八面通地区煤炭普查地层漏失原因及处理

八面通地区煤炭普查地层漏失原因及处理

史学伟

史学伟（黑龙江省第一地质勘察院，黑龙江牡丹江157011）

摘要：简述了八面通地区矿区的概况，重点分析煤炭普查地层漏失的原因，并提出施工中的采取的措施。

关键词：八面通地区；煤炭普查地层漏失；原因；措施

1矿区概况

八面通地区煤炭普查是省级资源补偿费项目，位于黑龙江省穆棱县城西北方向20km处，河西乡一带，属低山丘陵地带，地形起伏较大。设计的钻孔均为直孔，孔深400~1000ｍ。由黑龙江省第一地质勘察院负责勘查，该矿区对技术要求很高，要求岩心采取率90%以上，矿心采取率95%以上，钻孔弯曲率控制在5/1000。截止到2009年末，已完成钻孔11个，钻探工作量7094ｍ。2010年又设计钻探工作量5000ｍ，设计钻孔深度一般在400~1000ｍ，由于钻孔深度大（最深达1002ｍ），终孔直径大，钻孔的防斜、测斜、岩心采取率都存在难度，但由于该矿区的地质条件、水文条件复杂性和特殊性，地层漏失问题成了困扰该矿区的最大难题。工程技术人员通过几年来的实践和探索。找到了地层漏失的原因和解决问题的办法，为以后的施工提供了保证。

1.1施工设备

根据不同的钻孔深度选用不同的钻探设备

1.2冲洗液

开孔阶段采用山东产普通膨润土泥浆钻进，换用S96mm金刚石绳索取心钻进后使用PAM无固相泥浆作为冲洗液。

1.3施工工艺

开孔采用ф150mm钻头钻进至第四系及强风化地层后，下入ф146mm套管，改用ф130mm钻头钻进至比较完整基岩后，下入ф127mm套管，然后换用S96mm金刚石绳索取心钻头钻进至终孔。

2地层漏失原因

2.1地层原因

该矿区地质条件复杂，属沉积岩地层，泥岩、砂岩、凝灰岩等交替出现，层位变化非常快，有时一米之内就会出现几种岩性的情况。钻遇的主要地层为：0~8ｍ为第四系，现代河流冲击砂堆积层。8~209.6ｍ为灰黑色泥质粉砂岩，灰色中粒长石砂岩，粉砂结构，快状构造，泥质约占15%，岩石比较破碎。可钻性7~8级，常遇10~50ｍ破碎带，漏失现象严重，有时轻微坍塌。209.6~700ｍ，以灰绿色凝灰岩，灰黑色泥质粉砂岩，灰色细粒长石砂岩为主，构造擦痕面较多、裂隙发育，其中435.2~436.35ｍ、474.3~475.32ｍ和588~600ｍ处见多层煤。

（1）钻进第四系覆盖层时，由于岩石较破碎，最容易发生泥浆漏失。

（2）在泥质砂岩地层钻进时，由于岩石颗粒比较大，胶结性差、夹泥等原因造成泥浆漏失严重。

（3）在构造擦痕面较多、裂隙发育地层钻进时，冲洗液会随着泥浆泵的压力进入到地层，造成漏失。

（4）在泥岩砂岩互层钻进时，在穿过泥岩进入砂岩的一瞬间发生漏失，主要原因是岩层之间存在一定程度的裂隙。

2.2工艺原因

冲洗液量过大、泵压太高及频繁的上下钻具对孔壁的冲刷、破坏程度不可低估。

3施工中的采取的措施

该矿区施工中的最大难点在于孔内冲洗液漏失严重，经常发生掉块、坍塌现象，致使钻进阻力大，钻杆易折断，辅助时间增多，效率低下等等情况。以前的施工中一直采用捣泥球，水泥封堵，套管隔离等方法，但由于该矿区地层条件复杂，裂隙发育，漏失层位多等原因一般效果不明显，既浪费了材料、提高了成本，又耗费了大量的时间。

首先我们分析该矿区的漏失主要原因是砂岩地层多，地层变化快，可以说钻遇到砂岩层就发生冲洗液漏失。其二是漏失层位深，漏失量大，采用传统的方法效率太低，效果还不明显。

为了解决这一难题，钻探生产技术人员经研究决定，选用即将施工的ZK23-2孔进行实验。

2009年8月4日，该矿区ZK23-2孔开钻，该孔设计孔深700ｍ，选用XY-44型钻机施工。用ф150mm钻头开孔至30ｍ处下入ф146mm套管后，ф130mm钻头钻进至68ｍ见完整基岩下入ф127mm套管。换用PAM无固相泥浆，S96mm金刚石绳索取心钻头钻进至90ｍ发现漏失严重，采用投泥球的办法无效后，顶漏钻进至95ｍ，然后扩孔下入ф127mm套管，PAM无固相泥浆循环正常。继续钻进至125ｍ冲洗液全部漏失，马上用100ｍ测绳测量水位没有测到。根据以往经验分析，下部肯定还有漏失层，而且不止一处，水泥封堵及套管隔离的方法只能解一时之需，不能从根本上解决问题，经过认真考虑，用准备好的粘土20kg，锯末20kg，水泥10kg，白灰10kg用水搅拌成粘糊状，从孔口钻杆内直接倒入，倒满后对上主动钻杆开泵循环，不到一分钟泵压急剧升高，马上开动钻机慢慢回转，几分钟后泥浆返出，但是很快消失，此时判断孔内裂隙比较大可能不止一处，决定加大堵漏材料中锯末含量至30kg，循环一小时后正常，投入内管开始钻进。在此后的钻进中又多次遇到漏失情况，都采用上述方法处理，效果非常好。该孔于2009年9月3日钻进至683米用时31天顺利终孔。

4操作过程中的注意事项

4.1开孔钻进下完套管后，可以提前浸泡好粘土、锯末等材料。发现漏失马上提出内管，加入适量水泥、白灰倒入孔内即可，节约了时间。

4.2循环初期泵压一般比较高，可在倒入堵漏材料前提出2根钻杆，正常循环后再开动钻机，慢扫到底。

4.3上部地层（100ｍ内）尽量下入套管封堵，因为一般上部地层裂隙都比较发育漏失量大，采用套管隔离的方法比较有效。

4.4起下钻具过程中操作要平稳，尽量减少钻具对孔壁的抽吸作用，钻杆连接处要缠线，避免冲洗液漏失冲刷孔壁。

4.5堵漏成功后，如果发现孔内泥浆密度太高或泵压过高应用PAM无固相泥浆替换。

4.6采用合理的钻进参数，进尺应控制平稳，严禁忽快忽慢。