CN103161405A - 矿用井下探放高压岩溶水钻孔施工的套管隔离地层破碎带方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿用井下探放高压岩溶水钻孔施工的套管隔离地层破碎带方法，先下入第一层套管(6)，施工第二段孔径，钻进中遇到地层破碎带时，不采取注浆方法，采用在第一层套管(6)和第二层套管(3)之间下入关键套管(5)，下入后进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，合格后进行第三段孔径的钻进施工，下入第二层套管(3)。本发明采用多下一路套管、增大开孔孔口直径的方法，克服在利用井下巷道施工探测高压岩溶水水时遇地层破碎带的难题。不耽误工期，成本低，而且能保证钻孔长期稳定。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种矿用井下探放高压岩溶水钻孔施工的套管隔离地层破碎带方法。
背景技术
深部开采面临高地应力、高地温和高渗透压的赋存环境，深部煤层底板含水层水压力甚至超过10MPa，为超高水压值。防治深部高压水的基础工作是探清其水文地质条件，而主要手段是钻孔探测。施工地面勘查孔穿越地层复杂、成本高，而井下探测钻孔为自流井，钻孔揭示水文地质信息反映直观且钻孔行程短，所以大多数转入深部开采的矿井都利用井下巷道施工高压岩溶水探测钻孔，对地下水进行动态观测。
在利用井下巷道进行钻孔施工时，钻孔行程短(30-200m)，钻孔施工中经常穿越地层破碎带，由于钻孔最终要固定套管作为水文地质长期观测孔，所以井壁的局部破碎不利于套管的固定以及钻孔的长期使用；而且在利用现有技术进行钻孔施工过程中，地层的局部破碎往往造成塌孔、埋钻等事故。
正常情况(无地层破碎)下2层套管即可完成施工(先下入孔口管，即第一层套管，然后到目的含水层顶再下入第二层套管)，但是若遇到地层破碎严重塌孔时，目前采取的方法是注浆，注浆封堵破碎地层后，用2层套管即可完成施工，但是注浆方法在大多数情况下往往凭借经验进行，而且效果不一定明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种矿用井下探放高压岩溶水钻孔施工的套管隔离地层破碎带方法。
本发明的技术方案如下：
一种矿用井下探放高压岩溶水钻孔施工的套管隔离地层破碎带方法，先下入第一层套管(6)，施工第二段孔径，钻进中遇到地层破碎带时，不采取注浆方法，采用在第一层套管(6)和第二层套管(3)之间下入关键套管(5)，下入后进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，合格后进行第三段孔径的钻进施工，下入第二层套管(3)。
所述的方法，具体施工方法为：首先施工第一段孔径φ219mm，第一层套管(6)的长度10m，套管径φ195mm，灌注水泥浆隔离；然后施工第二段孔径φ168mm，在施工过程中，不断往下钻进时，若出现地层破碎带，停止钻进施工，然后下入φ146mm的关键套管(5)，下入后进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，耐压试验合格后继续使用φ130mm的钻头进行第三段孔径的钻进施工，施工至所要探放的高压含水层顶界面(1)以下2m坚硬段停止钻进施工，这时下入φ108mm的第二层套管(3)，进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，耐压试验合格后继续钻进，钻进时使用φ91mm尺寸的钻头进行第四段孔径的钻进施工，裸孔(2)钻进至需要揭露含水层的厚度，完成施工。
本发明采用多下一路套管、增大开孔孔口直径的方法，克服在利用井下巷道施工探测高压岩溶水水时遇地层破碎带的难题。不耽误工期，成本低，而且能保证钻孔长期稳定。
附图说明
图1为本发明井下探测高压岩溶水钻孔增加一路套管隔离破碎带钻孔结构示意图；
1所要探放的高压含水层顶界面，2裸孔，3第二层套管，4地层破碎带，5关键套管，6第一层套管，7水泥砂浆固管；8，所要探放的高压含水层；
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
本发明采用多下一路套管(关键套管)、增大开孔孔口直径的方法，克服在利用井下巷道施工探测高压岩溶水水时遇地层破碎带的难题。
施工方法和过程：
一、确定钻孔结构
具体技术方案如下：
(1)确定终孔含水层(裸孔2)孔径，一般为A(图1中为φ91mm)；
(2)确定终孔含水层上部套管即第二层套管3的直径为B(大于A，图1中为φ108mm)，钻头直径可选择φ130mm；
(3)确定所另外增加的一路套管即关键套管5的直径为C(大于B，图1中为φ146mm)，钻头直径可选择φ168mm；
(4)确定孔口套管即第一层套管6的直径为D(大于C，图1中为φ195mm)，开孔的钻孔直径可选择φ219mm；
二、施工方法及过程
首先施工第一段孔径φ219mm，第一层套管6长度为10m，第一层套管6直径φ195mm，灌注水泥浆隔离；
然后施工第二段孔径φ168mm，第二层套管3管径φ146mm，若不存在地层破碎带(正常情况下)，则第二层套管3长度可达到所要探放的高压含水层顶界面1以下2m(图1所示为异常情况说明，非正常情况)，利用第二层套管3进行封闭高压注浆隔离，完成探放水钻孔的施工；若在施工过程中出现塌孔、掉块、水量、水压等异常情况(地层破碎带)时(图1所示)，可根据实际情况在第一层套管6和第二层套管3之间下入φ146mm的关键套管5(图中为40m)进行隔离。
存在地层破碎带时的钻孔施工详细过程如下：
首先施工第一段孔径φ219mm，第一层套管10m，套管径φ195mm，灌注水泥浆隔离；然后施工第二段孔径φ168mm，在施工过程中，不断往下钻进时，若出现塌孔、掉块、水量、水压等异常情况，停止钻进施工，然后下入φ146mm尺寸的关键套管5，下入后进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，耐压试验合格后继续使用φ130mm的钻头进行第三段孔径的钻进施工，施工至所要探放的高压含水层顶界面1以下2m坚硬段停止钻进施工，这时下入φ108mm尺寸的第二层套管，进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，耐压试验合格后继续钻进，钻进时使用φ91mm尺寸的钻头进行第四段孔径的钻进施工，裸孔2钻进至需要揭露含水层的厚度，完成施工。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种矿用井下探放高压岩溶水钻孔施工的套管隔离地层破碎带方法，其特征在于，先下入第一层套管(6)，施工第二段孔径，钻进中遇到地层破碎带时，不采取注浆方法，采用在第一层套管(6)和第二层套管(3)之间下入关键套管(5)，下入后进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，合格后进行第三段孔径的钻进施工，下入第二层套管(3)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，具体施工方法为：首先施工第一段孔径φ219mm，第一层套管(6)的长度10m，套管径φ195mm，灌注水泥浆隔离；然后施工第二段孔径φ168mm，在施工过程中，不断往下钻进时，若出现地层破碎带，停止钻进施工，然后下入φ146mm的关键套管(5)，下入后进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，耐压试验合格后继续使用φ130mm的钻头进行第三段孔径的钻进施工，施工至所要探放的高压含水层顶界面(1)以下2m坚硬段停止钻进施工，这时下入φ108mm的第二层套管(3)，进行水泥浆隔离封闭，投孔进行耐压试验，耐压试验合格后继续钻进，钻进时使用φ91mm尺寸的钻头进行第四段孔径的钻进施工，裸孔(2)钻进至需要揭露含水层的厚度，完成施工。
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