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1、淮南矿区地面大井径卸压瓦斯钻井的完井工艺作者：周永引来源：科技视界 2013年第26期周永引（淮南矿业集团有限责任公司 地质勘探工程处，安徽 淮南 232052）【摘 要】在淮南矿区施工地面大井径卸压瓦斯钻井，本文从地质技术、施工设备、钻具 组合、钻井结构、施工顺序等方面进行了概述。【关键词】地面大口径卸压瓦斯钻井；完井工艺；钻井结构0 引言淮南矿区是构造煤发育的典型高瓦斯矿区，煤层具有地质构造复杂、煤层松软、透气性低 瓦斯含量大、瓦斯压力高、突出危险性大等特点。近年来，淮南矿区以安全生产为主要目的， 兼顾能源利用的煤矿井下瓦斯抽放工作取得显著成效，但井下瓦斯抽放存在抽放率低，瓦斯浓 度低、时
2、间紧、工程量大等突出问题。因此地面卸压瓦斯钻井技术的研究与试验成为淮南矿区 瓦斯治理的的一个重大的突破口。1 地面卸压瓦斯钻井的发展地面卸压瓦斯抽采钻井这项技术研究工作自2002年开展以来至今共施工了卸压瓦斯抽采 116 口钻井，钻井的施工工艺历经了 I型、II型、III型、IV型的创新和变革。应综合考虑施工 地点的地质条件和生产状况，结合以往地面钻井抽采卸压瓦斯的成功和失败经验，设计施工卸 压钻井，才能取得成功。实践证明：不但技术上可行，而且可大大改善矿井安全生产条件和矿 区环境，提高矿井经济效益。经过多年的探索和研究，地面瓦斯抽采钻井施工工艺不断升级革 新，目前技术已成熟应用在不同矿井并得
3、到大规模推广和应用，在淮南矿区瓦斯综合治理方面 起到了重要作用。2 地面卸压瓦斯钻井的优点利用下面保护煤层采动影响，增大被保护煤层的透气性。其具有井径大、抽采范围大（抽 采半径475m）、抽采量大、可抽采所有穿过煤层的卸压瓦斯、工程费低、无井下工程、不影响 生产、地面施工条件好、安全性高等优点。3 地面卸压瓦斯钻井的布置地面卸压瓦斯钻井的井位设计应综合考虑新地层厚度、基岩含水量、采高、开采速度、地 面施工条件、控制范围及使用时限等各种因素。另外，还应考虑工作面采动对钻井的影响，布 置在采煤工作面上部且岩层下移速度相对较小区域更为有利。两井间距一般不大于400m。4 大井径地面卸压瓦斯钻井的完井
4、工艺4.1 地质技术要求1）取芯：全孔无芯钻进。2）测井：钻进至13-1煤底板10m左右时要进行常规测井、测斜，并确定339.7X10.92mm套管底口位置；钻进至11-2煤层底板12m后，进行常规测井、测斜，并确 定244.5X13.84mm花管位置。洗井结束后，进行测井径，探孔深。3）孔斜要求：钻孔尽量垂直，终孔点平面上距孔口点小于10m。4）固管：339.7X10.92mm套管、244.5X13.84mm套管外环采用石油系统固井技术进 行固井。4.2 施工设备要求因钻井施工井径大、提拉套管重，因此对设备要求也很高。主要使用：1）钻塔：27.5“A”型钻塔（负荷70吨）。2）钻机：ZG-加
5、重2000钻机（配备6135增压柴油机）。3）水泵：TBW-1200泥浆泵（配备6135增压柴油机）。4.3 钻具组合1）钻进时钻具组合311mm孔段钻具组合311mm牙轮钻头+203mm加重钻铤1立根+177.8mm加重钻铤3立根+127mm钻杆若干 +主动钻杆。160mm孔段钻具组合160mm牙轮钻头+121mm加重钻铤1立根+89mm、。钻杆若干+主动钻杆。2）扩孔时钻具组合 新地层：445mm六翼合金钻头+203mm加重钻铤1立根+177.8mm加重钻铤3立根+127mm钻杆若干+主动钻杆。 岩层：445mm牙轮钻头+203mm加重钻铤1立根+177.8mm加重钻铤3立根+127mm
6、钻杆若干+主动钻杆。4.4 钻井结构1）孔口（13-1煤顶板12m）,445mm井径，下入339.7X 10.92 mmN80石油套管。2）（13-1煤顶板12m）（11-2煤顶板以上35m）,311mm井径，其中由上而下孔 口（13-1煤顶板28m）下入244.5X13.84mmN80石油套管，套管底口连接8m长298.5X12.42mmN8 0石油套管，298.5 X12.42mmN8 0石油套管底口（11-2煤顶板以上35m）下置244.5 X13.84mmN80石油花管，花管上口连接7.5m244.5X13.84mmN80实管 与 298.5X12.42mmN80石油套管重叠。3）（1
7、1-2煤顶板以上35m）（ 11-2煤底板12m）终孔，160mm井径，裸孔。4.5 施工顺序1）开孔用311mm牙轮钻头钻进至13-1底板以下10m,进行常规测井，并确定339.7X10.92mm套管深度；2）用445mm 六翼合金钻头对新地层及基岩段扩孔，基岩段采用牙轮钻头扩孔，扩孔深度 13-1煤顶板以上10m。以测井确定具体下置深度为准；3）孔口13-1煤顶板以上12m下入339.7X10.92m mN80石油套管并固管至孔口返浆；4）固管候凝合格后，用311mm （245mm）牙轮钻头钻进至11-2煤顶板20m左右，改用 160mm牙轮钻头钻进至11-2煤底板12m,终孔，然后进行常
8、规测井，并确定244.5X13.84mm花管下置位置；5）用311mm牙轮钻头扩孔至11-2煤顶板以上35m，以测井确定花管具体下置深度为 准；6）由上而下孔口（13-1煤顶板28m）下入244.5X13.84mmN80石油套管，套管底口连 接8m长298.5X12.42mmN80石油套管，298.5 X12.42mmN8 0石油套管底口（11-2煤顶 板以上35m）下置244.5 X13.84mmN80石油花管，花管上口连接7.5m244.5X13.84mmN80 实管与 298.5X12.42mmN80 石油套管重叠；7）244.5X13.84mm石油套管底口下入压盘止水器，并对其以上外环
9、进行石油固井；8）固管候凝合格后，透开水泥柱及浮力板，用自制210mm无芯钻头冲扫管内残留水泥浆 及套（花）管内壁泥皮，冲扫孔深度超过花管底口深度。然后压入适量的焦磷酸钠溶液浸泡24 小时，用高压射流上下冲洗花管，直至孔口返清水，洗井时间要大于48小时；9）安装孔口装置。4.6 钻井结构图2011年，淮南矿区在潘三矿17171 （1） 工作面施工了首个地面大井径卸压瓦斯钻井。钻井 结构见图1。5 效果评价潘三矿17171（1）工作面3#钻井是淮南矿区施工的首个大井径卸压瓦斯钻井，该井共抽采 131天，高峰时瓦斯浓度5565%，混合量3034m3/min，持续30天。平均瓦斯抽采量为 16567.22m3/d，瓦斯抽采总量为2170306m3。该型钻井的完井工艺进行了创新革新，具有瓦斯 浓度高、稳定快、稳定时间长，出气量大等特点，适用于在不同矿区不同地质条件下施工。该 型钻井的推广和应用，将成为矿井瓦斯综合治理的重要手段。【参考文献】1 赵金洲，张桂林钻井工程技术手册S.北京：中国石化出版社，2004.2 中华人民共和国煤炭行业标准煤炭地质钻探规程MT/T 1076-2008Z.中华人民共 和国国家发展和改革委员会发布.责任编辑：陈双芹
