基金项目钻探工程施工组织设计及技术报告学习资料.doc
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1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。基金项目钻探工程施工组织设计及技术报告-钻探工程施工组织设计及技术报告单位名称:目录第一章前言-1第二章矿区概述-2第一节矿区交通位置及地理概况-2第二节矿区地质概况-2第三节矿区钻探施工技术条件-5第三章 主要钻探设备和现场布置-7第四章 钻探工艺方法-10第一节 钻孔结构-10第二节 岩石钻进特性-11第三节 钻进方法-12第四节 钻进技术参数-12第五节 取芯技术-13第六节 钻头的使用-14第七节 钻井液-15第五章 护壁与堵漏-16第一节 套管护孔-16第二节 堵漏方法-17第六章 钻探工程质
2、量及保证措施-18第一节 工程质量指标-18第二节 质量评述-25第三节 保证质量措施-25第七章科学实验与技术创新-27第一节新技术、新方法的试验与推广-27第二节技术攻关、技术开发与技术改造-27第八章生产组织及生产技术管理-28第一节生产组织形式-28第二节生产管理制度-29第三节技术管理-29第四节技术培训-30第五节安全技术措施-30第六节机台文化建设-31第九章主要经济技术指标-32-第一章前言省矿区项目于2010年获批立项,实施单位为省地质勘查基金管理中心,施工单位为地质队。该项目函盖面积较大,故分期分块进行,2010年已完成钻探验证工程量1600米,2011年完成钻探验证工程量
3、2170米,根据(省地质勘查基金管理中心)矿【2012】01-09矿产勘查工作项目任务书,2012年共需完成钻探工程量3200米。其主要工作任务是:以枫田向斜北翼为工作重点,初步查明矿区的地层沉积层序,了解矿区构造形态,了解二叠系上统龙潭组可采煤层层数、厚度(包括结构)及变化,初步查明各可采煤层的主要煤质指标及煤类,大致了解矿床开采技术条件,并进行初步评价,提交煤炭普查基地。第二章矿区概述第一节矿区交通位置及地理概况省县矿区位于县东部与、县的交界地带、横跨、四县。面积约1203.1KM。本次工作项目范围主要由县镇管辖,其北部、东部、部分属瓜畲乡管辖,面积56.35KM。主要重点工作区是在枫田复
4、向斜北翼04-15线进行钻探验证。矿区东部46勘探线附近有大广高速公路通过,西部有至的公路通过,距火车站约5公里,外部交通条件极为便利。矿区为低山丘陵地形,一般标高为50-100米,属侵蚀-剥蚀地貌,冲沟发育,植被发育,区内交通不甚便利。区内水系主要有矿区西端外围流经枫田镇的泸水河。此外,在02勘探线以西,54勘探线以东及34勘探线南端外围分布有茅庵、江口和东坑三个水库,库容量分别约为884、1680、45万立方米。年平均降雨量1553.3毫米,亚热带季风气候,夏季多强对流雷雨天气。第二节矿区地质概况一、 矿区地质1、地层区内自向斜两翼向中部依次出露地层有二叠系中统茅口组,上统龙潭组官山段、老
5、山段、狮子山段、王潘里段,上统长兴组。向斜中部的广大地区被三叠系下统大冶组地层覆盖。详见地层简表1县枫田-杨家煤矿区地层简表表1界系统组段亚段厚度(米)主要岩性特征新生界K2第四系Q0-18冲积、残坡积物中生界Mz白垩系K上统K2南雄组K2n小于500紫红色砂砾岩、凝灰质砂岩夹粉砂岩侏罗系J下统J1林山组J1I大于200浅灰白色中粗粒长石石英砂岩夹灰色粉砂岩、泥岩和煤线古中生界Pz三叠系T下统T1大冶组T1d小于1000灰色中厚层状泥质灰岩、沙质灰岩、夹粉砂质泥岩、产少量腹足类动物化石古中生界Pz二叠系P上统P3长兴组P3c40-80灰色中厚层状灰岩及含硅质灰岩、产较多腕足类动物化石龙潭组P3
6、l王潘里段P3l482-150深灰色粉砂岩、泥岩、砂岩含煤层组十余个,富产羊齿类植物化石狮子山段P3l313-48灰色细至中粒含长石砂岩,中部夹粉砂岩老山段P3l2上亚段P3l2385-150上部为菱铁质粉砂岩、中部有一层砂岩、下部泥质粉砂岩、产菊石动物化石中亚段P3l2218-70深灰色薄层状泥岩、富产菊石动物化石下亚段P3l2165-85上部有数层钙质砂岩、中部粉砂岩夹砂岩条带、下部粉砂岩,含煤1-5层、其中B4为主要可采煤层官山段P3l1107-150上部厚层状中粗粒长石石英砂岩,中下部粉砂岩、含碳质泥岩、砂岩及薄煤层中统P2茅口组P2m大于250上部为硅质灰岩,中部浅灰色灰岩,较纯,下
7、部泥质灰岩或钙质泥岩2、构造总体为北东向复式向斜,枫田复向斜东北端可能叠复在杨家复向斜之上。枫田复向斜内有二个次级背斜。南北两翼走向断裂发育,北翼主要断裂有F1(正)、F25(逆)。南翼主要有F0(逆)、F11(逆)F6(逆),另有少量北西向横切断层。3、岩浆岩枫田复向斜北翼未见岩浆岩,仅在复向斜南翼中部34-38勘探线南端见有岩浆岩零星出露,对煤层有一定影响。第三节矿区钻探施工技术条件矿区内钻孔普遍深度在800米以上,终孔层位为二叠系中统茅口组(P2m),钻孔揭露地层广泛,钻孔结构复杂,煤层层数多,软硬互层频繁,水敏性地层较发育,给钻探施工带来一定困难。长兴组(P3c)灰岩:岩石致密坚硬,溶
8、岩裂隙发育,钻进中会不同程度出现漏失和严重漏失现象,需下入套管进行隔离。龙潭组王潘里段(P3l4):由细粒石英砂岩、泥质细砂岩、粉砂岩夹碳质细粉砂岩组成,并含煤层组十余个。岩层软硬变化频繁,极易导致孔斜。龙潭组狮子山段(P3l3):主要由薄-中厚层状细粒石英砂岩组成,岩性致密坚硬,可钻性差。龙潭组老山段(P3l2):上亚段(P3l23):由菱铁质粉砂岩、细砂岩夹泥质粉砂岩组成。中亚段(P3l22):主要由薄层状泥岩等水敏性岩层所组成,吸水易澎涨,钻进时常出现缩径,孔壁垮塌等现象。下亚段(P3l21):上部为钙质砂岩、中部粉砂岩夹砂岩条带、下部粉砂岩,含煤1-5层、其中B4为主要可采煤层。龙潭组
9、官山段(P3l1):长石石英砂岩夹粉砂岩,含碳质泥岩及薄煤层。地层稳定性差,钻进时易出现孔壁垮塌现象。第三章 茅口组(P2m):主要由含燧石结核灰岩组成,岩石致密坚硬,溶岩裂隙发育,可钻性差。主要钻探设备和现场布置一、主要钻探设备1、钻机:XY-4、XY-5液压立轴式岩心钻机主要性能参数表2:参数名称单位型号参数和指标XY-4XY-5钻进深度m10001500钻杆直径mm7171立轴正转级数级6-86-8给进行程mm600600卡盘卡紧力不小于KN80100单绳额定起重量KN4050液压提升能力不小于KN100140驱动功率马力60802、泥浆泵:BW-250型往复式泥浆泵主要性能参数表3:类
10、型三缸单作用活塞泵泵量L/min250-52泵压MPa2.45-5.88功率KW153、钻塔:SG-23M管式直塔主要性能参数表4塔高钻孔深度顶宽底宽立根长度有效负荷质量MMMMMKNT2315001.1252181472.92二、现场布置1、钻场地基面积应不小于10米*20米,地基要平整、稳固、周正、水平,地基需挖到硬土或岩层面上,地基填方面积不得大于总面积的1/4,钻塔地基不得填方,地基四周应设排水沟;靠山一侧坡度不得大于80。2、钻塔必须埋设直径不小于14mm的绷绳(钢丝绳),其与地面夹角不得超过45;绷绳两端连接处均应用2个绳卡紧固,绷绳与地锚连接处应设有紧绳器,并将绷绳拉紧。地锚长度
11、不短于1m,直径不小于150mm(或采用方木、钢管、水泥墩等)。3、雷雨季节,钻塔必须安设避雷针,其高度应超过塔顶2.5m以上,并与钻塔绝缘。接地线不得与钻塔接触;接地电阻不得大于15欧姆;开钻前必须测定。在施工过程中,亦应经常检查和测定。4、循环系统的沉淀池、水源池及储浆池的规格,应根据所施工钻孔的设计深度、孔径、钻进方法及现场条件确定。一般沉淀池深度不应小于0.8m;水源池及储浆池的深度不得大于1.4m。正常情况下,循环系统的总长度不得短于15m,其宽度为300mm,高度为200mm,坡度为1/100-1/80。循环系统应挖设在离塔基及场房1m以外,并防止漏失或雨水的侵入。5、钻场实现标准
12、化布置,场内应配备有工具箱、工具架和管材架,所有器具和管材均应摆放整齐、有序、安全,钻场显著位置和设备回转位置应悬挂、设置醒目的安全标识和警示标志,出入钻场人员必须穿戴工作服、工作鞋和佩戴安全帽。第四章钻探工艺方法第一节钻孔结构矿区多为中、深钻孔,由于施工周期长,钻孔地层结构复杂,软硬互层频繁,破碎及水敏性地层发育,且含煤层数多,故在钻探施工中极易发生孔壁垮塌、缩径等孔内事故。因此,合理的钻孔结构设计,是保证钻孔顺利施工必要条件之一。本矿区拟采用HQ、NQ两种规格的绳索取芯钻具进行组合施工,即在下好地表套管和技术套管后,首先用HQ绳索取芯钻具钻进至龙潭组老山段(P3l2)底部,在施工完B4煤层
13、底板后,将HQ绳索取芯钻具放在孔内作为技术套管使用,用以隔离上部煤系地层和不稳定地层,再采用NQ绳索取芯钻具钻进至终孔层位。典型钻孔结构如图示:典型钻孔结构图第二节岩石钻进特性矿区长兴组、龙潭组王潘里段和狮子山段分别由硅质灰岩和细粒石英砂岩组成,岩石坚硬致密,硬度级别局部可达级以上,属强研磨性坚硬地层,可钻性差,钻进效率较低。龙潭组王潘里段煤层层数多,且软硬互层频繁,钻进中孔壁易垮塌,龙潭组老山中亚段由薄层状泥岩等水敏性岩层组成,下亚段为主要含煤段且煤层层数多,钻进中吸水易澎涨,易发生缩径,孔壁垮塌等现象。部分钻孔开孔地层为长兴灰岩,该地层溶岩裂隙发育,钻进中会不同程度出现漏失和严重漏失现象,
14、必须需下入套管进行隔离。龙潭组王潘里段和老山上亚段,岩层软硬互层频繁,且倾角陡直,构造变化大,钻进中易发生孔斜。第三节钻进方法1、第四系表土层和长兴组灰岩孔段开孔采用普通硬质合金钻具钻进,钻进完后下入146开孔管和108技术套管。2、其余孔段采用金刚石绳索取心钻进,HQ绳索取芯钻具钻进至B4煤层底板后,将HQ绳索取芯钻具放在孔内作为技术套管使用,再用NQ绳索取芯钻具钻进至终孔层位。第四节钻进技术参数合金钻进参数表表5钻压转速泵量600-800公斤150-300转/分100升/分绳索取芯钻进参数表表6参孔数深(m)钻进参数钻进口径(mm)钻压(kn)转速(r/min)扭矩(Mpa)泵量(l/mi
15、n)泵压(MPa)060015204006506802.594600120012164005006803.076第五节取芯技术为提高钻探质量,确保岩、矿芯采取率,本矿区全面推广使用金刚石绳索取芯钻进新工艺。在绳索取芯钻具结构中,其内管总成本身设计有单动、岩芯堵塞报警,内管扶正等装置,且内管底部还装有卡簧和卡簧座。因此,对保证岩(矿)芯采取率提供了有效的技术保证。同时,在施工过程中,为确保岩(矿)芯采取率和采取质量。我们将采取以下措施:1、薄煤层钻进要求在同一个回次内将煤层及顶、底板全部打透,穿过煤层并在底板中钻进0.10.2米后应即时打捞内管。防止打薄煤层或钻进时间过长对煤芯结构造成了破坏。2
16、、厚煤层钻进a、进入煤层顶板后,及时调整钻井液性能,将泥浆粘度提高到25秒以上,便其能有效排除岩粉,保持孔底清洁。b、顶板岩芯必须采取干净。如发现有脱落岩芯,必须将其处理干净后方可进行煤层钻进。c、煤层钻进回次进尺控制在1.5米左右,并且保持钻进参数始终均匀一致,钻进时不可随意提动钻具。d、认真检查卡簧自由内径与钻头内径是否匹配,切忌不可在使用旧钻头时换用新卡簧。在粉煤层中钻进,可采用底喷式、侧喷式以及内管超前式或内管压入式钻头钻进。第六节钻头的使用孕镶绳索取芯金刚石钻头参数表表7底唇形状胎体硬度(HRC)金刚石粒度(目)金刚石浓度适应地层平底、园弧35-4040-60100%硬的中研磨性地层
17、锯齿、阶梯40-4580-10075%硬的强研磨性地层合金钻头表表8钻头名称适应地层方柱状合金钻头第四系大八角合金钻头灰岩及破碎砂岩复合片合金钻头灰岩及破碎砂岩第七节钻井液a、合金钻进钻井液配方:1立方米水+15%膨润土1.0%纯碱+0.5%CMC纤维素性能要求:漏斗粘度:大于秒比重:含砂量:小于失水量:5b、金刚石绳索取芯钻进钻井液配方:1立方米水+4%膨润土+0.4%纯碱+3%腐植酸钾+0.05%CMC纤维素+0.03%聚丙烯酸钾+4%O6型高效润滑剂性能要求:漏斗粘度::180秒比重:含砂量:小于失水量:第五章护壁与堵漏第一节套管护孔1、在施工完表土层和岩溶地层后,应根据实际情况及时下入
18、井口管和隔离套管,直至进入完整地层。套管能最有效保护钻孔孔壁,在下套管时,套管必须下在坚实的岩石上,否则套管易脱落,同时套管外不能有过大的空洞,否则套管易折断。2、在进行金刚石绳索取芯钻进前,必须下好技术套管,技术套管是金刚石绳索取芯钻进中一项不可或缺的重要工作,一般宜选择较正常钻进钻具大一级口径的套管做为技术套管。下入技术套管的目的,除保持孔壁稳定,防止井孔坍塌掉块外,同时还起着如下作用:a、有效排除岩粉。通过技术套管来改善钻孔孔径的尺寸要素,保持钻井液上返速度,使其在整个流程中大体不变。b、减小钻杆与孔壁间的间隙,提高钻具的对中性和稳定性,预防钻孔弯曲和钻具折断。3、HQ绳索取芯钻具当钻进
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