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时间:2018-10-27
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1、新庄孜矿大口径瓦斯抽采钻井如何过煤层采空区技术探析摘要:淮南矿业集团新庄孜煤矿始建于1947年5月,是淮南矿业集团现今唯一在开采的建国前矿井,其开采历史悠久,采空区条件复杂,给后期地质补勘、地面卸压瓦斯抽采等钻孔施工带来一定困难。文章总结了过采空区大口径瓦斯抽采钻井施工技术,弥补了国内大口径钻井过采空区技术空白。关键词:大口径钻井;采空区;瓦斯抽采1概况淮南矿业集团新庄孜煤矿为高瓦斯矿井,并有煤与瓦斯突出危险。随着矿井的延深,该矿原有的瓦斯抽采孔抽采能力难以满足安全生产的需要,也不能实现瓦斯分源抽采的目标,故决定在新庄孜新淮工广内施工一口大口径瓦斯抽采钻井。该井在新工
2、广福利楼的正北处,位于F10-5断层下盘,地层产状变化大,倾角14°〜22°,地质构造复杂,将穿过D20煤采空区。2钻井情况2.1开、竣工日期本井2011年11月10日开工,2012年8月27日竣工。2.2钻井结构为确保钻井穿过回填层、第四纪松散层、风化基岩及D20煤层采空区等复杂地层,保证钻井安全施工到位,钻井设计了三路套管施工的技术方案:第一路套管封闭回填层、第四纪黄土层、基岩风氧化带。第二路套管封闭D20煤层采空区。第三路套管为?令J630X18mm的无缝钢管做工作管。实际钻井结构如下:一开:0〜68m,井径?分J1400mm,下入?令Jl220mmXl6mm螺
3、旋焊管。二开:68〜178m,井径?令J1150mm,其中0〜106m下入?令J950mmX16mm螺旋焊管,106〜178m下入?^J950mmX18mm螺旋焊管。三开I78〜576.67m,井径?^J860mm,0〜576.67m下入?令J630mmXl8mm工作套管。576.678〜588m,阶梯状裸井,做沉淀池用。3钻井过采空区难题(1)钻井口径大。为保证钻井三开能顺利施工,二开即过采空区井径设计为?准1150mm,这就为过采空区增加了难度,目前国内尚无此类大口径钻井过采空区技术经验借鉴。(2)采空区易垮井。该区D20煤已于2002〜2004年回采,由于煤层顶
4、板上覆砂岩较厚,虽已沉降较长时间,但采空区内并未充填实在(后期钻井录像也证实),钻井经过时将会出现垮井现象甚至出现掉钻、卡钻、埋钻事故。(3)采空区不易封堵。由于采空区面积较大,与小井井巷沟通情况不明,钻井时浆液全漏并伴有掉钻现象,故封堵采空区难度很大,绝非一般注浆堵漏手段就能凑效。4钻井过采空区4.1见采空区情况钻井施工至138.498〜140m时耗浆量增大,至146.52m时别车严重,井内突然不上水,10秒后上水,至149.32m时井内全漏,有0.4m掉钻现象,提钻有劲,继续施工至150.6m时,垮井至149.32m,至此认定采空区顶界为149.32m。4.2采空
5、区封闭堵漏方法本次过采空区共进行了11次封堵工作,采取先投骨料(投骨料原则超过采空区顶界)再钻至井底进行注浆(单液水泥浆或速凝水泥浆)的方法,并多次重复以上工作,封堵过程中辅以水位测量及孔内摄像进行效果检测。2012.2.13日经第八次注浆后准备第九次注浆投骨料时水位上升至7m,停投骨料水位下降,说明注浆工作已取得实质性进展。第九次注浆后,水位保持在10m左右,于是用?准311mm钻头往下钻进,至161.80m出现浆液漏失现象(采空区底界为153m)。强行钻进至164m后于2月19日、21日分别进行了第十次、十一次注浆,均填黄砂、注速凝水泥浆。候凝结束后采用边钻边扩的
6、方法一直施工至191m井内都正常上水,说明采空区已成功封闭。采空区封闭情况见表1。4.3护采空区套管下置及固管情况结合钻探及测井资料,经研究决定护采空区套管下置深度为178nu3月9日开始下管,3月10日下管结束,其中0〜106m下入?准950mmX16mm螺旋焊管,106〜178m下入?准950mmX18mm螺旋焊管。3月11日进行固管工作,当水泥浆返深约40m时采空区被压开,直到最后井口未见返水,采空区以上浆液全部漏失,此次共用水泥99.79T,研究决定用?准50mm钻杆在套管外环进行补注。3月13日第一次补注深度为111.46m,水泥用量15T加水坡璃lm3o3
7、月14日探水泥浆面为112m,下钻至99m进行第二次补注,水泥用量15T。3月15日探水泥浆面为75m,下钻至74.5m进行第三次补注,水泥用量26T,砂子7.5T。3月16日探水泥浆面为10.5m,下钻至10m第四次补注,水泥用量5T,砂子0.75T,孔口返浆。5结束语新庄孜矿大口径瓦斯井顺利完成三开钻进及固井,三开固井采用的是石油固井技术,固井过程高压高流量均未压穿采空区地层,直至固井完工钻井均未出现异常。本次大口径钻进顺利过采空区取得以下几点认识:(1)充分认识到钻井过采空区的难度,从技术设计源头预留钻井口径及套管壁厚系数,以防过采空区意外事故
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