摘要：針對區(qū)域地層巖性、構(gòu)造地質(zhì)條件，進行相適應(yīng)的泥漿沖洗液類型的選取、配方以及護壁堵漏材料的正確合理使用，是地質(zhì)鉆探的重要技術(shù)工藝。文章根據(jù)柘城胡襄煤田普查區(qū)域已取得地層地質(zhì)資料特點，詳細(xì)介紹了沖洗液的選型、配方及泥漿的配制管理和具有操作性護壁堵漏方式，為同類型地質(zhì)勘查施工提供了借鑒和參考。

　　關(guān)鍵詞：煤田,普查,地層巖性,構(gòu)造地質(zhì),鉆探工藝,沖洗液,護壁堵漏

　　0序言

　　煤炭資源勘探中，需要數(shù)量較少的鉆探工程手段，大致查明地層層位、揭露礦體分布情況、為研究礦產(chǎn)資源賦存狀況、獲取客觀有效的地質(zhì)礦產(chǎn)信息成果資料，是地質(zhì)報告編制的最直接基礎(chǔ)資料，并為后續(xù)的同區(qū)域、同類礦種詳查勘查立項、地質(zhì)設(shè)計提供參考依據(jù)。普查鉆探施工過程中，沖洗液與護壁堵漏技術(shù)成功與否，不僅影響著鉆孔施工效率，獲得預(yù)期地質(zhì)資料，正常完成鉆探工作任務(wù);在局部構(gòu)造復(fù)雜變化錯動區(qū)域，還直接影響著單項鉆孔施工的成敗，因此沖洗液與護壁堵漏工藝技術(shù)在整個鉆探工程施工中具有突出的地位。

　　1工程概況

　　柘城胡襄煤區(qū)普查項目商丘市柘城和睢陽區(qū)境內(nèi)，行政區(qū)劃屬于柘城縣胡襄鎮(zhèn)，馬集鄉(xiāng)和睢陽區(qū)高辛鎮(zhèn)婁店鄉(xiāng)，預(yù)查區(qū)呈長方形、東西30km，南北寬15km　，面積約450平方公里。2005年，曾在此區(qū)作了預(yù)查工作，據(jù)礦產(chǎn)資料綜合成果顯示，該區(qū)煤炭資源儲量豐富，煤質(zhì)優(yōu)，具有開采利用價值的煤層多，具有進一步普查勘探的必要性。2007年，下達26個普查鉆孔任務(wù)計32500米鉆探工作量。

　　2礦區(qū)地層情況

　　根據(jù)鄰區(qū)煤田資料類比，普查區(qū)內(nèi)地層自下而上為奧陶系中統(tǒng)(O2)、石炭系(C2C3)、二疊系(P)和新生界(KZ)。具體如下：

　　2.1奧陶系中統(tǒng)(O2)：主要由厚層狀灰?guī)r、白云巖組成，巖溶局部發(fā)育，容易漏失。

　　2.2石炭系(C)：總厚度140—150m，下伏地層為假整合接觸，輕微漏失。

　　2.2.1中統(tǒng)本溪組(C2b)：厚約8—12m，主要為灰綠色鋁土質(zhì)泥質(zhì)，容易造漿。

　　2.2.2上統(tǒng)太原組(C3t)：厚約130m，由薄-中厚層狀灰?guī)r及灰黑色泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及細(xì)砂巖組成。構(gòu)造發(fā)育，具破碎、掉塊、坍塌、超徑趨勢。

　　2.3二疊系(P)分為下統(tǒng)和上統(tǒng)

　　2.3.1下統(tǒng)山西組(P1s)：厚約120m，底部為黑色泥巖，中部為灰—灰黑泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖及細(xì)—粗粒砂巖，含煤3—4層，其中二2煤層為本區(qū)主要采煤層，賦存于本組中部。砂巖易產(chǎn)生泥包、泥巖易水敏縮徑。

　　2.3.2下統(tǒng)下石盒子組(P1x)：厚約70m，泥巖、砂巖及煤層(4—7)層，易泥包、縮徑。

　　2.3.3上統(tǒng)上石盒子組(P2S)：厚約370m左右，按巖性特征可分為三段。

　　(1)第一段(P2S1)：厚約130m，由砂質(zhì)泥巖、鋁土質(zhì)泥巖、粉砂巖、細(xì)—中粒砂巖組成。底部為中粒石英砂巖厚1.20—8.0m。易造漿、縮徑。

　　(2)第二段(P2S2)：厚約210m，以砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，次為細(xì)砂巖、黑色泥巖、底部為中粗粒石英砂巖、硅質(zhì)膠結(jié)，厚10～18m;易造漿、縮徑，輕微漏失。

　　(3)第三段(P2s3)：泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖夾中細(xì)粒砂巖、上部多被剝蝕，底部為中粒石英砂巖、硅質(zhì)及泥質(zhì)膠結(jié)，厚約10m;具造漿、縮徑，中等漏失。

　　2.4新生界(Kz)：僅發(fā)育新近第四系，厚約360—440m，呈角度不整合覆蓋于下伏基巖之上。主要巖性為粘土、亞粘土、粉砂、細(xì)砂的交替沉積，上部多雜色粘土、亞粘土及黃褐色細(xì)中砂層，頂部為種植土;具造漿、泥包、縮徑，輕微漏失。

　　3沖洗液

　　根據(jù)本區(qū)巖性情況，使用“雙聚”泥漿可滿足護壁和鉆進要求。

　　3.1“雙聚”材料的選擇及其性能見表1

　　注：(1)泥漿處理劑要在基漿水化(24小時后)加入。

　　(2)當(dāng)所用HPAM、HPAN濃度變化時，加量隨之而變化。

　　3.2作用機理

　　“雙聚”泥漿中Na2CO3、NaOH、Na-CMC中的Na+在基漿水化后改變泥漿體系中電動電位，有利于井壁形成薄而堅韌的泥皮，具有優(yōu)良的護壁效果;聚丙烯酸鉀(K-PAM)和水解聚丙烯腈鉀鹽粉末(K-HPAN)在適當(dāng)?shù)腜H值(7.5-8.5)條件下充分水解后，向地層提供鉀離子，由于鉀離子晶格嵌位作用，抑制泥巖的水化膨脹、剝落掉塊，有效減弱地層縮徑、超徑趨勢;高分子聚合物—水解型聚丙烯酰胺，具有較強的橋聯(lián)、包被、紊凝作用，能有效的控制巖屑分散、抑制固含升高，保持較低的密度和盡可能少的固相含量，并有效地抑制地層縮徑。泥漿體系中CMC提供COOH-、OH-等親水基團，有效地束縛泥漿中的自由水，與K-PAM、K-HPAN、HPAM結(jié)合后，形成中低分子鏈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具提粘、降失水作用。

　　3.3泥漿配制與管理

　　3.3.1根據(jù)不同地層，按上述配制不同的泥漿，漿粘土和純堿加入水中充分?jǐn)嚢韬螅�預(yù)水后24小時，制成基漿。

　　3.3.2使用前將泥漿處理劑按比例加入基漿中充分?jǐn)嚢琛?/p>

　　3.4泥漿的凈化與管理基本要求

　　3.4.1每臺鉆機配1m3水源箱2個，2m2水源箱一個，備用一定量的粘土和處理劑，自行配漿。機臺必須配備野外機臺泥漿性能測試儀：比重稱、漏斗粘度計、PH試紙、含砂量瓶，以便隨時測量泥漿的性能參數(shù)。若不符合要求，必須及時調(diào)整，使其達到要求。

　　3.4.2一定性能的泥漿在使用過程中，要特別注意維護，才能的揮泥漿的作用，特別是固相含量和含砂量一定要嚴(yán)格控制。現(xiàn)場采用人工撈砂和泥漿循環(huán)自然沉淀方法除砂，循環(huán)系統(tǒng)要設(shè)2～3個。沉淀箱、循環(huán)槽長度不得小于15米，坡度1/100。每班堅持撈砂3～4次，并及時補給不斷消耗的HPAM、HPAN要稀釋成8%以下膠體溶液，從孔口慢慢加入泥漿循環(huán)系統(tǒng)中，隨泥漿的循環(huán)，使其分散均勻。

　　4堵漏

　　4.1堵漏材料

　　為了防止本區(qū)漏失情況的發(fā)生，應(yīng)準(zhǔn)備以下堵漏材料，見表2。

　　4.2漏失的預(yù)防與堵漏措施

　　鉆進漏失層位時，可通過以下三種途徑預(yù)防漏失。

　　4.2.1平衡措施。即降低沖洗液比重、環(huán)空循環(huán)壓力損失。

　　4.2.2抑制措施。調(diào)節(jié)沖洗液流變性，降低泥漿的粘度和切力。

　　4.2.3隔離措施。采用堵漏泥漿水泥泥漿以及充填惰性材料。

　　出現(xiàn)漏失情況，應(yīng)根據(jù)漏失量大小和堵漏材料，及時治理。

　　4.3“801”堵漏

　　“801”堵漏由木質(zhì)纖維，木質(zhì)粉和YM低號聚乙稀組成，配制后具強粘擴散、防止泥皮脫落功能;并能夠滲入巖溶裂隙中，形成一層堅韌膜狀膠體溶液充填漏失通道，具有良好堵漏效果。使用時，直接重疊入泥漿中攪勻，隨泥漿一起循環(huán)，不影響正常鉆進。“801”的加量根據(jù)漏失量的大小而定，一般為1m3：10Kg-40Kg。

　　4.4“191”樹脂堵漏

　　4.4.1材料：“191”號樹脂，催化劑，固化劑，水泥和砂子。

　　4.4.2配方：“191”樹脂：水泥：砂子=1：3：15。固化劑的加量為“191”樹脂的3～4%。催化劑的加量，氣溫偏高時，是“191”樹脂的(0.5%～1%)，氣溫低時，比例為2%。

　　4.5水泥漿堵漏：

　　用硫鋁酸鹽水泥(亦稱地勘水泥)對漏失段進行封閉。運用時，應(yīng)考慮漏失程度、孔徑、孔深、灌注工藝組織等因素，并在水泥中加入不同的外加劑：如速凝劑，緩凝劑，早強劑和減水劑等，用以調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時間和凝固強度。

　　5結(jié)語

　　5.1采用“雙聚”泥漿可滿足柘城胡襄煤田區(qū)域復(fù)雜地層情況正常施工護壁性能和安全鉆進基本要求，并能夠有效抑制泥巖水敏縮徑和坍塌、掉塊趨勢。

　　5.2在泥漿日常使用過程中，應(yīng)準(zhǔn)備好泥漿配套儀器設(shè)備，加強監(jiān)測，做好維護管理工作，合理確定加入量，是維持泥漿性能的必要條件。

　　5.3在具體操作管理過程中，應(yīng)防止泥漿性能變化，嚴(yán)格控制泥漿的固相含量和含沙量。

　　5.4針對地層漏失程度的差異，需分別采用不同“801”、 “191”樹脂和水泥漿固化具體堵漏方式，能夠解決地層漏失，確保孔壁安全和正常鉆進工作要求。

　　參考文獻：

　　[1] 胡辰光.鉆探工程技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實務(wù)全書.2003

　　[2] 楊培全.復(fù)雜地層的鉆探工藝與泥漿使用. [J]. 江西煤炭科技.2011 年02期

　　[3] 唐文穎.某井田煤田鉆孔漏失原因分析[J].能源技術(shù)與管理.2011年03期

　　[4] 黃建寧.渭北煤田澄合礦區(qū)復(fù)雜地層鉆孔施工技術(shù)[J].探礦工程(巖土鉆掘工程).2011年06期

　　[5] 董永剛.復(fù)雜地層鉆進護壁堵漏技術(shù). [J]. 西部探礦工程.2011 年10期