建议

1）鉴于我国丘陵地区地势险峻，尤其是林地、山地交通极为不便，在这种地带进行勘探时要考虑到对林业的保护等问题应该大力的引进全液式动力头岩心钻机，可以研究国外的先进的多功能、多工艺取新，进行机械的创新发明，提高煤田钻探机械的工艺水平；

2）加强对新一代超硬的材料、岩石破碎工具、高强度的钻探管材等的钻研，推广如下的新技术：金刚石煤田钻探技术，金刚石钻进是一种很古老的钻探技术，它的工作原理是采用硬度相当高的金刚石作为粉碎岩石的材料。用于冲击式回转钻进，具有钻出的孔质量比较高、钻进的速度快、钢材的使用比较少、钻探所花费的金钱比较少、孔内出现的事故数量比较少等无可比拟的优点。此外，还有新型的多介质钻探组合技术、液动式冲击翻转钻进技术等等；

3）因地制宜，在我国西北部干旱缺水比较严重的地区，应该大力推广节约水资源的钻探技术、例如：空气泡沫钻探技术等，研制大量地下水资源勘探开发，更好地配合在当地的勘探工作。与此同时，我们也应该与时俱进，积极开展对当代煤田钻探科学技术的研究。

4 结论

现阶段，我国的煤田钻探技术也在不断地进步，但是与西方发达国家相比，相处与劣势，因此我们仍应该毫不懈怠，继续钻研。况且，煤炭能源的开发工作应该坚持可持续发展的原则，走煤田勘探采集利用一体化的道路，深入研究煤田钻探的工艺技术，解决在当今煤矿开发中存在的种种问题，争取走出一条先进的技术道路。

参考文献

[1]耿瑞伦.地质钻探技术的历史回顾与展望[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2010（1）：5-11.

[2]孙明侠，等.浅谈煤田地质勘探钻探技术发展[J].民营科技，2009（3）：129.