摘要钻探施工的工程管理包括孔前的准备工作,钻进过程中和终孔后的管理工作,其目的是采取各种有效措施,取准取全第一手地质资料。
关键词钻探工程;施工管理;措施
中图分类号P634.5文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)052-0199-01
1开孔前的准备工作
为了保证钻探质量,提高钻探效率,达到获取正确可靠的地质资料和各种数据的最终目的,在开孔前要充分做好准备工作。
1.1熟悉工作区的地质情况
为准确地指导钻探,取得可靠的地质资料,就必须首先对工作区的地质情况,特别是地层顺序、煤层情况、褶曲和断裂特征等,有比较全面的认识。因为每个钻孔的地质特点,并不是孤立的,而是同工作区总体地质环境特征紧密联系的。只有认真熟悉工作区的地质情况,才能正确判断和掌握钻孔的地质钻探特点。熟悉工作区地质情况的方法:①通过阅读、消化已有的地质资料和勘查设计;②亲自到工作区进行野外地质观测;③钻探与地质的有效沟通和交流。
1.2孔位踏勘
在掌握了工作区总体地质概况后,根据勘查设计的要求,进行孔位踏勘,其主要内容有以下四项:
1)孔位确定:在编制勘查设计时,虽已对孔位进行了粗略踏勘,但仅仅只是图纸上的孔位。往往工作区的施工现场对具体孔位和施工条件不一定很适合,故必须对每个钻孔进行实地落实。如发现钻孔设计在陡坎、滑坡、老窑采空区、建筑物、水域、公路、堤坝上或高压电网下等特殊条件下,而妨碍铺设钻场时,在不影响地质勘查成果的原则下,可在地质勘查规范允许的前提下适当调整孔位,以利于钻探施工。2)调整开孔技术条件:钻孔附近如有残坡积物覆盖,应调查其特征和深度。若无覆盖物时,应查明基岩风化程度及裂隙发育情况,以便确定开孔钻进时是否需要下井口管等技术措施。3)确定开孔层位:确定开孔层位是孔位踏勘的主要内容,如开孔层位确定有误,会直接影响到第一层煤的见煤预告和孔深的准确性。从而导致达不到设计地质目的,而重新增补勘查工程量。为较准确地确定开孔层位,在暴露区应做勘探线实测剖面图,掩盖区应详细分析勘探线剖面图和煤层构造图等,最后把开孔层位正确定下来。4)调查钻孔施工条件:钻探施工条件主要指施工场地平整、水源、供电和交通运输等。
1.3开孔验收
在钻塔、钻机安装完成后,钻探地质人员会同工程、安全、质管部门和施工方,按照设计和有关规定,进行开孔验收。其内容如下:
1)钻探机械安装方面。检查钻塔、基台、钻机等安装是否合格,特别是钻机主轴是否垂直,天轮、主轴和孔口三者是否在一条垂线上,以防开孔后发生歪斜。斜孔按设计的斜度检查。2)泥浆循环系统方面。检查泥浆槽长度和坡度是否合乎标准,水源箱、沉淀池规格和密封情况是否良好,水泵机体运转质量和压力是否合格,动力系统是否符合要求等。3)安全措施方面。避雷针、绷绳安装是否正确,工作服、安全帽是否齐备,各种安全警示标志是否到位,各项操作规程、安全文明生产措施是否落实等。4)施工设备方面。包括在钻进中的各种设备,如岩芯箱、各类原始记录表格以及工具是否齐全等。在检查验收中如发现问题应及时解决。
2钻进过程中的地质管理
钻探工程是地质勘探的重要手段,其目的是为取得第一手地质资料。因此,在钻进过程中地质管理是一项极为重要的工作,这项工作的好坏,直接影响所取得地质资料的可靠程度。钻进过程中的地质管理工作,实质上就是质量管理问题。为了保证和提高钻探质量,原煤炭部制定了“煤田地质钻探质量标准和验收评级”,其内容包括煤层、岩层、有益矿层、孔斜、孔深、简易水文观测,原始记录,其它设计要求和封孔要求等质量标准。
2.1原始记录的检查与调度工作
1)原始记录的检,查钻具全长=累计孔深+余尺+机高进尺=上次余尺+加尺一余尺一减尺累计孔深=上次累深+本次进尺,或者钻具全长一余尺一机高岩煤芯鉴定及长度检查:对钻进中所提取的岩煤芯要及时鉴定和描述,并丈量岩煤芯长度,检查原始记录是否正确,特别要注意残留岩、煤芯确定得是否正确可靠。岩煤芯整理和编号的检查:在检查岩芯时,要注意有无“错号”、“跳号”、“重号”现象,岩煤芯放置和记录是否有颠倒现象,如发现问题应立即给予纠正。简易水文观测的检查:检查水位观测率是否达到100%,一般正常钻进过程中除涌水、漏水外,每提一次钻具都要观测水位一次。同时要检查泥浆池泥浆消耗的观测是否做到了每一小时观测一次,记录是否正确。小班时间的记录检查:主要检查小班的时间利用率,核对工作台时,将各项工作时间分别统计好填在“钻探工程台帐”表中,以便做月报之用。2)调度工作能为领导指挥生产和决策起到参谋作用,因此,搞好调度工作应做到准确、及時。调度工作内容可分二个部分:①关于统计方面,包括时间台帐上的全部内容,另有钻孔累深、总进尺数、总采取量,所用钻头、下套管深度、直径等;②关于地质方面,丈量钻具全长、测孔斜结果,以及下见煤通知书后的打煤情况等。
2.2岩芯、煤芯及煤层项底板的采取
1)岩芯是研究地层、构造、水文地质及开采技术条件的基本依据。衡量岩芯采取质量主要是岩芯采取率及完整程度。岩芯采取在不同的勘探阶段,不同的地质情况,不同生产建设需要均有不同要求。一般情况下,全孔岩芯采取率不低于60%。2)煤芯采取率是衡量钻探质量的重要指标。根据“钻探质量标准”规定,钻孔可采见煤点的煤芯采取率不低于75%,并做到煤芯不污染、不燃烧变质、结构清楚。3)煤层顶、底板采取的质量要求,主要目的是精确控制煤层厚度,一般以煤层顶末底初的采取率或缺失长度来表示,一般情况下,回次进尺0.51～1.0米,顶末、底初采取率不低于75%。
2.3 钻孔弯曲
1)钻孔弯曲的危害性:钻孔产生弯曲,直接影响到地质资料的可靠性,对岩煤层的产状、埋藏深度、厚度、储量计算和开采设计等都有很大的影响。由于孔斜增加了钻具的磨损,减短了钻具使用寿命,更严重的是容易造成断钻杆和埋钻等孔内事故,并增加处理事故的难度;孔斜也给测井带来难度,易造成测井事故;由于孔斜,钻具压力、转速受到限制,升降钻具缓慢,增加了非钻进时间,钻效降低。2)钻孔弯曲的原因:造成孔斜的原因主要有地质、技术和操作等方面。在松软地层如流砂层、破碎带、厚煤层中钻进,或穿过采空区、岩溶等,由于并壁扩大,致使钻具不易控制方向而产生孔斜。这种弯曲无明显规律。在具有一定倾角的软硬互层的岩层中钻进时,当岩层由软变硬。在互层频繁的煤系地层中,经验表明,总的孔斜方向朝垂直岩层层面的方向偏转。钻进在软硬不均的岩层中,如砾石层、砾岩层或含大量黄铁矿、燧石结核的岩层时,易发生不定向孔斜技术:如天轮、主轴和孔口三点联线不是垂线,套管不正,使用了弯曲的钻具等。操作:如三个小班操作不一致,给水量、压力和转速不适当等都可造成孔斜。
3终孔后的地质管理工作
终孔后的地质管理工作是指钻进达到设计终孔层位停钻后的一系列地质管理工作。
3.1下达终孔停钻通知书
当钻孔钻进到设计所规定的终孔层位,并满足测井要求的下缆孔深后,在没有特殊情况下,即下达终孔停钻通知书。在终孔停钻后,要认真做好丈量钻具全长测孔斜和终孔稳定水位。此外,钻探地质人员应根据岩芯鉴定及判层记录绘制钻探小柱状,以供测井之用。
3.2测井工作
测井工作是验证钻探成果和质量的重要手段,所以必须做好此项工作,以便取准取全钻孔资料。在进行测井时,地质人员应参加测井资料的初步定性、定量解释,与钻探成果进行比较,找出存在的问题。
3.3终孔验收
终孔验收对提高勘探工程质量,不断总结经验有很大作用。验收内容主要根据煤炭部颁发的《煤田地质勘探工程质量标准和评级方法》进行。对钻探、测井和水文等原始资料和质量逐项进行审查和评定,最后评出等级。验收不合格的项目,应根据设计要求和需要设法及时补救,否则不能进行封孔。
3.4封孔和岩芯处理
钻孔验收合格后,地质人员应提出封孔通知及封孔设计,并监督按操作规程封孔。封孔的目的是隔断地表水及地下水各含水层之间的水力关系,防止煤层开采时矿坑突水,保证矿井安全、正常生产。在封孔过程中,应严格执行设计要求和操作规程,特别注意洗孔,把井壁泥皮冲净,保证封孔质量。封孔后,在孔口设立永久标志,最后提封孔报告书。钻孔岩芯照相存档,在终孔验收后对岩芯进行处理,除井筒附近和标准勘探线上的钻孔岩芯全部保留外,其余钻孔岩芯可根据需要决定保留、缩选或废除。对于有代表性的岩芯如标志层、断层带等应很好地保存下来,妥善保管,以便将来移交给生产单位。钻探工程施工管理工作的内容很多,但最根本的任务是保证取全取准第一手地质资料。为了这一共同目的,地质人员、钻探人员、测井人员必须相互沟通,密切配合,只有这样,才能促使钻探工程的施工管理工作有序、高效的运转。