东胜煤田地质钻探钻井工艺的选择
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基 地 和 能 源 投 资 的热 点 地 区 。近 几 年 随 着 能 源 需 求 量 的加 大 ， 炭 煤 地质勘查工 程量增加 ， 根据地质及岩石力 学强度和岩体质量 ， 对钻
表 １东胜煤 田地层分布及岩性描述
机类 型、 钻井结构 、 泥浆 、 钻井技术参 数 、 Ｌ 曲的预防等几方面 钻孑 弯 的合理选择与配置是改进钻探工艺提高钻探效率 的重要手段 。
１地 质 概 况 东胜煤 田为侏罗纪 聚煤盆地 ， 无论 是从 盆地 成因还是 盆地 现存 状态来说 ， 三叠系上统延长￣ （ ３是侏罗纪 聚煤盆地 和含煤地层 的 Ｉ Ｔ， ｔ ） 沉 积 基 底 。在 此 之 上 ， 积 了侏 罗 系 中下 统延 安ｆ （ ｙ、 罗 系 中 沉 ｌ Ｊ２ 侏 ｌ －） 统直罗组 （ ）侏 罗系中统安定组 （ ） 、 白垩 系下统志丹群 （ 。）第 Ｋ 、 四系（ 地层 。侏 罗系中下统延安组（。 是东胜煤 田的含煤地层。 Ｑ） Ｊ ） 地层详细描述如表 １ 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要： 根据 东胜煤田地层岩性特征 ， 对各岩层岩石进行 室内测试 ， 获取 岩石力学强度 及岩体质量指标。据此合理选择 了钻机 、 井 钻 结构、 泥浆 、 钻井技术等参数用于该煤矿钻探施 工， 并提 出了钻探过 程 中预防钻孔弯曲的有效措施 。通过 实践证明 了所取钻探参数合 理， 较普通钻探 效率有 明显的提 高。 关键词 ： 岩石力学强度 ； 岩石质 量； 钻探 参数 ； 钻孔弯曲 位于 内蒙古 自治 区的东胜煤 田是我 国迄今为止发现 的最大煤 田之一 ， 以含煤 面积广 、 炭资源丰富 、 它 煤 煤质优 良、 开采技术条件 简单 、 于大规模 机械化开采而 闻名 中外 ， 适 是我 国的重要能源生产
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５ ２・
科 技 论 坛
东胜煤 田地质钻探 钻井工艺 的选 择
范 国 强 温 玉 娥 ２
（、 １ 内蒙 古 自治 区煤 田地 质 局 １７队 ， １ 内蒙 古 鄂 尔 多斯 ０ ７０ ２ 吉林 省 煤 田地 质 二 。 三勘 探 公 司 ， 林 四 平 １６ ０ ） １０ ０ 、 吉 ３０ ０
２ 岩 石 强 度
表 ２ 东胜煤 田各类岩性岩石力学强度及岩体质量评价表
根据东胜煤 田岩石力学强度试验成果 ， 志丹群 、 安定组 、 直罗组 岩石抗 压强度较低 ， ＜３Ｍ ａ尤其是砾 岩 、 砾粗砂 岩 、 粒砂 均 ０ Ｐ， 含 粗 岩岩石抗压强度值大部分 ＜２ ａ 岩体完整性从差 ～ 完整 ， ０ Ｍｐ ， 较 均 属软弱岩层 。 随着钻孔深度加深 ， 各类岩石抗压强度值 、 抗剪强度值 也 随 之 增 高 ， 其 是 延 安 组 ， 石 强 度 由软 弱 岩 层 一半 坚 硬 岩 层 ， 尤 岩 岩 体完整性从差 ～ 较完整 。尽管在半坚硬岩层 中有部分软弱岩层 ， 但 岩石抗压强度值也在 ２ ～ ９ ａ之间。本 区砂岩类岩石抗压强度较 ０ ２ Ｍｐ 泥岩类岩石抗压强度低 。 总体来讲本区志丹群 、 安定组 、 直罗组岩石 为 软弱岩类 ； 延安 组岩石为软弱岩类 ～半坚硬岩类 ， 且以半坚硬岩 类为主 。各类岩 性岩石力学强度及岩体质量评价见表 ２ 。 ３ 钻 探 参 数 的 选 择 ． 表 ３ Ｔ 一 ０ 、 Ｘ 一 ０ Ａ和 Ｘ ＸＢ １ ０ Ｔ Ｂ １ ０ ６ ０ Ｙ一５型钻机主要技术指标 ３１ 施工 钻 机 类 型 的选 择 ． 根 据 东 胜 煤 田煤 层 赋 存 深 度 、 岩层 物理 力 学性 质 、 构 、 探 成 结 钻 井 目的要求 、 钻井 深度和近几年 在该 区钻探成井经验 ， 对于探煤孔 应 选 择 Ｔ Ｂ １Ｏ 、 Ｔ Ｂ １０ Ａ 和 Ｘ 一５ 型 钻 机 。 Ｔ Ｂ １０ 、 Ｘ 一６０ Ｘ 一００ Ｙ Ｘ 一 ６０ Ｔ Ｂ １Ｏ Ａ和 Ｘ 一５型钻机主要技术指标见表 ３ Ｘ － ０Ｏ Ｙ 。 ３２ 钻 孔 结构 ． 本 区岩 性 主 要 为 各粒 级砂 岩 、 质 泥 岩 、 岩 和煤 ， 石 的 抗 压 砂 泥 岩 强度平均值均小于 ６ ＭＰ ， ０ ａ 属于软弱 一半坚硬岩类 ， 抗扭强度低 ， 易 钻井 液 冲刷消 耗 。所 以下 部基 岩 钻孔采 用外 径 ４１３ ｍ，内径 ） １ｍ ７ ｍｍ的取心钻头 钻进 ， ３ 以加大岩 煤心直径 ， 保证岩煤 心有较 大 抗扭强度和抗 冲刷能力 ， 提高岩煤心的采取 率和完整性 。 ３ ． ３泥浆的选择 ． 若增加“ 双聚” 的用量 ， 可提高泥浆的粘度 ， 防止流 本 区地 层 主 要 由砂 岩 、 质 泥 岩 、 岩 和煤 构 成 ， 岩 多 为 泥 质 适于深孔作业 。ｅ 砂 泥 砂 胶结 ， 较疏松 ， 属于 软弱 ～半坚硬 岩类 ， 遇水 易掉块 ； 泥岩遇水易膨 砂层和破碎层 的坍塌 。 ３４ 钻 进 技 术 参数 的选 择 ． 胀、 崩解。 根据近几年东胜煤 田勘探施 工经验 ， 本区地层选择低固相 ３． ． １钻 压 ４ 泥 浆较 好 。 对 于一定尺寸和类型的硬 质合 金钻 头 ， 钻压与钻头 的承受 面积 低 固相泥 浆主要 由水 、 钠坂 土 、 纯碱 、 中或高粘度 羧 甲基 纤维 如果钻压小于或等于岩石破碎强度 素、 部分水解聚丙 烯腈 和部分水解聚丙烯酰胺配制而成 。该泥浆漏 及切削具切人岩石 的深度有关。 钻头切削具不能切入岩石 ， 只靠摩擦来 获得钻 探进 尺 ， 钻进效率 斗 粘 度 ：４ ２ ｓＡ Ｉ失 水 量 ）０ ～ ４ ｌ动 切 力 ６５ ９×ｌ － ａ 泥 时 ， ２～ ９ ； Ｐ （ １． １ ｍ ； ５ ． ～ Ｏ３ ； Ｐ 低； 如果钻压大于岩石破碎强度时 ， 钻头 切削具切入岩石 ， 钻进效率 皮厚度 ０５ ｒｍ；Ｈ值 ８５ ９ ．ａ Ｐ ０ ． 。低 固相泥浆具备 以下优 点。 ～ ａ固查含量 少 、 ． 相对密度小 、 度低 、 粘 剪切稀 释作用好 ， 提高 高。但 如果钻压太大时 ， 可 会加大钻头阻力和钻具扭矩 ， 降低转速 ， 易 所以 ， 合理选择钻压就非常重要 。 根据东胜煤 钻探效率 。ｂ动切力值大 、 ． 失水量 小 、 泥皮薄而韧性好 、 护壁携砂能 发生钻具扭 断等事故 。 对 １ ｍ 内径 ７ ｒｍ的硬质 ３ ａ 力强 、 润滑性好 、 钻头钻具不粘泥 ， 防止粘 、 卡钻具事故的发生。１ ３ ， 有 田地层 的岩石破碎 强度 ， 于外径 １３ ｍ，
表 １东胜煤 田地层分布及岩性描述
机类 型、 钻井结构 、 泥浆 、 钻井技术参 数 、 Ｌ 曲的预防等几方面 钻孑 弯 的合理选择与配置是改进钻探工艺提高钻探效率 的重要手段 。
１地 质 概 况 东胜煤 田为侏罗纪 聚煤盆地 ， 无论 是从 盆地 成因还是 盆地 现存 状态来说 ， 三叠系上统延长￣ （ ３是侏罗纪 聚煤盆地 和含煤地层 的 Ｉ Ｔ， ｔ ） 沉 积 基 底 。在 此 之 上 ， 积 了侏 罗 系 中下 统延 安ｆ （ ｙ、 罗 系 中 沉 ｌ Ｊ２ 侏 ｌ －） 统直罗组 （ ）侏 罗系中统安定组 （ ） 、 白垩 系下统志丹群 （ 。）第 Ｋ 、 四系（ 地层 。侏 罗系中下统延安组（。 是东胜煤 田的含煤地层。 Ｑ） Ｊ ） 地层详细描述如表 １ 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要： 根据 东胜煤田地层岩性特征 ， 对各岩层岩石进行 室内测试 ， 获取 岩石力学强度 及岩体质量指标。据此合理选择 了钻机 、 井 钻 结构、 泥浆 、 钻井技术等参数用于该煤矿钻探施 工， 并提 出了钻探过 程 中预防钻孔弯曲的有效措施 。通过 实践证明 了所取钻探参数合 理， 较普通钻探 效率有 明显的提 高。 关键词 ： 岩石力学强度 ； 岩石质 量； 钻探 参数 ； 钻孔弯曲 位于 内蒙古 自治 区的东胜煤 田是我 国迄今为止发现 的最大煤 田之一 ， 以含煤 面积广 、 炭资源丰富 、 它 煤 煤质优 良、 开采技术条件 简单 、 于大规模 机械化开采而 闻名 中外 ， 适 是我 国的重要能源生产
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５ ２・
科 技 论 坛
东胜煤 田地质钻探 钻井工艺 的选 择
范 国 强 温 玉 娥 ２
（、 １ 内蒙 古 自治 区煤 田地 质 局 １７队 ， １ 内蒙 古 鄂 尔 多斯 ０ ７０ ２ 吉林 省 煤 田地 质 二 。 三勘 探 公 司 ， 林 四 平 １６ ０ ） １０ ０ 、 吉 ３０ ０
２ 岩 石 强 度
表 ２ 东胜煤 田各类岩性岩石力学强度及岩体质量评价表
根据东胜煤 田岩石力学强度试验成果 ， 志丹群 、 安定组 、 直罗组 岩石抗 压强度较低 ， ＜３Ｍ ａ尤其是砾 岩 、 砾粗砂 岩 、 粒砂 均 ０ Ｐ， 含 粗 岩岩石抗压强度值大部分 ＜２ ａ 岩体完整性从差 ～ 完整 ， ０ Ｍｐ ， 较 均 属软弱岩层 。 随着钻孔深度加深 ， 各类岩石抗压强度值 、 抗剪强度值 也 随 之 增 高 ， 其 是 延 安 组 ， 石 强 度 由软 弱 岩 层 一半 坚 硬 岩 层 ， 尤 岩 岩 体完整性从差 ～ 较完整 。尽管在半坚硬岩层 中有部分软弱岩层 ， 但 岩石抗压强度值也在 ２ ～ ９ ａ之间。本 区砂岩类岩石抗压强度较 ０ ２ Ｍｐ 泥岩类岩石抗压强度低 。 总体来讲本区志丹群 、 安定组 、 直罗组岩石 为 软弱岩类 ； 延安 组岩石为软弱岩类 ～半坚硬岩类 ， 且以半坚硬岩 类为主 。各类岩 性岩石力学强度及岩体质量评价见表 ２ 。 ３ 钻 探 参 数 的 选 择 ． 表 ３ Ｔ 一 ０ 、 Ｘ 一 ０ Ａ和 Ｘ ＸＢ １ ０ Ｔ Ｂ １ ０ ６ ０ Ｙ一５型钻机主要技术指标 ３１ 施工 钻 机 类 型 的选 择 ． 根 据 东 胜 煤 田煤 层 赋 存 深 度 、 岩层 物理 力 学性 质 、 构 、 探 成 结 钻 井 目的要求 、 钻井 深度和近几年 在该 区钻探成井经验 ， 对于探煤孔 应 选 择 Ｔ Ｂ １Ｏ 、 Ｔ Ｂ １０ Ａ 和 Ｘ 一５ 型 钻 机 。 Ｔ Ｂ １０ 、 Ｘ 一６０ Ｘ 一００ Ｙ Ｘ 一 ６０ Ｔ Ｂ １Ｏ Ａ和 Ｘ 一５型钻机主要技术指标见表 ３ Ｘ － ０Ｏ Ｙ 。 ３２ 钻 孔 结构 ． 本 区岩 性 主 要 为 各粒 级砂 岩 、 质 泥 岩 、 岩 和煤 ， 石 的 抗 压 砂 泥 岩 强度平均值均小于 ６ ＭＰ ， ０ ａ 属于软弱 一半坚硬岩类 ， 抗扭强度低 ， 易 钻井 液 冲刷消 耗 。所 以下 部基 岩 钻孔采 用外 径 ４１３ ｍ，内径 ） １ｍ ７ ｍｍ的取心钻头 钻进 ， ３ 以加大岩 煤心直径 ， 保证岩煤 心有较 大 抗扭强度和抗 冲刷能力 ， 提高岩煤心的采取 率和完整性 。 ３ ． ３泥浆的选择 ． 若增加“ 双聚” 的用量 ， 可提高泥浆的粘度 ， 防止流 本 区地 层 主 要 由砂 岩 、 质 泥 岩 、 岩 和煤 构 成 ， 岩 多 为 泥 质 适于深孔作业 。ｅ 砂 泥 砂 胶结 ， 较疏松 ， 属于 软弱 ～半坚硬 岩类 ， 遇水 易掉块 ； 泥岩遇水易膨 砂层和破碎层 的坍塌 。 ３４ 钻 进 技 术 参数 的选 择 ． 胀、 崩解。 根据近几年东胜煤 田勘探施 工经验 ， 本区地层选择低固相 ３． ． １钻 压 ４ 泥 浆较 好 。 对 于一定尺寸和类型的硬 质合 金钻 头 ， 钻压与钻头 的承受 面积 低 固相泥 浆主要 由水 、 钠坂 土 、 纯碱 、 中或高粘度 羧 甲基 纤维 如果钻压小于或等于岩石破碎强度 素、 部分水解聚丙 烯腈 和部分水解聚丙烯酰胺配制而成 。该泥浆漏 及切削具切人岩石 的深度有关。 钻头切削具不能切入岩石 ， 只靠摩擦来 获得钻 探进 尺 ， 钻进效率 斗 粘 度 ：４ ２ ｓＡ Ｉ失 水 量 ）０ ～ ４ ｌ动 切 力 ６５ ９×ｌ － ａ 泥 时 ， ２～ ９ ； Ｐ （ １． １ ｍ ； ５ ． ～ Ｏ３ ； Ｐ 低； 如果钻压大于岩石破碎强度时 ， 钻头 切削具切入岩石 ， 钻进效率 皮厚度 ０５ ｒｍ；Ｈ值 ８５ ９ ．ａ Ｐ ０ ． 。低 固相泥浆具备 以下优 点。 ～ ａ固查含量 少 、 ． 相对密度小 、 度低 、 粘 剪切稀 释作用好 ， 提高 高。但 如果钻压太大时 ， 可 会加大钻头阻力和钻具扭矩 ， 降低转速 ， 易 所以 ， 合理选择钻压就非常重要 。 根据东胜煤 钻探效率 。ｂ动切力值大 、 ． 失水量 小 、 泥皮薄而韧性好 、 护壁携砂能 发生钻具扭 断等事故 。 对 １ ｍ 内径 ７ ｒｍ的硬质 ３ ａ 力强 、 润滑性好 、 钻头钻具不粘泥 ， 防止粘 、 卡钻具事故的发生。１ ３ ， 有 田地层 的岩石破碎 强度 ， 于外径 １３ ｍ，