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摘要：面对地层的复杂性，采用的钻探工艺是否正确，直接决定着能否达到设计目的与影响效益的发挥，绳钻与普双钻工艺相比而言，在地层环境复杂、地质脆弱等地层，普双钻更加具有工作效率以及实际取得结果方面的优势。而选择适合的化学泥浆，在考虑防止坍塌、垮孔等因素以外，还要实现遇到这些情况后能将泥浆的性能灵活化，达到最终的理想取材结果。
关键词：复杂地层；钻探工艺；化学泥浆
一、环境及方法
某试验矿区可采煤层为7至8层，其中炭质的泥岩以及断层较多，岩层呈破碎状，在倾角较大时，容易发生吸水膨胀，导致垮塌。本次施工采取了两种方法的实施，一种是绳索取芯钻进施工5个钻孔，，另一种是普双钻进施工8个钻孔。两种方法分别来看，绳索取芯钻进的难度相对较大，在施工的5个钻孔当中，其中有4个因破碎层的厚度过大或者煤层的垮孔较多，只能依靠扩孔下套管护壁进行辅助完成，而且事故频发，效率与获取的效益极低。而利用普双钻进方法施工的8个钻孔，除了其中2个孔在第四系和基岩的接触面处设置入套管护壁意外，其余7个钻孔在遭遇断裂层、厚煤层以及炭质泥岩时有垮孔情况出现，但是在调节泥浆的性能后都能顺利完成施工，在质量与经济效益上相比较为良好。
二、环境分析
在本试验矿区中，水敏层、断层以及厚煤层数量都比较多，容易发生吸水膨胀，导致垮塌，断层中多为砾石碎屑，结构极为不稳，容易垮塌。
对于煤层当中的垮塌现象，在化学泥浆的性能经过调整之后，用绳钻自身的钻具可以进行正常的设置扩孔下套管。但是对断层所引发的垮塌情况来说，由于坍塌物中粒径比较大，绳钻很难从孔壁间的缝隙中返上孔底处的沉渣与坍塌物。而普双钻的方式因钻具的孔壁间缝隙较大，冲洗粘液可调节到较大值，可调粘度为40"至60"之间，钻具的回转也不会受到任何的影响，孔内4毫米以下的坍塌沉渣基本都可以返出孔内，因此在大多数坍塌地形当中都可以顺利完成施工，并达到预期标准。
三、不同钻探工艺的具体效果差异
3.1绳索取芯钻进法
此种方法的钻具口径较小，且上下同径，在无异常的底层施工方面下钻具花费时间少，双管的钻进方式能够保证岩芯的采取率，与此同时，利用高转速的金刚石为钻进手段，因此钻进的效率与质量都有保障。对于情况单一的煤层，钻孔内情况简单，绳索取芯钻进的方法比普双钻都拥有比较大的优势，因此，此次试验首先采取了绳索取芯钻进法施工5个钻孔。
第一个钻孔：利用无固相形化学泥浆进行施工，在进入到450m左右时，在孔深250m处的煤层发生了坍塌的状况，经过泥浆的反复调节后，钻具无法进入孔底，因此被迫扩孔。下套管至260m时才稳住了煤层，其后无法找到旧孔，即260m至450m期间重复钻进，后阶段施工到720m时比较顺利，共用2.5个月，平均的钻效为260m。
第二个钻孔：利用低固相形化学泥浆施工，发现可采的煤层5层，在290m处的5m厚煤层，与夹炭质泥岩层近9m。当施工至500m时，在290m左右的煤层进行了垮塌，造成下半部施工全部无法继续进行。随后通过扩孔下300m套管，在稳固孔壁后施工至520m结束，用时2.2个月。
第三个钻孔：在施工当中，不断地受到了泥沙砾石的碎屑阻挠，再加上断层沉渣无法排至孔外，经过了化学泥浆的多次调整，加大粘度，同时利用干墩和捞渣等多种方式，始终无法排出坍塌物。最后扩孔下护壁套管，分别在60m、150m、220m孔深处分别下护壁套管，此钻工施工至600m处结束，施工时间4.5个月。
第四个钻孔：该钻孔底层倾角小，且煤层相比不厚，采用低固相形化学泥浆施工至530m处顺利结束，用时1个月。
第五个钻孔：与第一个及第二个钻孔相似，由于煤层垮孔的原因，施工至450m时，280m处煤层发生了坍塌，无法进行后续施工，同时又发生了绳钻钻具故障，浪费的时间较多，与扩孔下套管的时间合计用时2个月，施工至500m处结束。
3.2普双钻进
本次试验利用普双钻进的工艺对8个钻孔进行了施工，每个钻孔也都遇到了复杂的地层，各种情况频繁出现。在保持化学泥浆性能的条件下，碰到地层坍塌的情况能够及时提高泥浆粘度，增加降失水，钻孔内产生的沉渣以及垮塌物都能顺利排出，大多数钻孔不需要扩孔下套管作为辅助。在8个施工钻孔当中，只有两个钻孔下入了套管，主要针对第四系表土漏水进行了处理，平均钻效为450m以上。下面以其中两个具有代表性的钻孔举例说明。
第一个钻孔：此孔为试验矿区施工的最深孔，从开孔十几米左右就碰到了松散层，随着深度增加，发现的煤层与炭质泥岩层数量开始增多，施工至950m处还发现了可采煤层。从开孔至结束，垮塌现象至少出现了十几次，钻具无法到达孔底，但通过调节泥浆粘度，坍塌物基本都可以排出孔外。该钻孔施工至1000m，施工期2个月。
第二个钻孔：施工至300m时已经过了2个煤层，但是施工至350米时突然发生了垮塌，经过调节化学泥浆的粘度，再次进行施工至400米时，垮塌情况再次出现，接下来的施工当中，垮塌现象不断发生，使得钻进工程无法进行。经过检验钻孔返上物，分析其中的材质为泥沙与砾石碎屑，经过一系列的比较方案，最后选择了水泥封堵，原因是在280m至360米之间施工，时间用了12天作用，坍塌物的反复出现应该导致了煤层处应该造成了较大的垮塌孔洞，孔径也被迫扩大。水泥封孔的方法首先使用60"的化学泥浆冲孔，然后以盐：水：水泥=2：35：50（kg）的比例调配500kg的水泥浆，将钻具下至356m处，用水泵将调至好的水泥浆送至孔底。经过两天的凝固期，第三天在230m处取得水泥凝固样本，经过评测硬度为3级左右，可以良好的保护孔壁。再继续钻进工作，再未出现垮塌情况，施工至700m处结束，用时1.5个月。
经过以上两种钻进工艺方式以及钻取结果的比较，在本试验矿区中的复杂地层因素下，普双钻能够取得更好的效率与经济效益。
四、泥浆的配制
化学泥浆的性能直接影响到孔壁是否稳定，钻进工作能否顺利施工。在地层表现出来的不同情况下，采用不同的配制方法，使得泥浆在钻进工程过程当中的效益提升到最大化，对钻进的质量起到了保障的作用。高度重视泥浆的配制，也就是重视钻探的质量以及效益。
对于稳定情况下的地层，利用无固相形或低固相形化学泥浆都可以进行施工，对于不同情况的复杂地层施工，则需要最好现场根据实际情况配制适合的泥浆，且在各处理剂预先调配24小时以上再使用，这样能充分发挥泥浆在钻探工程当中起到的效果。在条件允许的情况下，加长循环槽至20m以上，沉淀池最好3个以上。现场配制化学泥浆，可使用一主一副两个泥浆池，每个大小在4m?左右，主池的作用是循环泥浆，副池的作用是预制泥浆，另外准备3个空的油桶用来配制PAM、CMC、PAN。
五、结论
在本次进行研究的试验矿区当中，利用复杂的地层对两种钻探工艺都提出了巨大的考验，对于化学泥浆的性能也是进一步强化了其在钻探工程中的重要地位。结果表明，复杂地层的情况下，普双钻探工艺有着巨大的优势，配合适合的化学泥浆，注意防止坍塌、垮孔，以及随时根据实际情况调节泥浆性能，才能将坍塌物排出孔外，解决施工中碰到的困难，确保施工顺利完成。
参考文献：
[1]杨培全.复杂地层的钻探工艺与泥浆使用[J].江西煤炭科技，2011（2）.
关键词：复杂地层；钻探工艺；化学泥浆
一、环境及方法
某试验矿区可采煤层为7至8层，其中炭质的泥岩以及断层较多，岩层呈破碎状，在倾角较大时，容易发生吸水膨胀，导致垮塌。本次施工采取了两种方法的实施，一种是绳索取芯钻进施工5个钻孔，，另一种是普双钻进施工8个钻孔。两种方法分别来看，绳索取芯钻进的难度相对较大，在施工的5个钻孔当中，其中有4个因破碎层的厚度过大或者煤层的垮孔较多，只能依靠扩孔下套管护壁进行辅助完成，而且事故频发，效率与获取的效益极低。而利用普双钻进方法施工的8个钻孔，除了其中2个孔在第四系和基岩的接触面处设置入套管护壁意外，其余7个钻孔在遭遇断裂层、厚煤层以及炭质泥岩时有垮孔情况出现，但是在调节泥浆的性能后都能顺利完成施工，在质量与经济效益上相比较为良好。
二、环境分析
在本试验矿区中，水敏层、断层以及厚煤层数量都比较多，容易发生吸水膨胀，导致垮塌，断层中多为砾石碎屑，结构极为不稳，容易垮塌。
对于煤层当中的垮塌现象，在化学泥浆的性能经过调整之后，用绳钻自身的钻具可以进行正常的设置扩孔下套管。但是对断层所引发的垮塌情况来说，由于坍塌物中粒径比较大，绳钻很难从孔壁间的缝隙中返上孔底处的沉渣与坍塌物。而普双钻的方式因钻具的孔壁间缝隙较大，冲洗粘液可调节到较大值，可调粘度为40"至60"之间，钻具的回转也不会受到任何的影响，孔内4毫米以下的坍塌沉渣基本都可以返出孔内，因此在大多数坍塌地形当中都可以顺利完成施工，并达到预期标准。
三、不同钻探工艺的具体效果差异
3.1绳索取芯钻进法
此种方法的钻具口径较小，且上下同径，在无异常的底层施工方面下钻具花费时间少，双管的钻进方式能够保证岩芯的采取率，与此同时，利用高转速的金刚石为钻进手段，因此钻进的效率与质量都有保障。对于情况单一的煤层，钻孔内情况简单，绳索取芯钻进的方法比普双钻都拥有比较大的优势，因此，此次试验首先采取了绳索取芯钻进法施工5个钻孔。
第一个钻孔：利用无固相形化学泥浆进行施工，在进入到450m左右时，在孔深250m处的煤层发生了坍塌的状况，经过泥浆的反复调节后，钻具无法进入孔底，因此被迫扩孔。下套管至260m时才稳住了煤层，其后无法找到旧孔，即260m至450m期间重复钻进，后阶段施工到720m时比较顺利，共用2.5个月，平均的钻效为260m。
第二个钻孔：利用低固相形化学泥浆施工，发现可采的煤层5层，在290m处的5m厚煤层，与夹炭质泥岩层近9m。当施工至500m时，在290m左右的煤层进行了垮塌，造成下半部施工全部无法继续进行。随后通过扩孔下300m套管，在稳固孔壁后施工至520m结束，用时2.2个月。
第三个钻孔：在施工当中，不断地受到了泥沙砾石的碎屑阻挠，再加上断层沉渣无法排至孔外，经过了化学泥浆的多次调整，加大粘度，同时利用干墩和捞渣等多种方式，始终无法排出坍塌物。最后扩孔下护壁套管，分别在60m、150m、220m孔深处分别下护壁套管，此钻工施工至600m处结束，施工时间4.5个月。
第四个钻孔：该钻孔底层倾角小，且煤层相比不厚，采用低固相形化学泥浆施工至530m处顺利结束，用时1个月。
第五个钻孔：与第一个及第二个钻孔相似，由于煤层垮孔的原因，施工至450m时，280m处煤层发生了坍塌，无法进行后续施工，同时又发生了绳钻钻具故障，浪费的时间较多，与扩孔下套管的时间合计用时2个月，施工至500m处结束。
3.2普双钻进
本次试验利用普双钻进的工艺对8个钻孔进行了施工，每个钻孔也都遇到了复杂的地层，各种情况频繁出现。在保持化学泥浆性能的条件下，碰到地层坍塌的情况能够及时提高泥浆粘度，增加降失水，钻孔内产生的沉渣以及垮塌物都能顺利排出，大多数钻孔不需要扩孔下套管作为辅助。在8个施工钻孔当中，只有两个钻孔下入了套管，主要针对第四系表土漏水进行了处理，平均钻效为450m以上。下面以其中两个具有代表性的钻孔举例说明。
第一个钻孔：此孔为试验矿区施工的最深孔，从开孔十几米左右就碰到了松散层，随着深度增加，发现的煤层与炭质泥岩层数量开始增多，施工至950m处还发现了可采煤层。从开孔至结束，垮塌现象至少出现了十几次，钻具无法到达孔底，但通过调节泥浆粘度，坍塌物基本都可以排出孔外。该钻孔施工至1000m，施工期2个月。
第二个钻孔：施工至300m时已经过了2个煤层，但是施工至350米时突然发生了垮塌，经过调节化学泥浆的粘度，再次进行施工至400米时，垮塌情况再次出现，接下来的施工当中，垮塌现象不断发生，使得钻进工程无法进行。经过检验钻孔返上物，分析其中的材质为泥沙与砾石碎屑，经过一系列的比较方案，最后选择了水泥封堵，原因是在280m至360米之间施工，时间用了12天作用，坍塌物的反复出现应该导致了煤层处应该造成了较大的垮塌孔洞，孔径也被迫扩大。水泥封孔的方法首先使用60"的化学泥浆冲孔，然后以盐：水：水泥=2：35：50（kg）的比例调配500kg的水泥浆，将钻具下至356m处，用水泵将调至好的水泥浆送至孔底。经过两天的凝固期，第三天在230m处取得水泥凝固样本，经过评测硬度为3级左右，可以良好的保护孔壁。再继续钻进工作，再未出现垮塌情况，施工至700m处结束，用时1.5个月。
经过以上两种钻进工艺方式以及钻取结果的比较，在本试验矿区中的复杂地层因素下，普双钻能够取得更好的效率与经济效益。
四、泥浆的配制
化学泥浆的性能直接影响到孔壁是否稳定，钻进工作能否顺利施工。在地层表现出来的不同情况下，采用不同的配制方法，使得泥浆在钻进工程过程当中的效益提升到最大化，对钻进的质量起到了保障的作用。高度重视泥浆的配制，也就是重视钻探的质量以及效益。
对于稳定情况下的地层，利用无固相形或低固相形化学泥浆都可以进行施工，对于不同情况的复杂地层施工，则需要最好现场根据实际情况配制适合的泥浆，且在各处理剂预先调配24小时以上再使用，这样能充分发挥泥浆在钻探工程当中起到的效果。在条件允许的情况下，加长循环槽至20m以上，沉淀池最好3个以上。现场配制化学泥浆，可使用一主一副两个泥浆池，每个大小在4m?左右，主池的作用是循环泥浆，副池的作用是预制泥浆，另外准备3个空的油桶用来配制PAM、CMC、PAN。
五、结论
在本次进行研究的试验矿区当中，利用复杂的地层对两种钻探工艺都提出了巨大的考验，对于化学泥浆的性能也是进一步强化了其在钻探工程中的重要地位。结果表明，复杂地层的情况下，普双钻探工艺有着巨大的优势，配合适合的化学泥浆，注意防止坍塌、垮孔，以及随时根据实际情况调节泥浆性能，才能将坍塌物排出孔外，解决施工中碰到的困难，确保施工顺利完成。
参考文献：
[1]杨培全.复杂地层的钻探工艺与泥浆使用[J].江西煤炭科技，2011（2）.