專利名稱：一種豎井正向、反井綜合鑿井方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井領(lǐng)域，尤其涉及一種豎井正向、反井綜合鑿井方法。
背景技術(shù)：
礦山豎井鑿井是一種全機械化綜合鑿井工藝，工作人員在地面工作，實現(xiàn)打井不下井。施工工藝包括1)地層巖土破碎、攜帶、輸送和分離；幻逐級擴井；；3)井幫臨時支護； 4)永久支護包括井壁制做、懸浮下沉、壁后充填、注漿等。利用在地面布置的大直徑鉆機轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆桿，鉆桿帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)，鉆頭上的滾刀實現(xiàn)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，對地層產(chǎn)生沖擊、擠壓、刮削綜合作用，實地層破碎；當鉆孔達到深度后，再經(jīng)過多次擴井鉆進并修正井偏及井斜，達到設(shè)計直徑時再將地面上預(yù)制好的鋼筋混凝土井壁或鋼板混凝土復(fù)合井壁，用鋼法蘭盤逐節(jié)連接，在充滿泥漿的井孔中，懸浮下沉至井底作永久支護。最后在井壁外圍用水泥漿或其它材料，根據(jù)地層條件分段進行置換泥漿的充填固井?，F(xiàn)有的礦山豎井鑿井工藝對于鉆鑿表土段，施工速度較快，施工成本較低，但是，對于基巖段施工，存在許多問題設(shè)備占用時間長，工程成本高；工效低，成井速度慢，不能滿足快速建井需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，提供一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，大大提高鑿井的成井速度，安全、可靠、施工成本低。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，包括以下步驟步驟1、利用豎井鉆機鉆進至基巖段，形成表土段井孔，豎井鉆機的鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖， 使巖石破碎為巖屑；步驟2、通過豎井鉆機的鉆桿中的風(fēng)管輸入壓縮空氣，通過壓氣升液將鉆井過程中產(chǎn)生的含有巖屑的泥漿高速排至地面；步驟3、在地面上預(yù)制各節(jié)井壁；步驟4、在鉆井內(nèi)加配重水，利用鉆井中泥漿對井壁的浮力將各節(jié)井壁緩慢下沉到表土段井孔中并依次焊接；步驟5、在井壁和井壁外側(cè)的巖幫之間填充注漿，最下層采用水泥漿液填充，然后逐級向上利用水泥漿和碎石交替填充，得到表土段鉆井；步驟6、根據(jù)實際的需要基巖段井筒的直徑和深度選擇合適的反井鉆機；步驟7、將反井鉆機下放并固定到表土段鉆井的底部；步驟8、利用反井鉆機反向擴孔，形成溜矸孔；步驟9、刷大至預(yù)定的井筒直徑。如上所述的步驟1中進行鉆井的過程利用超聲波測井儀對鉆井的垂直度進行監(jiān)測，當監(jiān)測的鉆井的垂直度偏差超過預(yù)定值，則對豎井鉆機進行糾偏處理。如上所述的豎井鉆機的鉆頭裝有球齒滾刀或者楔齒滾刀。
如上所述的豎井鉆機的轉(zhuǎn)速為0-8r/min，豎井鉆機的鉆頭的壓力小于鉆頭在泥漿中重量的60%。如上所述的井壁為鋼筋混凝土井壁或者鋼板井壁。如上所述的溜矸孔的孔徑為1. 2-2. 0m。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下有益效果1、安全、可靠、施工成本低；2、由于采用上述方法，將鉆機施工困難的基巖段，由反井鉆機完成施工，原來鉆機施工基巖段成井速度10 15m/月，改為反井鉆機結(jié)合刷大綜合成井速度可達15 30m/ 月，成井速度提高50%左右；3、采用反井鉆機施工基巖段，無泥漿排放，減少大量泥漿存放場地面積，降低了對環(huán)境的污染。


圖1是豎井鉆機施工表土段結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是井壁下沉的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是壁后注漿工藝示意圖。圖4是反井鉆機在井筒內(nèi)施工基巖段示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的詳細描述，其中，1-滑輪大鉤子、 2-井架、3-鉆桿、4-吊掛裝置、5-鎖口、6-下沉中的長段井壁、7-已下沉到底井壁、8-孔壁、 9-注漿軟管、10-截止閥、11-壓力表、12-蛇形管、13-封閉接頭、14-注漿三通、15-注漿管活絡(luò)掛鉤、16-無縫注漿管、17-反絲接頭、18-逆止閥、19-外通管、20-壁處分流管。實施例如圖1、圖2所示，一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，包括以下步驟步驟1、利用豎井鉆機鉆進至基巖段，形成表土段井孔，豎井鉆機的鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖， 使巖石破碎為巖屑，其中豎井鉆機的鉆頭裝有球齒滾刀或者楔齒滾刀，豎井鉆機的轉(zhuǎn)速為 0-8r/min，豎井鉆機的鉆頭的壓力小于鉆頭在泥漿中重量的60%，在各地層交接帶和風(fēng)化帶鉆進時，鉆壓在原有的基礎(chǔ)上再適當減小5-10T ；步驟2、通過豎井鉆機的鉆桿中的風(fēng)管輸入壓縮空氣，通過壓氣升液將鉆井過程中產(chǎn)生的含有巖屑的泥漿高速排至地面；步驟3、在地面上預(yù)制各節(jié)井壁，井壁為鋼筋混凝土井壁或者鋼板井壁；步驟4、在鉆井內(nèi)加配重水，利用鉆井中泥漿對井壁的浮力將各節(jié)井壁緩慢下沉到表土段井孔中并依次焊接；步驟5、在井壁和井壁外側(cè)的巖幫之間填充注漿，最下層采用水泥漿液填充，然后逐級向上利用水泥漿和碎石交替填充，得到表土段鉆井；步驟6、根據(jù)實際的需要基巖段井筒的直徑和深度選擇合適的反井鉆機；步驟7、將反井鉆機下放并固定到表土段鉆井的底部；步驟8、利用反井鉆機反向擴孔，形成溜矸孔，溜矸孔的孔徑為1. 2-2. Om ；
步驟9、刷大至預(yù)定的井筒直徑。步驟1中進行鉆井的過程利用超聲波測井儀對鉆井的垂直度進行監(jiān)測，當監(jiān)測的鉆井的垂直度偏差超過預(yù)定值，則對豎井鉆機進行糾偏處理。實施本發(fā)明時，主要工藝技術(shù)要求如下1)井筒偏斜的控制豎井鉆機的鉆頭在鉆進前均保證其自由狀態(tài)下對準鉆孔中心，其偏差控制在5mm以內(nèi)；各級鉆孔所使用的鉆壓均小于鉆頭在泥漿中重量的60%;在各地層交接帶和風(fēng)化帶鉆進時，鉆壓在原有的基礎(chǔ)上再適當減小5-10T ；采用SKD-I型超聲波測井儀，對各級鉆孔的垂直度和井徑進行及時的測量，以便及時采取糾偏措施，一般是要提鉆進行掃孔，直到偏斜率和井徑達到要求。2)井幫的穩(wěn)定嚴格控制鉆進參數(shù)，鉆壓小于鉆頭在泥漿中重量的60%，一般轉(zhuǎn)速5r/min，扭矩為鉆機最大扭矩的40% -60%,擴孔一般3r/min，扭矩為鉆機最大能力的 80%，并綜合考慮泥漿性能參數(shù)，1、抑制造漿采用高分子聚合物化學(xué)藥劑，利用其特殊結(jié)構(gòu)優(yōu)先占據(jù)巖屑表面的可吸附區(qū)域，在其表面形成保護層，有效地阻止與泥漿中自由水的接觸，抑制泥漿水對鉆屑的水化，使破碎的巖屑基本保持原樣，從而抑制土塊在鉆進中的完全造漿。2、降低含砂率利用沉淀池靠重力作用沉降粒徑較大的巖屑；再用旋流器排出較小巖屑；進而用三聚磷酸鈉絮凝沉降較細小巖屑及粉砂。3、降低失水量若泥漿粘度超過 Ms，先加水稀釋至2 以下(失水量可能會升高，但泥皮已形成，不會造成太大危害)再加 CMC，把失水量降下來。4、泥漿參數(shù)控制原則以控制失水量、放寬密度值為手段，以形成孔壁內(nèi)側(cè)液柱壓力大于孔壁外側(cè)的液柱壓力，保證井幫穩(wěn)定。3)泥包鉆頭的處理采取各種幾種措施，如降低泥漿黏度，控制失水量，嚴格控制鉆進參數(shù)，開設(shè)側(cè)吸收口，加大泥漿吸收量。4)反井施工導(dǎo)孔偏斜的控制，導(dǎo)孔鉆進是施工技術(shù)的關(guān)鍵，主要是控制導(dǎo)孔偏斜。 影響鉆孔精度的主要因素有鉆具結(jié)構(gòu)及布置、反井鉆進參數(shù)選擇、地質(zhì)條件及主要操作人員的技術(shù)水平和經(jīng)驗。如果導(dǎo)孔超出一定范圍，將對后續(xù)的擴孔刷大施工造成影響。該工藝由于采用豎井鉆機正向和反井鉆機反向綜合鑿井工藝，將鉆機施工困難的基巖段，由反井鉆機完成施工，原來鉆機施工基巖段成井速度10 20m/月，改為反井鉆機結(jié)合刷大綜合成井速度可達15 30m/月，成井速度提高50%左右；由于采用反井鉆機施工基巖段，無泥漿排放，減少大量泥漿存放場地面積，降低了對環(huán)境的污染。本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1、利用豎井鉆機鉆進至基巖段，形成表土段井孔，豎井鉆機的鉆頭旋轉(zhuǎn)破巖，使巖石破碎為巖屑；步驟2、通過豎井鉆機的鉆桿中的風(fēng)管輸入壓縮空氣，通過壓氣升液將鉆井過程中產(chǎn)生的含有巖屑的泥漿高速排至地面；步驟3、在地面上預(yù)制各節(jié)井壁；步驟4、在鉆井內(nèi)加配重水，利用鉆井中泥漿對井壁的浮力將各節(jié)井壁緩慢下沉到表土段井孔中并依次焊接；步驟5、在井壁和井壁外側(cè)的巖幫之間填充注漿，最下層采用水泥漿液填充，然后逐級向上利用水泥漿和碎石交替填充，得到表土段鉆井；步驟6、根據(jù)實際的需要基巖段井筒的直徑和深度選擇合適的反井鉆機；步驟7、將反井鉆機下放并固定到表土段鉆井的底部；步驟8、利用反井鉆機反向擴孔，形成溜矸孔；步驟9、刷大至預(yù)定的井筒直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，其特征在于，所述的步驟 1中進行鉆井的過程利用超聲波測井儀對鉆井的垂直度進行監(jiān)測，當監(jiān)測的鉆井的垂直度偏差超過預(yù)定值，則對豎井鉆機進行糾偏處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，其特征在于，所述的豎井鉆機的鉆頭裝有球齒滾刀或者楔齒滾刀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，其特征在于，所述的豎井鉆機的轉(zhuǎn)速為0-8r/min，豎井鉆機的鉆頭的壓力小于鉆頭在泥漿中重量的60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，其特征在于，所述的井壁為鋼筋混凝土井壁或者鋼板井壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎井正向、反井綜合鑿井方法，其特征在于，所述的溜矸孔的孔徑為1. 2-2. Om0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種豎井正向、反井綜合鑿井方法包括以下步驟利用豎井鉆機鉆進至基巖段，形成表土段井孔，通過壓氣升液將鉆井過程中產(chǎn)生的含有巖屑的泥漿高速排至地面；在地面上預(yù)制各節(jié)井壁；在鉆井內(nèi)加配重水，利用鉆井中泥漿對井壁的浮力將各節(jié)井壁緩慢下沉到表土段井孔中并依次焊接；在井壁和井壁外側(cè)的巖幫之間填充注漿，最下層采用水泥漿液填充，然后逐級向上利用水泥漿和碎石交替填充，得到表土段鉆井；根據(jù)實際的需要基巖段井筒的直徑和深度選擇合適的反井鉆機；將反井鉆機下放并固定到表土段鉆井的底部；利用反井鉆機反向擴孔，形成溜矸孔；刷大至預(yù)定的井筒直徑。本發(fā)明大大提高鑿井的成井速度，安全、可靠、施工成本低。
文檔編號E21D1/08GK102493809SQ20111041254
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者劉志強, 孫建榮, 張廣宇, 李恩濤, 李英全, 武士杰, 王強, 王新, 程守業(yè), 荊國業(yè), 陳遠坤 申請人:北京中煤礦山工程有限公司