基金项目钻探工程施工组织设计及技术报告

钻探工程

施工组织设计及技术报告单位名称：

目录

第一章前言------------------------------------------------------ 1 第二章矿区概述--------------------------------- ------------------- 2 第一节矿区交通位置及地理概况------------------------------ 2 第二节矿区地质概况--------------------------------------------- 2 第三节矿区钻探施工技术条件--------------------------------- 5 第三章主要钻探设备和现场布置---------------------------- 7 第四章钻探工艺方法----------------------------------------------- 10 第一节钻孔结构--------------------------------------------------- 10 第二节岩石钻进特性-------------------------------------------- 11 第三节钻进方法--------------------------------------------------- 12 第四节钻进技术参数--------------------------------------------- 12 第五节取芯技术--------------------------------------------------- 13 第六节钻头的使用------------------------------------------------ 14 第七节钻井液------------------------------------------------------ 15 第五章护壁与堵漏------------------------------------------------- 16 第一节套管护孔--------------------------------------------------- 16 第二节堵漏方法--------------------------------------------------- 17 第六章钻探工程质量及保证措施---------------------------- 18

第一节工程质量指标--------------------------------------------- 18 第二节质量评述------------------------------------------------ 25 第三节保证质量措施------------------------------------------ 25 第七章科学实验与技术创新------------------------------ 27 第一节新技术、新方法的试验与推广--------------------- 27 第二节技术攻关、技术开发与技术改造------------------ 27 第八章生产组织及生产技术管理------------------------ 28 第一节生产组织形式------------------------------------------ 28 第二节生产管理制度------------------------------------------ 29 第三节技术管理------------------------------------------------ 29 第四节技术培训------------------------------------------------ 30 第五节安全技术措施------------------------------------------ 30 第六节机台文化建设------------------------------------------ 31 第九章主要经济技术指标----------------------------- 32

第一章前言

××省××矿区项目于2010年获批立项，实施单位为××省地质勘查基金管理中心，施工单位为××××地质队。

该项目函盖面积较大，故分期分块进行，2010年已完成钻探验证工程量1600米，2011年完成钻探验证工程量2170米，根据（×××省地质勘查基金管理中心）矿【2012】01-09矿产勘查工作项目任务书，2012年共需完成钻探工程量3200米。其主要工作任务是：以枫田向斜北翼为工作重点，初步查明矿区的地层沉积层序，了解矿区构造形态，了解二叠系上统龙潭组可采煤层层数、厚度（包括结构）及变化，初步查明各可采煤层的主要煤质指标及煤类，大致了解矿床开采技术条件，并进行初步评价，提交煤炭普查基地。

第二章矿区概述

第一节矿区交通位置及地理概况

××省××县××矿区位于××县东部与××、××县的交界地带、横跨××、××、××、××四县。面积约1203.1KM2。本次工作项目范围主要由××县××镇管辖，其北部、东部、部分属瓜畲乡管辖，面积56.35 KM2。主要重点工作区是在枫田复向斜北翼04-15线进行钻探验证。

矿区东部46勘探线附近有大广高速公路通过，西部有××至××的公路通过，距××火车站约5公里，外部交通条件极为便利。

矿区为低山丘陵地形，一般标高为50-100米，属侵蚀-剥蚀地貌，冲沟发育，植被发育，区内交通不甚便利。

区内水系主要有矿区西端外围流经枫田镇的泸水河。此外，在02勘探线以西，54勘探线以东及34勘探线南端外围分布有茅庵、江口和东坑三个水库，库容量分别约为884、1680、45万立方米。年平均降雨量1553.3毫米，亚热带季风气候，夏季多强对流雷雨天气。

第二节矿区地质概况

一、矿区地质

1、地层

区内自向斜两翼向中部依次出露地层有二叠系中统茅口组，上统龙潭组官山段、老山段、狮子山段、王潘里段，上统长兴组。向斜中部的广大地区被三叠系下统大冶组地层覆盖。详见地层简表1

××县枫田-杨家煤矿区地层简表表1

2、构造

总体为北东向复式向斜，枫田复向斜东北端可能叠复在杨家复向斜之上。枫田复向斜内有二个次级背斜。

南北两翼走向断裂发育，北翼主要断裂有F1（正）、F25 （逆）。南翼主要有F0（逆）、F11（逆）F6（逆），另有少量北西向横切断层。

3、岩浆岩

枫田复向斜北翼未见岩浆岩，仅在复向斜南翼中部34-38勘探线南端见有岩浆岩零星出露，对煤层有一定影响。

第三节矿区钻探施工技术条件

矿区内钻孔普遍深度在800米以上，终孔层位为二叠系中统茅口组（P2m），钻孔揭露地层广泛，钻孔结构复杂，煤层层数多，软硬互层频繁，水敏性地层较发育，给钻探施工带来一定困难。

长兴组（P3c）灰岩：岩石致密坚硬，溶岩裂隙发育，钻进中会不同程度出现漏失和严重漏失现象，需下入套管进行隔离。

龙潭组王潘里段（P3l4）：由细粒石英砂岩、泥质细砂岩、粉砂岩夹碳质细粉砂岩组成，并含煤层组十余个。岩层软硬变化频繁，极易导致孔斜。

龙潭组狮子山段（P3l3）：主要由薄-中厚层状细粒石英砂岩组成，岩性致密坚硬，可钻性差。

龙潭组老山段（P3l2）：

上亚段（P3l23 ）：由菱铁质粉砂岩、细砂岩夹泥质粉砂岩组成。

中亚段（P3l22）：主要由薄层状泥岩等水敏性岩层所组成，吸水易澎涨，钻进时常出现缩径，孔壁垮塌等现象。

下亚段（P3l21）：上部为钙质砂岩、中部粉砂岩夹砂岩条带、下部粉砂岩，含煤1-5层、其中B4为主要可采煤层。

龙潭组官山段（P3l1）：长石石英砂岩夹粉砂岩，含碳质泥岩及薄煤层。地层稳定性差，钻进时易出现孔壁垮塌现象。

茅口组（P2m）：主要由含燧石结核灰岩组成，岩石致密坚硬，溶岩裂隙发育，可钻性差。

第三章主要钻探设备和现场布置

一、主要钻探设备

1、钻机：XY-4、XY-5液压立轴式岩心钻机

主要性能参数表2：

2、泥浆泵：BW-250型往复式泥浆泵

主要性能参数表3：

3、钻塔：SG-23M管式直塔

主要性能参数表4

二、现场布置

1、钻场地基面积应不小于10米*20米，地基要平整、稳固、周正、水平，地基需挖到硬土或岩层面上，地基填方面积不得大于总面积的1/4，钻塔地基不得填方，地基四周应设排水沟；靠山一侧坡度不得大于80°。

2、钻塔必须埋设直径不小于Φ14mm的绷绳（钢丝绳），其与地面夹角不得超过45°；绷绳两端连接处均应用2个绳卡紧固，绷绳与地锚连接处应设有紧绳器，并将绷绳拉紧。地锚长度不短于1m，直径不小于150mm（或采用方木、钢管、水泥墩等）。

3、雷雨季节，钻塔必须安设避雷针，其高度应超过塔顶2.5m以上，并与钻塔绝缘。接地线不得与钻塔接触；接地电阻不得大于15欧姆；开钻前必须测定。在施工过程中，亦应经常检查和测定。

4、循环系统的沉淀池、水源池及储浆池的规格，应根据所施工钻孔的设计深度、孔径、钻进方法及现场条件确定。一般沉淀池深度不应小于0.8m;水源池及储浆池的深度不得大于1.4m。正常情况下，循环系统的总长度不得短于15m，其宽度为300mm，高度为200mm，坡度为1/100--1/80。循环系统应挖设在离塔基及场房1m以外，并防止漏失或雨水的侵入。

5、钻场实现标准化布置，场内应配备有工具箱、工具架和管材架，所有器具和管材均应摆放整齐、有序、安全，钻场显著位置和设备回转位置应悬挂、设置醒目的安全标识和警示标志，出入钻场人员必须穿戴工作服、工作鞋和佩戴安全帽。

第四章钻探工艺方法

第一节钻孔结构

矿区多为中、深钻孔，由于施工周期长，钻孔地层结构复杂，软硬互层频繁，破碎及水敏性地层发育，且含煤层数多，故在钻探施工中极易发生孔壁垮塌、缩径等孔内事故。因此，合理的钻孔结构设计，是保证钻孔顺利施工必要条件之一。

本矿区拟采用HQ、NQ两种规格的绳索取芯钻具进行组合施工，

即在下好地表套管和技术套管后，首先用HQ绳索取芯钻具钻进至龙潭组老山段（P3l2）底部，在施工完B4煤层底板后，将HQ绳索取芯钻具放在孔内作为技术套管使用，用以隔离上部煤系地层和不稳定地层，再采用NQ绳索取芯钻具钻进至终孔层位。

典型钻孔结构如图示：

典型钻孔结构图

第二节岩石钻进特性

矿区长兴组、龙潭组王潘里段和狮子山段分别由硅质灰岩和细粒

石英砂岩组成，岩石坚硬致密，硬度级别局部可达Ⅶ级以上，属强研

磨性坚硬地层，可钻性差，钻进效率较低。

龙潭组王潘里段煤层层数多，且软硬互层频繁，钻进中孔壁易垮塌，龙潭组老山中亚段由薄层状泥岩等水敏性岩层组成，下亚段为主要含煤段且煤层层数多，钻进中吸水易澎涨，易发生缩径，孔壁垮塌等现象。

部分钻孔开孔地层为长兴灰岩，该地层溶岩裂隙发育，钻进中会不同程度出现漏失和严重漏失现象，必须需下入套管进行隔离。

龙潭组王潘里段和老山上亚段，岩层软硬互层频繁，且倾角陡直，构造变化大，钻进中易发生孔斜。

第三节钻进方法

1、第四系表土层和长兴组灰岩孔段开孔采用普通硬质合金钻

具钻进，钻进完后下入146开孔管和108技术套管。

2、其余孔段采用金刚石绳索取心钻进，HQ绳索取芯钻具钻进

至B4煤层底板后，将HQ绳索取芯钻具放在孔内作为技术套管使用，再用NQ绳索取芯钻具钻进至终孔层位。

第四节钻进技术参数

合金钻进参数表表5

绳索取芯钻进参数表表6

第五节取芯技术

为提高钻探质量，确保岩、矿芯采取率，本矿区全面推广使用金刚石绳索取芯钻进新工艺。在绳索取芯钻具结构中，其内管总成本身设计有单动、岩芯堵塞报警，内管扶正等装置，且内管底部还装有卡簧和卡簧座。因此，对保证岩（矿）芯采取率提供了有效的技术保证。同时，在施工过程中，为确保岩（矿）芯采取率和采取质量。我们将采取以下措施：

1、薄煤层钻进

要求在同一个回次内将煤层及顶、底板全部打透，穿过煤层并在底板中钻进0.1~0.2米后应即时打捞内管。防止打薄煤层或钻进时间过长对煤芯结构造成了破坏。

2、厚煤层钻进

a、进入煤层顶板后，及时调整钻井液性能，将泥浆粘度提高到25秒以上，便其能有效排除岩粉，保持孔底清洁。

b、顶板岩芯必须采取干净。如发现有脱落岩芯，必须将其处理干净后方可进行煤层钻进。

c、煤层钻进回次进尺控制在1.5米左右，并且保持钻进参数始终均匀一致，钻进时不可随意提动钻具。

d、认真检查卡簧自由内径与钻头内径是否匹配，切忌不可在使用旧钻头时换用新卡簧。在粉煤层中钻进，可采用底喷式、侧喷式以及内管超前式或内管压入式钻头钻进。

第六节钻头的使用

孕镶绳索取芯金刚石钻头参数表表7

合金钻头表表8

第七节钻井液

a、合金钻进钻井液配方：

1立方米水+15%膨润土1.0%纯碱+0.5%CMC纤维素

性能要求：

漏斗粘度：大于２８秒比重：１．２５～１．３

含砂量：小于４％失水量：１5ｍｌ／３０ｍｉｎb、金刚石绳索取芯钻进钻井液配方：

1立方米水+4%膨润土+0.4%纯碱+3%腐植酸钾+0.05%CMC 纤维素+0.03%聚丙烯酸钾+4%O6型高效润滑剂

性能要求：

漏斗粘度：:18～２0秒比重：１．０５～１．１

含砂量：小于４％失水量：７ｍｌ／３０ｍｉｎ

第五章护壁与堵漏

第一节套管护孔

1、在施工完表土层和岩溶地层后，应根据实际情况及时下入井口管和隔离套管，直至进入完整地层。套管能最有效保护钻孔孔壁，在下套管时，套管必须下在坚实的岩石上，否则套管易脱落，同时套管外不能有过大的空洞，否则套管易折断。

2、在进行金刚石绳索取芯钻进前，必须下好技术套管，技术套管是金刚石绳索取芯钻进中一项不可或缺的重要工作，一般宜选择较正常钻进钻具大一级口径的套管做为技术套管。下入技术套管的目的，除保持孔壁稳定，防止井孔坍塌掉块外，同时还起着如下作用：

a、有效排除岩粉。通过技术套管来改善钻孔孔径的尺寸要素，保持钻井液上返速度，使其在整个流程中大体不变。

b、减小钻杆与孔壁间的间隙，提高钻具的对中性和稳定性，预防钻孔弯曲和钻具折断。

3、HQ绳索取芯钻具当钻进到龙潭组老山段（P3l2）底部，在施工完B4煤层底板后，应视地层情况，考虑是否将HQ绳索取芯钻具放在孔内作为技术套管使用，以隔离上部煤系地层和不稳定地层，然后再用NQ绳索取芯钻具继续钻进，确保下部地层的顺利施工。