煤矿大口径瓦斯排放井钻探的施工技术

煤矿大口径瓦斯排放井钻探的施工技术

张峰

安徽省煤田地质局第二勘探队 安徽 芜湖 241000

摘要：在煤矿开采的过程中使用煤矿瓦斯大口径排放井，可以构建完善的瓦斯抽排系统，整体施工口径大、孔身一径成孔，要求钻孔垂直打靶，有一定施工难度，因此要明确具体施工要求和施工难点，对施工措施进行分析。在煤矿大口径瓦斯排放井钻探施工技术中，要解决如下问题，保障导向孔与施工井身垂直、防斜或纠斜，在施工中大井段裸露井壁压力平衡问题，以及下入套管重量、下管与固井问题。

关键词：大口径；瓦斯排放井；钻探技术

引言

近年来，煤矿地面钻探天然气开采技术得到广泛应用。地面上的大口径气体是预抽的——在开采时泵入矿井，在预抽后减少——在相应的地面通道上泵入。到目前为止，这种方法在煤矿中得到更广泛的使用，不仅是为了有效地防止瓦斯爆炸等事故，而且也是为了有效地利用地下能源。由于大口径气体开采过程中施工过程复杂，技术要求高，影响因素多，实际工作中的小误差可能导致钻井失败，造成人员和物质损失。

1.大口径瓦斯排放井的技术

1.1保障钻孔垂直度

在大口径瓦斯排放井施工中要求口径大、垂直度高，并且对靶点严格控制。如果偏离靶点必然会引发重大的安全事故，甚至造成无法估计的经济损失，因此对大口径瓦斯排放开孔技术要求较高。由于大口径瓦斯排放井口径较大，而且深度较深，为了提高钻孔效率，必须严格控制好钻压利用，先施工小孔径，再分级扩孔技术和定向钻进技术，从而达到防斜的效果，确保钻孔垂直通过定向纠斜的思路，实现靶点定下钻进。

1.2利用钻机打钻

在有效钻孔之前，可在风机一侧的起始侧选取适当的检测孔。到达旧巷钻具位置时，用专用仪器检查巷内，然后抽取相应的气体量。配合研究二氧化碳和其他气体之间的关系，然后将相应的气体送入安全气囊，并用甲烷探测器进行测试。二氧化碳探测器、硫化氢探测器等检测室内气体的仪器。如果发现气体没有异常，则可以在另一侧继续施工。

1.3大口径钻机的组合与制造

二开首次钻进，直接命中目标，下一步就是扩大到所需的井径，此处提出了一种带眼扩孔齿轮组合钻的方案。由于这种类型的组合钻头是非标产品，因此，需要邀请具有一定设计和加工经验的专业机构进行生产。对进入现场的组合牙轮钻头进行认真地检查，通常存在的问题和处理方法：齿轮体质量不达标，以旧换新齿轮体型号选择不合理，导致钻机的钻进参数无法掌握，钻机寿命难以掌握；焊接质量和保护支撑存在缺陷，导致井下失效；对新钻头的进场和每一次起钻后都要认真地进行检修；当直径相同的组合钻头直径相差太大时，必须按直径排序，先下井直径大，后下井直径小，每次起钻后都要复查钻头直径，记录钻头直径；如果使用气举反循环技术，必须及时总结应用经验，对钻头的组合布置和排渣口位置进行全面的规划，以便充分发挥气举反循环技术在井底的清洁作用，从而提高钻井效率。

1.4对套管稳定性的分析

为了确保钻井时的稳定性，同时防止地下水通过孔的接缝进入工作平面，在钻井作业完成后必须安装质量更高的工作桶。由于套管本身具有较高的质量，因此当管道的质量大于井的质量时，通常使用浮点方法操作管道。导管被视为长圆形来执行相应的应力分析，当圆形被外部压力拉伸时，径向和环形压力应力会出现在内壁上。在这种情况下，增大压力应力会影响材料，从而可能会影响Jane自身的强度。但是，在外部压力下，简单的圆形压力应力可能低于材料本身的极限。壁散了，失去原始形状的时间是瞬间。由于外部压力，圆的形状会暂时改变，即失去原有形状的稳定性成为弹性不稳定。当使用“浮动”方法流动管道时，不填充凹槽的套管将显示在瓷砖盒上方，即套管将变为管件。在一定深度下减小套管会导致套管的横向压力达不到要求的要求，即套管连接与孔之间会产生大于前一个套管不稳定所造成压力的磨削压力，从而使套管失去压力并导致设计错误。

1.5套管的焊接连接和卸载

经实际检验，在管柱上部增设一块备板，其厚度比主体大的接箍可确保接头的质量。为了保证焊件的强度不小于钢管的整体强度，应设计并进行拉伸试验，制定标准程序，落实焊工的作业职责。在进行焊接前，要注意必需的冷却时间；在准备接地套管时，应确保接头与主体的焊接连接；对整体管柱的竖直度进行控制，可以由两个经练仪组成的直角共同监控；同时，要避免在接头部位发生硬弯，也就是要保证两个套管的连接垂直度和整个管柱的轴向是一致；按套管柱的特殊条件，对卡、吊器具进行设计和加工；在下套管之前，必须将8~10m的套管加工为与钻头直径相近的贯通管，以排除“狗腿”；套管底部应考虑对井壁进行扶正或防刮的外表处理；在下套管之前，必须对井深数据、套管编号和接头长度进行校核。

2.成井技术

2.1固井

矿井瓦斯管口径过大，会采用掏空的方式来减少下管时的设备负荷，需要管外全段水泥固井，在下完套管后其内部可以加入钻具，从井口处焊接钻杆以及套管形成井口密封，打开空气排气孔，从钻杆外将孔注入清水以及泥浆排出空气。安装压力表并关闭空气排气孔，从钻杆内部注入隔离液，注水泥浆，直至井口返出水泥浆，并且关闭钻杆注水泥浆口在钻杆外部注入水泥浆，观察空气排空孔的压力表，当压力下降到0MPa后起转[3]。以G级油井水泥和粉煤灰水泥共50t，用S-500水泥固井两台，水泥浆液的密度为1.4~1.8g/cm3（上部1.4g/cm3）。注完水泥浆后，进行注浆钻具的施工，等待凝固96h后，将试管中的水泥塞顶设为0.5m，以清水代浆，灌装清水，检查密封止水的质量。采用570mm钢刷钻头对井筒进行清理，采用潜水泵将泥浆抽走，剩余液柱为18.1m。

2.2检测后进行处置

如果在检测过程中发现含气体浓度的危险气体，工作人员应在被was审计员和救援人员观察之前撤离。可以在原始风扇的一侧钻孔，然后在0.5米的位置钻孔到检测孔的上方和下方。此外，您必须在孔另一侧的孔中钻五个孔，然后在三个孔下方放置1英寸钢管，从长度到长度依次放置10m、15m和20m钢管。风管和钢管连接到风管。然后使用风管中的阀门控制气流的大小，并在以后控制巷子内气体的浓度。在根据要求填充到设计中之前，不得超过气体密度的最大值。为了继续施工，必须确定周围环境，以查明旧路。

结束语

随着近些年来煤矿大口径瓦斯排放井的快速应用需求量显著增加，因此要高度重视煤矿大口径瓦斯排放井具体的施工工艺，采取科学高效的措施进行施工处理。瓦斯井井筒直径大、重量大，在下管过程中常采用挖空技术来降低设备的载荷，而且经常需要在管外全段进行水泥固井。为了保证安全施工，需要精确地计算出井管的外挤性能，并对其外挤强度进行检验。

参考文献

[1]贺闪闪.矿井瓦斯大口径抽采井施工技术研究[J].煤炭与化工,2018,41(3):137-139+142.

[2]黄鹏阁.煤矿大口径瓦斯排放井钻探的施工技术[J].智能城市,2017,3(6):111.

[3]赵玉启.超化煤矿地面大口径排放钻孔施工技术[J].江西煤炭科技,2019(1):8-10

[4]马功社,刘小康,李宝珠.黄陵二号煤矿大口径瓦斯管道井施工技术[J].矿业安全与环保,2012,06:73-75+78.

[5]王继良.金华山煤矿大口径瓦斯抽排孔施工技术[J].现代工业经济和信息化,2015,06:28-30+35.

[6]熊杰,来甲,高卫乾.金华山煤矿大口径瓦斯抽排孔施工技术[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2015,07:27-29+33.