深孔钻井施工技术探讨

深孔钻井施工技术探讨

随着我国经济的发展，对煤炭资源的需求量也不断增加，中深层煤炭资源也逐渐进入开采范围，特别是千米竖井的建立，使深层煤碳资源开采成为现实，同时也增加了深层煤田勘探工作量，深孔的数量越来越多，施工难度也越来越大；在深孔钻进过程中，一旦在钻孔下部出现孔内事故，往往处理周期长，处理难度大，甚至无法处理，造成施工钻机方损失惨重。为预防孔内事故的发生，文章总结介绍了深孔钻进的几点注意事项。

标签：深孔钻进；泥浆；防止孔斜

在煤田地质钻探中，孔深超过1000米的钻孔就叫做深孔。在深孔钻进过程中，快速安全的完成钻孔的最基本技术措施是提高纯钻进时间，增加钻头进尺，管理好泥浆，加强孔壁维护，防止孔内事故发生，实现安全优质钻机。现在主要从以下几个方面讨论如何实现安全优质钻进：

1 从设计入手，简化钻孔结构，合理使用钻具组合及钻头

1.1 在钻孔施工设计时，深孔的结构设计，要力求简单

开孔钻过卵砾石层，风化岩层等覆盖层到达基岩后，就下直径Φ146或Φ168套管，作为井口管，井口管使用反丝螺纹连接，以防在钻进中被钻具打脱扣；一般孔径选在Φ110-91毫米，然后力争一口径钻到底。钻孔结构简单，可以使泥浆冲洗液上升速度均匀，减少流速的变化，避免在换径时发生孔斜，有利于保护井壁，加速岩粉排除。

1.2 在设备配置方面要合理，钻机提升能力不仅要满足工作能力，而且保留一定的安全系数；要配备变量泥浆泵；钻具组合要合理，做到孔外加压和孔内加压相结合；孔外加压要适当，以防在钻孔发生偏斜，跑方位；钻头使用上，除了注意根据岩层的特点选用不同钻头外，深孔主要注意钻头的合金或PDC复合片的焊接质量，力求钻头的里外口出刃一致；在钻头型式选择时，要注意耐磨，增加孔底工作时间，可以有利于提高钻进效率。

2 加强泥浆管理，充分发挥泥浆护壁防塌的作用，是深孔钻进中特别重要，特别关键的问题；深孔钻进中经常出现砂砾岩卡、埋、烧钻具等事故，除操作不当等原因外，关键问题是没有管理好泥浆。实践证明，泥浆用的好，深孔可以不下或少下套管，一径安全到终孔。

2.1 泥浆冲洗液的循环系统

深孔钻进时，泥浆沉淀池也可根据现场的地形条件而定，使用大沉淀池，存储泥浆方便，掏泥浆的间隔时间长，但是循环槽的长度不得少于15米，有一定坡度适合流淌，每隔1.5-2米应设置一块挡泥板，同时在钻进过程中有工作人员

打捞岩粉，可以15-20天清理一次沉淀池，这样既保证了泥浆质量，有减少了消耗。

2.2 检查泥浆质量，调整泥浆性能

在深孔钻进时，为了使泥浆性能更适合所钻岩层，每班都应检查泥浆质量，检查内容主要是泥浆粘度，相对密度，含砂量，失水量等，发现泥浆性能不符合所钻岩层要求时，应立即进行调整。冲积层钻进要求泥浆粘度在22-25S，相对密度1.1-1.2，含砂量不超过5%，失水量不大于20cm3/30min，冲积层过后一直到800米左右，泥浆粘度22-30S相对密度1.12-1.15，含砂量不大于5%失水量不大于25 cm3/30min，800米以上时，控制粘度35-50S，相对密度1.1-1.12含砂量不大于5%失水量不大于20-25cm3/30min。

深孔钻进经常碰到页岩层，造浆能力强，泥浆粘度增加很快，因此注意降低泥浆的失水性。为了防止在页岩层钻进时，岩层吸水膨胀，不稳定而坍塌，在泥浆中应当加入2-3%氯化钙，使其渗入页岩内形成钙化。为了保持钻孔壁受压平衡。

2.3 勤捞岩粉，注意补充，更换泥浆

为了保持泥浆的性能良好，每个班都应清捞循环槽内的岩粉，并根据泥浆使用时间，钻进的岩层以及泥浆性能变化，及时更换和补充新泥浆。在冲积层钻进时，因岩产生岩粉较多，泥浆性能变化较大，要勤捞岩粉，发现泥浆性能变化或有消耗应立即补充；如发现岩粉过多或泥浆性能完全变坏，则应彻底更换。特别是钻过冲积层进入基岩，最好全部更换泥浆后在钻进。

2.4 要储备一定数量的泥浆

在深孔钻进时，为保持连续钻进，钻场附近应有5-10m3的泥浆作为备用，已备调整更换，特别是在有漏失泥浆的可能时，应更多储备一些，以保持连续钻进。

3 保持钻孔垂直，防止孔斜

保持钻孔垂直，是保证钻孔正常钻进特别是深孔钻进的重要措施。钻孔略有偏斜，在浅孔问题不大，如果是深孔，钻孔越深，歪斜度越大，甚至无法钻进或打不到设计层位，使钻孔报废，钻井孔斜过大，不仅影响勘探成果，也会加剧钻具的磨损，极易造成钻具折断事故，事故一旦发生，处理也很困难，往往放弃处理重新开孔，所以深孔钻进要注意孔斜，以减少事故，提高效率，保证安全生产。

4 深孔钻进粗径钻具用厚皮短管

深孔钻进时，岩心管上部加500-1000毫米长的厚壁钢管，壁厚取8-10毫米，螺纹高度取1.5-2毫米，厚壁管的主要作用是防止岩心管上部丝扣磨偏，岩心管

丝扣随着钻具回转不自行拧劲，不脱扣，防止岩心管断脱事故。

5 深孔钻进操作上应注意的几个问题

5.1 严格实行钻具检查制度

为防止折断和钻具脱落，深孔钻进更需要严格检查钻具。为此每天的第二班上钻具时，用卡尺对钻具进行详细检查。检查的主要内容是钻具磨损程度，弯曲程度，丝扣连接是否紧密，密封是否完整等，凡不符合规格的钻具不得下入孔内。在检查钻具时，应特别注意；目前每天使用的Φ50，Φ63.5，Φ68锁接手的抗拉强度，抗扭强度都是按照千米钻孔的要求设计的。为防止深孔钻杆撸扣，脱扣事故的发生，深孔钻进时，锁接头对上口后，再拧两扣半以上，增大预紧力，才能使用，否则更换接手。

5.2 开半车钻进

为防止孔内突然产生较大阻力，导致转速减慢过快，拧断钻具；深孔钻进时，开半车钻进做到随时都要快速停车的准备。发现有异状及时提升窜动，如不能消除钻具在孔内的遇阻停止回转现象，则应该提升钻具，不强行开车钻进，以防拧断钻杆。

5.3 在深孔钻机卵石层时，如果卵石块度较大，不准用快速，保持中低速钻进。

5.4 钻孔深，就要适当提高泵压，以补充泥浆在流动过程中的压力损失，快速排出岩粉；为了防止水泵超负荷工作引发机械故障，可以通过用小口径缸套，适当减小泵量，提高泵压，减少水泵机械故障引起的事故。

6 结束语

通过全面解析深孔钻进过程中钻孔设计，泥浆调整，钻探工艺，钻具组合，设备操作，物探检测等因素对钻孔质量的影响，总结了在实际钻井施工过程中一些经验和关键点，对经常可能出现的事故，提出解决思路和处理方法，达到钻出更深更优质钻孔的目的。