金刚石复合片钻头在煤田钻探中的应用

1金刚石复合片钻头在煤田钻探中的应用陕西省185煤田勘探队唐国贤我队近一年来采用国产S75绳索取心钻具并配以地矿部北京钻探工具厂生产的金刚石复合片钻头（ø78mm），在陕北某煤田复杂地层钻进中，取得单只钻头进尺达到621.42mm的好效果。1.勘探区的地层煤田上部地层为风积浮动和半固定砂层，黄土夹礓结核层覆盖，一般厚度0—40mm；下部地层以粉砂岩，细、中、粗粒砂岩，泥岩及煤层组成。大部分岩层可钻性2—5及，局部地区含有灰白色长石、石英砂岩层，可钻性7—8级。钻进中，上部砂层极为松散易塌，严重渗漏，护壁困难；黄土及泥岩层段，水敏性强，极易吸水膨胀缩径，加之该区煤层层次多（8—11）层，厚度变化大（0—12m），且煤层顶、底板常发生漏失等，给钻进工作带来严重困难。2.钻进设备为TK-4液压立轴式回转钻机，NBB200/40往复单作用三缸泵，S75绳索取心钻具，50kW柴油发电机组。3.钻头使用情况自1987年8月至1988年6月钻完9个钻孔，总工作量2199.70m，其中使用复合钻头4个，工作量1626.84m，平均钻头寿命达406.71m/只，3383号钻头寿命达621.42m；平均台效912.30m，就、最高单孔台效1363.64m（T77孔），平均实效2.69m/h，单孔实效最高4.68m/h（T44孔），复合片钻头完成技术经济指标见附表。4.钻进参数及冲洗液通过实践选择，钻压250—450kg；转速250—400r/min；冲洗液量57—87L/min。钻头编号工作量（m）纯钻时间（h）实效（m/h）回次数回次长度（m）备注3383621.42273.552.262172.86钻头已报废8327233.8485.352.73812.72（废）因孔故钻头丢失T45孔内0222437.78143.253.051532.86可继续使用0225333.80102.403.251132.95可继续使用合计1626.84605.352.695642.88总平均406.71m/只22.5—4%的CMC-PHP-KHm低固相泥浆，并附加适量的YZ84-Ⅱ型润滑减阻剂泥浆，粘度为18—19s，比重为1.02—1.04g、cm3,失水量11mL/30min，含砂量＜0.4%，泥皮厚0.3—0.5mm，pH值为8—9。5.小结（1）金刚石复合片钻头比硬质合金钻头寿命长，一般浅孔钻进中途不需提钻换头，有利于提高纯钻时间利用率和钻进效率，有利于减轻劳动强度。（2）钻进中所需压力小，钻速低，在松软破碎地层，尤其是酥、脆怕震的煤层中钻进，能避免因震动破损煤心，使煤心采取率提高、质量好。（3）金刚石复合片钻头钻进成本低。如3383号钻头平均每米钻头成本0.52元。综上所诉，金刚石复合片钻头适合在煤田钻进中推广使用。3彭润土矿钻探用低固相泥浆的配方选择与生产试验河北省地矿局第四地质队杜俊霞一.概述在膨润土地层进行钻探施工，地层膨胀坍塌和造浆是直接影响泥浆质量及钻进效率的关键因素。以往在选择泥浆处理剂和配置、使用过程中，只强调降低泥浆失水，而忽略其它因素，因而不能解决地层坍塌问题。我队1984年施工的某矿区为沸石、膨润土矿。地层较完整，有轻微漏失。但膨润土地层易吸水膨胀、坍塌，不易通过。如施工ZK2孔时，因严重的坍塌事故，无法正常钻进。配制了HPAN不分散低固相泥浆，比重1.01—1.02，失水量8—10ml/30min，粘度25—31s，泥皮厚0.5mm，pH值9.新配制的泥浆，经过2小时的孔内循环，粘度就达40多秒。由于该泥浆既不能解决膨润土地层坍塌，也不能抑制地层造浆。经2天48小时的扫孔，扔下钻不到底。最后钻孔报废二.泥浆配方选择根据有关资料介绍，我们选用了KHm、KP和CMC为泥浆的主要添加剂。选择水解度30%的选择性絮凝剂PHP为辅助添加剂。配制了KHm-CMC-PHP和KP-CMC-PHP低固相泥浆，并进行了大量的室内试验。最后确定了配方（见表1）；测定了有关泥浆性能参数（见2表）；并进行了浸泡试验。试验的岩样尺寸为ø20×40（㎜）。表1粘土剂NaCO3KHmKpCMC(ppm)PHP（ppm）KHm-CMC-PHP5%4.5%1.5%90080Kp-CMC-PHP5%4.5%0.4%90080注：1、粘土粉为山东高阳土粉；2、KP与KMh可粉状直接加入，也可配成溶液加入；3、CMC应现配成浓度2-3%的水溶液再加入泥浆；4、PHP为水解度30%，浓度1%。表2药剂加量泥浆4比重粘度（s）失水量（mL/30min）泥皮厚（㎜）pHKHm-CMC-PHP1.0127120.38.5Kp-CMC-PHP1.0128100.38.5膨润土粉与岩粉按3：7比例混合压制而成。岩样在这两种泥浆中浸泡10天均未垮，无裂纹，仅表面有不明显的造浆；岩样浸泡15天也均未垮，无裂纹，而表面有明显的造浆；岩样浸泡20天均未垮，但有微裂纹。生产试验该矿区上部岩层较完整，不易坍塌，故采用清水作冲洗液。由于某些原因，见膨润土地层后没有及时用泥浆，所以在10个半钻孔的施工中，先后有3个钻孔因膨润土地层坍塌影响生产。后使用Kp-CMC-PHP和KHm-CMC-PHP低固相泥浆进行处理，都获得了成功。先分诉如下：ZK7孔在孔深78m和175m两处发现厚0.5m和10m膨润土地层。当清水钻进到孔深186m时，下部膨润土地层坍塌，灌水两次无明显效果，下钻差3m不到底。之后上部膨润土地层也发生坍塌。孔深78m和178m两处又分别灌注水泥两次也无明显好转，下钻仍差3m不到底，共处理8天。后配制Kp-CMC-PHP低固相泥浆处理，经4个小时的扫孔，下钻到底，顺利终孔。ZK14孔清水钻进至孔深159m发生烧钻事故，在处理烧钻事故时，上部膨润土地层发生严重坍塌，下钻差60m不到底，处理16天不见任何效果。后配制KHm-CMC-PHP低固相泥浆扫孔，经三天72小时的处理，下钻到底。ZK5与ZK14孔的情况相似，在处理孔深188m处的烧钻事故时，上部膨润土地层发生坍塌，下钻差4m不到底，扫孔到底后，提上来又下不去，处理5天不见效。后仍采用KHm-CMC-PHP低固相泥浆扫孔，处理12小时，下钻到底。在其他7个半钻孔的施工中，由于吸取了前3个钻孔施工的教训，见膨润土地层后立即换用Kp-CMC-PHP或KHm-CMC-PHP低固相泥浆，并加强使用中的维护和管理，从而避免了坍塌事故的发生。值得指出的是，在3个事故孔和7个半正常孔采用低固相泥浆处理事故及钻进时，泥浆性能基本不变（见表3），防止了膨润土地层造浆影响泥浆质量的现象参数数值泥浆5发生。表3比重粘度（s）失水量（mL/30min）泥皮厚（㎜）pHKHm-CMC-PHP1.01728-3010-140.38.5Kp-CMC-PHP1.01530-329-140.38.5结束语生产试验表明，Kp-CMC-PHP和KHm-CMC-PHP低固相泥浆是一种较好的对付膨润土地层坍塌，抑制其造浆的优质泥浆。这两种低固相泥浆相比，在性能基本相同的情况下各有优缺点，前者成本较高，但配制方法简单；而后者成本较低，但配制时必须注意添加顺序，配制较复杂。因此，选用泥浆时，应根据机场实际情况考虑。在防止孔壁坍塌，提高钻进效率的前提下，降低单位成本，提高经济效益是重要的。参数数值泥浆