lg植物膠無(wú)固相沖洗液在富煤二礦906號(hào)孔的應(yīng)用

1、2 0 1 1 年第 3 8 卷第 2 期 探礦工程 ( 巖土鉆掘工程)1 9L G植物膠無(wú) 同相沖洗液在富煤二礦 9 0 6號(hào)孔的應(yīng) 用 羅冠 平 ( 福建省 1 2 1 地質(zhì)大 隊(duì)， 福建 龍巖 3 6 4 0 2 1 )摘 要 ： 云南富源 縣大河富煤二礦礦區(qū)地層復(fù)雜 ， 上 部 永寧鎮(zhèn)組 厚層灰?guī)r 破碎 、 掉塊 、 漏水嚴(yán) 重 ， 并 有溶洞發(fā) 育 ， 下 部煤 系地層 多為泥巖 、 泥質(zhì)粉砂巖 、 炭質(zhì)泥巖等水敏性 強(qiáng) 的

2、地 層。在鉆進(jìn)過(guò) 程 中易造 成水化膨脹 、 縮徑 、 坍塌 等問(wèn) 題 ， 增加 j ， 護(hù)壁 的難度。針對(duì)該礦區(qū)的地層 特征 ， 采用 L G植物 膠無(wú) 崮相 沖洗 液頂漏鉆進(jìn) ， 成功地 穿越 r6m厚粉 煤 ， 末發(fā)生坍塌 ， 取得 了較好 的護(hù)壁效果 ， 而且 比較經(jīng) 濟(jì) 、 安全 、 快速地完 成 了鉆孔 ， 為今后 施 _ 廠 類(lèi) 似鉆孔取得 了寶 貴 的 經(jīng)驗(yàn) 。關(guān)鍵詞 ： 煤 田鉆探 ； L G植物膠無(wú) 固相 沖洗液 ；

3、 頂漏鉆進(jìn) 中 圖 分 類(lèi) 號(hào) ： P 6 3 4 ． 6文 獻(xiàn)標(biāo) 識(shí)碼 ： A文 章 編 號(hào) ： 1 6 7 2— 7 4 2 8 ( 2 0 1 1 ) 0 2— 0 0 1 9— 0 4Us eo fS o l i d — f r e eDr i l l i n gFl u i dwi t hLG P l a n tCo l l o i di nDr il l i n gW e l l9 0 6a tt h eS e c o n

4、 dCo a lM i n ei nF u y u a nC o u n t y ／ L U OG u a n - p i n g ( T h e1 2 1C o a l f i e l dB r i g a d eo fF u j i a nP r o v i n c e ， L o n g y a nF u j i a n3 6 4 0 2 1 ， C h i n a )A b s t r a c t ：T h eg e o l o

5、 g i c a lc o n d i t i o n sa r ev e r yc o mp l e xa tt h eS e c o n dC o a lMi n ei nF u y u a nCo u n t y， Yu n n a n： t h eu p p e rt h i c kl a y e ro fl i me s t o n eo ft h eYo n g n i n gT o wng r o u pi sb r o

6、k e nwi t hf a l l i n gs t o n e sa n ds e r i o u sl e a k s ，a n dc a v i t i e sa r ea l s od e v e l —o p e d；wh i l et h el o w e rc o a ls t r a t u mc o n s i s t i n gmo s t l yo fwa t e rs e n s i t i v ef o r

7、ma t i o n，s u c ha smu d s t o n e，mu d d ys i l t s t o n e ，c a r —b o n a c e o u sn md s t o n e ，i ss u s c e p t i b l et oh y d r a t ee x p a n s i o n，c o n t r a c t i o n，a n dc o l l a p s e ，i n c r e a s i

8、 n gt h ed i f ic u l t yi nb o r e h o ] ew a l lp r o t e c t i o n ．T a k i n gt h e s ef a c t o r si n t oa c c o u n t ，as o l i d — f r e ed r il l i n gf l u i dw i t hL Gp l a n tc o l l o i di su s e dt od r i

9、l lt h r o u g ha6 mt h i c kc o a lw i t h o u tc o l l a p s ea g a i n s tc i r c u l a t i o nl o s s ，l e a d i n gt og o o dp r o t e c t i o n，a n de c o n o mi c a l ，s a f e ，a n df a s tc o mp l e —t i o no ft

10、h ewe l 1 ．Ke ywo r d s ：c o a lf i e l dd r i l l i n g ；s o l i d · f r e ed r il l i n gf l u i dwi t hL Gp l a n tc o l l o i d；d r il l i n ga g a i n s tc i r c u l a t i o nl o s s1概況 富煤二礦位于云南省曲靖市富源縣境 內(nèi)， 南北 長(zhǎng)

11、 2 3 ． 5 0k m， 東 西 寬約 9k m， 礦 區(qū) 總 面 積 為 9 4 ． 4 6k m， 海拔 標(biāo)高 1 7 5 0～2 2 7 2I n ， 相 對(duì) 高 差 5 2 2m。礦 區(qū)地質(zhì)構(gòu) 造較 復(fù)雜 ， 地表 多 溝壑 ， 9 0 6號(hào) 孔 地層 傾 角 在 1 0 。～ 2 0 。 之 間 。1 ． 1鉆探 施工 中遇 到的 主要 巖層 ( 1 ) 關(guān) 嶺組一 段 ： 紫紅 、 紫 灰 、 灰 綠 色粉 砂 巖 、

12、細(xì) 砂 巖 、 泥質(zhì) 粉砂 巖及 粉砂質(zhì) 泥巖 與泥灰 巖互層 ；( 2 ) 永 寧鎮(zhèn) 組 ： 此 組 分 為 3段 ， 其 中第 一 、 第 三 段為灰?guī)r ， 破碎 ， 漏水嚴(yán)重 ， 第二段 以紅褐色粉砂質(zhì) 泥巖 為 主 ， 夾泥質(zhì) 粉砂 巖 ， 有 一 斷層 ， 厚 度 大 約在 8 0m左右 ， 遇 水后結(jié) 構(gòu)變 松散 ；( 3 ) 飛仙關(guān)組 ： 此組 分為 4段 ， 以紫紅色粉砂 巖 、 泥質(zhì)粉 砂巖 、 泥巖 為 主 ， 頂

13、部 和 底部 含 大 量 蠕 蟲(chóng) 狀 方解 石 ， 其 中 8 6 4m有一 斷層 ；( 4 ) 卡 以 頭組 ： 灰 綠 色 泥 質(zhì) 粉 砂 巖 、 粉 砂 巖 為 主 ， 孔深 1 1 8 0～1 2 4 0m破 碎 ；( 5 ) 長(zhǎng)興組 ： 主采煤層一層 ， 煤較薄， 塊煤 ；( 6 ) 龍 潭 組 ： 該 層 有 主 采煤 層 5層 ， 煤較 厚 ， 1 3號(hào) 煤達(dá) 6I n， 以 粉煤 為 主 ， 煤 層 頂 底 板 多 為泥

14、 巖 、 炭 質(zhì) 泥巖 ， 易水化 膨脹 、 縮徑 、 坍塌 。1 ． 2 施 工 中遇 到 的主要 問(wèn)題 ( 1 ) 漏 失孔 段 多 且 深 ， 套 管 隔 離 困難 。根 據(jù) 施 工記 錄 ， 在孑 L 深 4 0 0l ' I 1 后仍 有 5處較 大漏失孑 L 段 ， 其 中最深一處在 1 2 0 5 — 1 2 3 0m孔段 ， 所以全孔近乎都 是頂漏鉆進(jìn)。為了確保鉆孔安全 ， 常用鋸末 、 棉籽 、黃 豆 、 海

15、帶等惰 性 材料 進(jìn) 行堵 漏 ， 以求 得 少量 返 漿 ，在較 嚴(yán)重 漏失孔 段 ， 1 天要 堵漏 多次 。( 2 ) 遇 到構(gòu) 造 破 碎 地 層 時(shí) ， 由 于泥 漿 的 沖刷 和 上下鉆具的抽吸作用 ， 孔壁易垮坍 ， 形成“ 大肚子” ，鉆進(jìn)過(guò)程中容易發(fā)生鉆桿折斷事故 。( 3 ) 粉煤取心困難 ， 粉煤層厚易垮塌。29 0 6號(hào)孔 的基本 情 況 2 ． 1 施 工 日期 該 孑 L 設(shè)計(jì) 深度 為 1 3 3 0m，

16、自 2 0 0 9年 2月 2 3日開(kāi)孔 ， 于 2 0 0 9年 5月 2 7日終 孔 ， 除 去 中間非作 業(yè) 等 收稿 日期 ： 2 0 1 0— 0 7— 2 8作者簡(jiǎn)介 ： 羅平( 1 9 8 4 一) ， 爿 ( 漢族) ， 福建龍巖人 ， 福建 省 1 2 1 地質(zhì)大隊(duì)項(xiàng) 目經(jīng)理 ， 勘查技 術(shù)與 [ 程專(zhuān)業(yè) ， 從事鉆探施 工技術(shù)與 管理 工作 福建省龍巖 市新羅 區(qū)曾溪鎮(zhèn) 中粉路 3 5號(hào) ， l g p l 2 1

17、@1 3 9 ． C O n l 。2 0 1 1 年第 3 8 卷第 2 期 探礦工程( 巖土鉆掘工程 )2 1采用 3 種配方的無(wú)固相沖洗液進(jìn)行護(hù)壁 。上部孔段 0～ 6 0 0m， 采用 P H P一潤(rùn)滑 型無(wú) 固相 沖洗液 ； 中部 較 破碎 、 坍塌較嚴(yán)重孑 L 段用 L G植物膠無(wú)固相沖洗液；下部 煤 系地 層 選 用 增 效 型 L G 植 物 膠 無(wú) 固相 沖 洗 液 。5 ． 1P H P 一 潤(rùn)滑型無(wú)固相沖洗液 5

18、 ． 1 ． 1特點(diǎn) 粘度較 低 ， 流 變 、 潤(rùn) 滑性 能好 ， 便 于 開(kāi)高轉(zhuǎn) 速 ， 提 高鉆 效 ， 搶進(jìn) 尺 。5 ． 1 ． 2 配方 1m清水 +1k gP H P+ 2 ． 5k g潤(rùn) 滑 劑 + 2 ． 5k g護(hù)壁 劑 。5 ． 1 ． 3 性能指標(biāo) 粘度 1 6～1 8S ， 密 度 1 ． 0 0 5g ／ c m， 潤(rùn) 滑 系 數(shù) 0 ． 0 8 。由于組成 的純高分子聚合物溶液無(wú)固相沖洗 液不易形成泥皮 ，

19、 壓力稍高聚合物溶液就會(huì)透過(guò)實(shí) 驗(yàn)濾紙 ， 無(wú)法 獲得 真 實(shí) 失水 量 ， 因此 ， 根 據(jù) 無(wú) 固相 沖 洗液試 驗(yàn)常 用 的推薦 方 法 ， 采 用 “ 標(biāo) 準(zhǔn) 條件 下 ， 一個(gè) 大氣壓 ， 3 0m i n ” 的條件測(cè)得失水量 1 0m L ／ 3 0m i n 。5 ． 2L G植 物膠無(wú) 固相 沖洗 液 5 ． 2 ． 1特點(diǎn) 粘 度一般 ， 潤(rùn) 滑性 能好 ， 失 水 量小 ， 可 以開(kāi) 啟 較 高轉(zhuǎn)速 的 同時(shí)起到

20、良好 的護(hù)壁效 果 。5 ． 2 ． 2 配 方 1m清水 + 1k gP H P+ 2 ． 5k g 潤(rùn)滑劑 +1 ． 5k gL G植物膠 + 0 ． 5k g 高粘 一 C M C ；5 ． 2 ． 3 性 能指標(biāo) 粘 度 2 0～2 3S ， 密 度 1 ． 0 0 7g ／ c m， 潤(rùn) 滑 系 數(shù) 0 ． 0 9 ， 采 用 “ 標(biāo) 準(zhǔn) 條件 下 ， 一個(gè) 大 氣壓 ， 3 0m i n ” 的條 件測(cè)得失水量 5 ． 2m

21、 L ／ 3 0r a i n 。5 ． 3 增效 型 L G植物膠 無(wú) 固相 沖洗液 增效 型 L G植物膠 無(wú) 固相 沖 洗 液就 是 在原 配 方 中添加增效粉 ( L B M一 1 ) 。低粘增效粉是一種復(fù)合 型高分散造漿材料 ， 該材料是 以膨潤(rùn)土粉為基礎(chǔ)原 料 ， 經(jīng)過(guò)人工鈉化后 ， 加入低粘降失水處理劑， 經(jīng)擠 壓、 干燥并粉碎制作而成。當(dāng)作為一種單獨(dú) 的低 固相泥漿造漿材料使用時(shí)， 成本很高， 而且在本礦區(qū)的 幾次 嘗試

22、也 不 是 很 理 想 ， 主 要 表 現(xiàn) 為 泵 壓 高 ( 比普 通泥漿高出 2 ． 0M P a ) ， 流動(dòng)性能差 ， 后將其作 為泥 漿處 理劑添 加到 L G植 物膠 無(wú) 固相 泥 漿 中取 得 了很 好 的效 果 。分析其 原 因是 在 加入 增 效 粉后 ， 通 過(guò)植 物膠 的吸附 作用 提 高 了濾 餅 的負(fù) 電荷 密度 ， 對(duì)水 分 子進(jìn)行極化使其穩(wěn)定在濾餅孔 隙中不易通過(guò) ， 阻止 了 自由水 向地層滲透 ， 起到

23、了抑制孔壁分散的作用。5 ． 3 ． 1特 點(diǎn) 粘度 較高 ， 潤(rùn)滑性 能好 ， 失水 量很 小 ， 攜帶 巖屑 、護(hù)壁 效果 好 ， 保證 鉆孔 安全 。5 ． 3 ． 2 配 方 1I T I清水 +1k gP H P+2 ． 5潤(rùn)滑 劑 + 2 ． 0k g植物膠 + 1 ． 0k g 高粘 一 C M C+ 2 ． 5增效粉。5 ． 3 ． 3 性能 指標(biāo) 粘度 2 5～2 8S ， 密 度 1 ． 010g ／ c m， 潤(rùn)

24、滑 系 數(shù) 0 ． 0 8 ， 采用 “ 標(biāo)準(zhǔn) 條 件下 ， 一 個(gè) 大氣 壓 ， 3 0m i n ” 的條 件測(cè) 得失水 量 3 ． 6m L ／ 3 0m i n 。5 ． 4 注 意事項(xiàng) 及性 能維 護(hù) ( 1 ) 漏水 嚴(yán) 重 不 返 漿 時(shí) ， 應(yīng) 在 鉆 進(jìn) 過(guò) 程 中往 孔 口隨鉆桿壁灌入稠 沖洗液( 1 0 ％ 。 水解聚丙烯酰胺 +2 ％潤(rùn) 滑劑 ) ， 防止上 部鉆 具磨損 。( 2 ) 孔 口不 返 漿 時(shí) ，

25、在 回次 間 歇 采 用 水 解 聚丙 烯酰胺 + 鋸末 ( 或棉籽 、 海帶等 ) 進(jìn)行堵漏 ， 堵漏材 料從鉆 桿 內(nèi)灌 入 ， 后 用泵 送 入 孔底 ， 堵漏 過(guò) 程 中， 應(yīng) 時(shí)刻 注意泵壓 表指 數(shù) 變 化 ， 并 做 到邊 慢轉(zhuǎn) 邊 下 上 竄 動(dòng)， 嚴(yán)防抱鉆事故的發(fā)生。( 3 ) 為 了提 高 配漿 效率 和方 便使 用 ， 高粘 一C M C應(yīng)預(yù)先水化備用。( 4 ) L G植物膠無(wú) 固相沖洗液易發(fā)酵變質(zhì) ， 使用 時(shí)

26、可用 甲醛作 防腐 劑 ， 加 量 為 0 ． 1 ％ ～0 ． 5 ％ ， 以 防 止因植物膠變質(zhì)影響沖洗液的性能。( 5 ) 在鉆進(jìn)過(guò)程中產(chǎn)生的巖粉凝絮在無(wú) 固相沖 洗 液 中變 成無(wú)用 固相 ， 會(huì) 破 壞 鉆井 液 性 能 ， 因此 ， 在 煤 系地層 中鉆進(jìn) 時(shí) ， 應(yīng) 盡量 減 少 沖洗液 中 的無(wú)用 固 相 ， 要充 分利用地 表 的循環(huán) 槽和沉 淀池 ， 每個(gè) 回次終 了時(shí)撈一 次巖粉 ， 并且 經(jīng)常 清理 泥漿池 。6

27、 使用效 果分析 9 0 6號(hào)孔 是 我 隊(duì)在 富煤 二 礦 施 工 的最 深 鉆 孔 ，也是 首次 采用全 孔 無(wú) 固相 沖洗 液頂 漏 鉆 進(jìn) ， 對(duì) 比往 常進(jìn) 煤系 便改換 低 固 相 沖洗 液 的做 法 ， 這 是 一個(gè) 大 膽的嘗試和較大的突破 。將增效粉作為處理劑添加 到無(wú) 固相沖洗液 中， 也是一次創(chuàng)新應(yīng)用 ， 并取得很好 的效 果 ， 為后續(xù) 富煤 三礦 、 四礦 的施 工積 累 了寶貴 的 經(jīng)驗(yàn)。L G植物膠無(wú) 固相