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摘要： 针对矿区复杂地层和钻孔深度400-1300m的特点，如何选择钻探施工设备及器具，确定最优钻探施工技术规程，提高金刚石绳索取芯钻探施工效率，着重解决钻孔护壁及钻井液的配制调试，攻克绳钻取煤率低的难关，通过加强组织管理和施工技术保障施工技术保障措施的落实，保证钻孔质量，提高钻探效率。
关键词： 钻探技术；保质体效措施；生产效率与经济指示
中图分类号：NT 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310020－02
0 前言
江西省新余市梅山矿区是我省近年来发现的江南超大型煤炭储量矿区。2009年7月起，一场声势浩大的煤田详细勘探工作全面铺开。全区共布置钻孔40多个（孔深400-1300米以内），钻探工程量约36000米。如何优质高效，低耗地完成该项工作，我们通过对矿区地层地质构造发育，地层破碎，岩性复杂，钻孔护壁困难，煤层多且粉煤采取在绳索取芯钻进中没有过关等问题进行认真研究，通过技术攻关和强化管理，取得了较好的钻探效率和较优的工程质量，大大地降低了成本。
1 概述
1.1 矿区基本情况
新余梅山矿（南）区位于江西省新余市城东北下村镇至水北镇之间宽约3.5km的狭长地带上。全区属江南丘陵地带，海拔高度在25-200m之间，区内多丘陵少为水田。樟（树）宜（春）公路由区边通过，交通较为便利。
1.2 矿区地层地址情况
本矿区自上而下为第四系表土层，第三系红砂岩及啥砾岩层，侏罗系，龙王寨组，大禾山组安源煤系，阳新灰岩。
1.3 钻孔布置情况
全区钻孔布置按60多条勘探线，每隔1-2条勘探线布设2-3孔，孔深一般400-900m，少数钻孔深达1200-1300m。
2 施工设备选择及机具的配备
2.1 施工设备
主要钻探设备：XY-5型钻机，XY-44型钻机为主，TXB-1000型钻机为辅，配备BW-250泥浆变量泵和22.5m及17.5m四脚金属钻塔。
2.2 机具的配备
XY-5型钻机配备SJ96绳钻钻具，XY-44型钻机配备S75绳索钻具，TXB-1000型钻机配备Φ50mm普通钻具。
3 钻探施工技术
3.1 钻进方法
根据当今岩芯钻探发展趋势和现状，并结合以往施工经验，在中深孔施工时，全力追求优质高效，采用XY系列钻机进行绳索取芯金刚石钻进，在浅孔或地质构造发育，岩石破碎，孔壁易坍塌掉块的区域，采用设备坚固耐用的TXB钻机进行普通工法结合金刚石钻头钻进工艺。
3.2 钻孔结构设计
以Φ130mm口径开孔穿过第四系表土层和第三系强风化红砂岩或砾石层，见完整基岩下入Φ127mm套管，然后改用Φ110mm或Φ94mm口径钻进至完整坚硬的地处段，下入Φ108mm或Φ89mm技术套管，最后改SJ96mm或S75mm绳索取YS钻进至终孔。普通工艺钻进时则不下入技术套管，直接以Φ94mm口径裸眼钻进至终孔。
3.3 钻探技术参数的确定
对于钻孔开钻初期，一般使用轻压、中钻速、大泵量的钻探技术参数，中深孔钻进时采用下列钻探技术参数。
3.4 钻井液的选型与配制
1）本区上部地层松散破碎，易坍塌掉块，在采用普通工法钻进或扩孔时，一般选择粘度高，比重大的双聚泥浆。其配比为：
水：土：PHP：NaCO3：腈=1:0.2-0.3:0.005-0.01:0.002:0.01-0.015
其性能控制在：粘度25-30s、比重1.10-1.20、PH值8-9。
2）采用绳索取芯钻进时，则采用无固相双聚＋润滑减阻剂YZ-84钻井液。其配比为：
水：PHP：NaCO3：腈：YZ-84=1:0.01-0.03:0.002:0.01:0.02
其性能控制在：粘度19-22s、比重1.02-1.05、PH值8-9。
4 岩煤芯采取技术措施
本矿区钻探施工中因为多采用绳索取芯金刚石钻头钻进。岩芯采取率一般可达到95%以上，即使普通工法钻进也因采取改大金刚石钻头外径Φ3mm至Φ94mm。改小钻头内经4mm至Φ68mm而提高至85%以上。
值得分析，研究探索和解决的是绳索取芯金刚石钻头取煤采取率低的问题。因为普通工法采用MQR89型取煤器卡簧、爪簧齐全，半合管，超前钻头匹配，经过多年使用，操作熟练，效果不错。但是绳索取芯钻进，尤其是S75绳钻，由于其钻头直径限制，内、外管间隙过小，采用底喷取煤钻头取煤，无法解决钻头适应地层差、寿命短、易燃变、常采空的难点。
首先要解决钻头寿命问题。普通硬质合金镶嵌的取煤钻头不能克服煤层顶板是坚硬砂岩的难关，金刚石孕镶钻头未能解决超前钻头隔阻水力冲刷和冷却钻头防止煤芯烧变的关键。我们请来金刚石钻头厂家技术人员到现场，就取煤钻头的特点，要求进行攻关，在钻头的底唇面形状，水口多少，超前钻头部分尺寸一一进行分析，经过试制试用，确定了适合本矿区采煤的绳索金刚石侧喷超前多水眼钻头，保证了煤芯采取率达到85%以上。绳钻取煤金刚石侧喷钻头图见右图。
5 施工组织
5.1 组织结构
新余梅山矿区钻探施工任务紧，难度大。为此我们除了精心编写施工组织设计，还对项目部的组成人员、钻机机班长的人员进行了认真挑选，尽可能选择经验丰富、责任心强的同志负责，定岗定编责任到人。
5.2 施工人员技术培训
为提高钻探生产效益，我们加强了施工人员的业务技术培训，一是走出去，二是请进来，三是传帮带。走出去就是组织一线机、班长到省内省外兄弟队学习钻探生产经验和绳钻使用方法；请进来就是从外面请来专家现场讲解、示范；传帮带就是以老带新，共同提高。另外结合发放《岩芯钻探操作规程》、《绳索取芯金刚石钻进操作注意事项》等材料，提高了施工人员的业务素质，增强了解决施工难题的能力。
5.3 保障物质供应
对钻探生产所需的各种材料做到事前有计划，事中落实。对需要购置的设备、管材，货比三家挑质优价廉的，对复制加工的管具、器材，从严检查，防止带“病”带“伤”重新进入工地。设备、材料储备充足，供应及时，账目清晰，保存有序。
5.4 建立健全岗位责任制
严格落实“岗位责任制”“安全检查制度”“质量管理制度”，上下一心，统一思想，提高认识，充分调动施工人员的工作积极性。
5.5 完善项目承包奖罚办法
认真分析该矿区地层情况，钻孔深度，施工工艺的差异，制定切实可行的项目经济承包奖罚办法，做到以奖励为主，对人为原因造成的损失给予相应的处罚，营造良好的竞争环境。
6 保质提高措施
6.1 保证钻孔垂直度措施
1）钻塔安装时保证基础牢固平整。
2）设备安装时做到天轮、立轴、空口三点成一线。
3）钻进时三班统一钻探技术参数。
4）格检查钻具，发现偏磨弯曲的钻具严禁下入孔内。
5）持定深测斜制度，发现孔斜及时采取相应措施。
6.2 保证岩、煤芯采取率措施
1）不打懒钻，遇钻速减慢或不进尺，孔内声音异常，泵压突然升高则立即提钻。
2）合理掌握一次钻程，控制回次进尺。
3）认真检查绳钻内管总成的单动灵活性，钻头扩孔器、卡簧座、卡簧的尺寸，确保不打瘦钻孔，不打粗岩芯。
4）认真调整好绳钻内外管间隙，保证水路畅通。
5）下达见煤预告书后，坚持班长守煤，机长打煤制度，控制打煤回次进尺。
6）取煤结束后，应将取煤器拆洗干净并涂油组装好，以备下次使用。
7）普通工法钻进时，下河砂时间计算准确充足，河砂规格由小到粗逐步投放。
6.3 保证钻井液质量措施
1）要求各班严格按冲洗液配方配制，按规定浸泡，定时间搅拌，按顺序定量添加。
2）小班由副班长兼抓泥浆管理，定期测试冲洗液、比重、PH值、失水量等值，及时调整或更换，保证泥浆性能。
3）泥浆池不得小于3×3×1.2m，循环槽长度不少于1.5m，每隔5m设一个沉淀池，以利岩粉捞取。
4）厂房四周应挖排水沟，防止污水、雨水侵入泥浆中。
6.4 保证安全措施
1）钻塔必须安装避雷针，并保证接地电阻不大于4Ω。
2）钻场必须配备不少于2只灭火器，并保证燃油摆放在远离火源的安全处所。
3）钻场所有用电设施均应有接地保护装置，并挂指示牌。
4）在钻场显示位置悬挂安全标牌，禁止闲杂人员进入钻场，工人进入钻场一定带好安全帽，系好安全带。
5）经常进行安全生产教育和安全知识培训，定期进行安全检查，发现问题及时予以整改。
6.5 生产效益及主要经济技术措施
通过严密施工组织管理，采用新设备、新工艺、新方法推广应用于生产，加强钻探施工技术指导和难点攻关，生产效益及主要经济技术指标有了明显的提高。
7 结语
通过新余梅山矿区40多个钻孔的施工，我们在对绳索取芯金刚石钻进方法的探索和总结中得到了很多宝贵经验，尤其是绳钻取煤钻头的研究改进对今后施工具有良好的应用价值。钻探技术应用科学，质量控制方法得力，安全措施落实到位，使钻探生产效益取得显著提高，职工收入增长30%以上。尤其可喜的是，锻炼了队伍，增强了职工业务素质能力。
关键词： 钻探技术；保质体效措施；生产效率与经济指示
中图分类号：NT 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310020－02
0 前言
江西省新余市梅山矿区是我省近年来发现的江南超大型煤炭储量矿区。2009年7月起，一场声势浩大的煤田详细勘探工作全面铺开。全区共布置钻孔40多个（孔深400-1300米以内），钻探工程量约36000米。如何优质高效，低耗地完成该项工作，我们通过对矿区地层地质构造发育，地层破碎，岩性复杂，钻孔护壁困难，煤层多且粉煤采取在绳索取芯钻进中没有过关等问题进行认真研究，通过技术攻关和强化管理，取得了较好的钻探效率和较优的工程质量，大大地降低了成本。
1 概述
1.1 矿区基本情况
新余梅山矿（南）区位于江西省新余市城东北下村镇至水北镇之间宽约3.5km的狭长地带上。全区属江南丘陵地带，海拔高度在25-200m之间，区内多丘陵少为水田。樟（树）宜（春）公路由区边通过，交通较为便利。
1.2 矿区地层地址情况
本矿区自上而下为第四系表土层，第三系红砂岩及啥砾岩层，侏罗系，龙王寨组，大禾山组安源煤系，阳新灰岩。
1.3 钻孔布置情况
全区钻孔布置按60多条勘探线，每隔1-2条勘探线布设2-3孔，孔深一般400-900m，少数钻孔深达1200-1300m。
2 施工设备选择及机具的配备
2.1 施工设备
主要钻探设备：XY-5型钻机，XY-44型钻机为主，TXB-1000型钻机为辅，配备BW-250泥浆变量泵和22.5m及17.5m四脚金属钻塔。
2.2 机具的配备
XY-5型钻机配备SJ96绳钻钻具，XY-44型钻机配备S75绳索钻具，TXB-1000型钻机配备Φ50mm普通钻具。
3 钻探施工技术
3.1 钻进方法
根据当今岩芯钻探发展趋势和现状，并结合以往施工经验，在中深孔施工时，全力追求优质高效，采用XY系列钻机进行绳索取芯金刚石钻进，在浅孔或地质构造发育，岩石破碎，孔壁易坍塌掉块的区域，采用设备坚固耐用的TXB钻机进行普通工法结合金刚石钻头钻进工艺。
3.2 钻孔结构设计
以Φ130mm口径开孔穿过第四系表土层和第三系强风化红砂岩或砾石层，见完整基岩下入Φ127mm套管，然后改用Φ110mm或Φ94mm口径钻进至完整坚硬的地处段，下入Φ108mm或Φ89mm技术套管，最后改SJ96mm或S75mm绳索取YS钻进至终孔。普通工艺钻进时则不下入技术套管，直接以Φ94mm口径裸眼钻进至终孔。
3.3 钻探技术参数的确定
对于钻孔开钻初期，一般使用轻压、中钻速、大泵量的钻探技术参数，中深孔钻进时采用下列钻探技术参数。
3.4 钻井液的选型与配制
1）本区上部地层松散破碎，易坍塌掉块，在采用普通工法钻进或扩孔时，一般选择粘度高，比重大的双聚泥浆。其配比为：
水：土：PHP：NaCO3：腈=1:0.2-0.3:0.005-0.01:0.002:0.01-0.015
其性能控制在：粘度25-30s、比重1.10-1.20、PH值8-9。
2）采用绳索取芯钻进时，则采用无固相双聚＋润滑减阻剂YZ-84钻井液。其配比为：
水：PHP：NaCO3：腈：YZ-84=1:0.01-0.03:0.002:0.01:0.02
其性能控制在：粘度19-22s、比重1.02-1.05、PH值8-9。
4 岩煤芯采取技术措施
本矿区钻探施工中因为多采用绳索取芯金刚石钻头钻进。岩芯采取率一般可达到95%以上，即使普通工法钻进也因采取改大金刚石钻头外径Φ3mm至Φ94mm。改小钻头内经4mm至Φ68mm而提高至85%以上。
值得分析，研究探索和解决的是绳索取芯金刚石钻头取煤采取率低的问题。因为普通工法采用MQR89型取煤器卡簧、爪簧齐全，半合管，超前钻头匹配，经过多年使用，操作熟练，效果不错。但是绳索取芯钻进，尤其是S75绳钻，由于其钻头直径限制，内、外管间隙过小，采用底喷取煤钻头取煤，无法解决钻头适应地层差、寿命短、易燃变、常采空的难点。
首先要解决钻头寿命问题。普通硬质合金镶嵌的取煤钻头不能克服煤层顶板是坚硬砂岩的难关，金刚石孕镶钻头未能解决超前钻头隔阻水力冲刷和冷却钻头防止煤芯烧变的关键。我们请来金刚石钻头厂家技术人员到现场，就取煤钻头的特点，要求进行攻关，在钻头的底唇面形状，水口多少，超前钻头部分尺寸一一进行分析，经过试制试用，确定了适合本矿区采煤的绳索金刚石侧喷超前多水眼钻头，保证了煤芯采取率达到85%以上。绳钻取煤金刚石侧喷钻头图见右图。
5 施工组织
5.1 组织结构
新余梅山矿区钻探施工任务紧，难度大。为此我们除了精心编写施工组织设计，还对项目部的组成人员、钻机机班长的人员进行了认真挑选，尽可能选择经验丰富、责任心强的同志负责，定岗定编责任到人。
5.2 施工人员技术培训
为提高钻探生产效益，我们加强了施工人员的业务技术培训，一是走出去，二是请进来，三是传帮带。走出去就是组织一线机、班长到省内省外兄弟队学习钻探生产经验和绳钻使用方法；请进来就是从外面请来专家现场讲解、示范；传帮带就是以老带新，共同提高。另外结合发放《岩芯钻探操作规程》、《绳索取芯金刚石钻进操作注意事项》等材料，提高了施工人员的业务素质，增强了解决施工难题的能力。
5.3 保障物质供应
对钻探生产所需的各种材料做到事前有计划，事中落实。对需要购置的设备、管材，货比三家挑质优价廉的，对复制加工的管具、器材，从严检查，防止带“病”带“伤”重新进入工地。设备、材料储备充足，供应及时，账目清晰，保存有序。
5.4 建立健全岗位责任制
严格落实“岗位责任制”“安全检查制度”“质量管理制度”，上下一心，统一思想，提高认识，充分调动施工人员的工作积极性。
5.5 完善项目承包奖罚办法
认真分析该矿区地层情况，钻孔深度，施工工艺的差异，制定切实可行的项目经济承包奖罚办法，做到以奖励为主，对人为原因造成的损失给予相应的处罚，营造良好的竞争环境。
6 保质提高措施
6.1 保证钻孔垂直度措施
1）钻塔安装时保证基础牢固平整。
2）设备安装时做到天轮、立轴、空口三点成一线。
3）钻进时三班统一钻探技术参数。
4）格检查钻具，发现偏磨弯曲的钻具严禁下入孔内。
5）持定深测斜制度，发现孔斜及时采取相应措施。
6.2 保证岩、煤芯采取率措施
1）不打懒钻，遇钻速减慢或不进尺，孔内声音异常，泵压突然升高则立即提钻。
2）合理掌握一次钻程，控制回次进尺。
3）认真检查绳钻内管总成的单动灵活性，钻头扩孔器、卡簧座、卡簧的尺寸，确保不打瘦钻孔，不打粗岩芯。
4）认真调整好绳钻内外管间隙，保证水路畅通。
5）下达见煤预告书后，坚持班长守煤，机长打煤制度，控制打煤回次进尺。
6）取煤结束后，应将取煤器拆洗干净并涂油组装好，以备下次使用。
7）普通工法钻进时，下河砂时间计算准确充足，河砂规格由小到粗逐步投放。
6.3 保证钻井液质量措施
1）要求各班严格按冲洗液配方配制，按规定浸泡，定时间搅拌，按顺序定量添加。
2）小班由副班长兼抓泥浆管理，定期测试冲洗液、比重、PH值、失水量等值，及时调整或更换，保证泥浆性能。
3）泥浆池不得小于3×3×1.2m，循环槽长度不少于1.5m，每隔5m设一个沉淀池，以利岩粉捞取。
4）厂房四周应挖排水沟，防止污水、雨水侵入泥浆中。
6.4 保证安全措施
1）钻塔必须安装避雷针，并保证接地电阻不大于4Ω。
2）钻场必须配备不少于2只灭火器，并保证燃油摆放在远离火源的安全处所。
3）钻场所有用电设施均应有接地保护装置，并挂指示牌。
4）在钻场显示位置悬挂安全标牌，禁止闲杂人员进入钻场，工人进入钻场一定带好安全帽，系好安全带。
5）经常进行安全生产教育和安全知识培训，定期进行安全检查，发现问题及时予以整改。
6.5 生产效益及主要经济技术措施
通过严密施工组织管理，采用新设备、新工艺、新方法推广应用于生产，加强钻探施工技术指导和难点攻关，生产效益及主要经济技术指标有了明显的提高。
7 结语
通过新余梅山矿区40多个钻孔的施工，我们在对绳索取芯金刚石钻进方法的探索和总结中得到了很多宝贵经验，尤其是绳钻取煤钻头的研究改进对今后施工具有良好的应用价值。钻探技术应用科学，质量控制方法得力，安全措施落实到位，使钻探生产效益取得显著提高，职工收入增长30%以上。尤其可喜的是，锻炼了队伍，增强了职工业务素质能力。