自制水文孔过滤管起拔工具及其工程应用

孙景武,宋国龙,唐岳明,李 洋

(1.华润电力〈锡林郭勒〉煤业有限公司,内蒙古锡林浩特 026000;2.内蒙古地质工程有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010050）

自制水文孔过滤管起拔工具及其工程应用

孙景武1,宋国龙2,唐岳明1,李 洋2

(1.华润电力〈锡林郭勒〉煤业有限公司,内蒙古锡林浩特 026000;2.内蒙古地质工程有限责任公司,内蒙古呼和浩特 010050）

水文地质勘探过程中,有时会遇到起拔过滤管。在起拔过滤管施工中完成新型自制过滤管起拔工具的设计、使用,取得良好效果。该工具造价低、易加工、安全易操作,为以后处理类似情况和钻孔事故,降低费用、提高生产时效创出了一条新路。

水文勘探孔;过滤管;起拔工具

煤田水文地质勘探中,经常会施工水文地质孔进行抽水试验。由于在第四系、比较松软的第三系以及白垩系地层中,孔壁容易垮塌,需要下过滤管方能进行抽水试验。一些水文孔靠近井田的初期开采范围,为了保证矿井的开采安全,水文地质孔完成抽水试验后煤层孔段封孔质量必须达到《煤田地质勘察规范》要求,需要起拔过滤管以便使封孔质量更加可靠。煤田水文地质孔抽水试验一般要进行3个降深,大量的抽水使地层通过滤管,尔后抱死,给起拔过滤管增加了很大的难度。我们在实际施工中自制了一种简易的工具(类似考古工作中的洛阳铲）,在内蒙古五间房煤田水文地质勘探施工中成功起拔了过滤管。

1 自制过滤管起拔工具的结构和使用

图1 自制过滤管起拔工具

在起拔过滤管过程中,使用钻机的卷扬机升降起拔工具,自上而下冲击过滤管周围的地层,冲击时用稀泥浆保护孔壁。

2 操作要点

(1）冲击高度控制在1.5～2.0 m,冲到接箍处适当控制提升高度,以防接箍损坏;冲击时要经常检查钢丝绳、绳卡的松紧度,每冲击0.5 h要拧紧钻杆一次,避免钻杆脱扣。

(2）冲击时起拔工具不能停留在一个方向,要不断变换位置,防止将过滤管挤偏或冲断过滤管。

(3）泥浆性能要达到如下指标:粘度25～28 s,密度1.10～1.15 g/cm3,失水量20 mL/30 min,泥饼厚度2 mm,pH值9。不能停泵,防止粘、吸、卡死,出现泥浆流动不畅及时将起拔工具提出孔外。

(4）保证泥浆泵的完好性。

3 应用实例

内蒙古五间房煤田位于锡林郭勒盟二连煤盆地的中部,主要含煤地层是早白垩系的白彦花组。五间房煤田一井田的ZKKJ27-17水文地质孔位于矿井的初期采区,而且在首采工作面的中部,该工作面预计在1年左右就要回采。该孔主要对3-3煤层顶板含水层进行抽水试验。为了保证矿井的安全,对该孔的封孔要求非常严格,必须将过滤管起拔后封孔。

ZKKJ27-17水文地质孔孔深282 m,所揭露的地层依次为:

第四系风积沙,由颗粒不等的细沙、粉沙组成,松散,厚度4.40 m。

第三系粘土(岩）,以浅砖红色为主,泥质结构、块状构造,成分以粘土矿物为主,细腻、有粘滑感;稍湿,可塑～硬塑状态,钻孔缩径;局部含少量白色形状不规则的钙质结核,厚度50.39 m。

白垩系,为本区主要含煤地层,由泥岩、不同粒级砂岩、砂砾岩和煤层组成,泥岩单层厚度0.20～18.62 m,不同粒级的砂、砂砾岩、细砾岩的单层厚度0.20～17.53 m。该地层胶结程度较差,属半固结岩层。

ZKKJ27-17水文地质孔的含水层在白垩系,由于该地层胶结程度较差,属半固结岩层,抽水试验极易塌孔,所以必须下过滤管。该孔的结构为:0～56 m段为“219 mm的实管,56～104 m段是“219 mm的过滤管,104～282 m段为“108 mm的过滤管(见图2）。ZKKJ27-17水文地质孔分3个降深,最大降深涌水量为887.16 m3/d。

用“260 mm的岩心管加工的起拔工具顺着“219 mm过滤管铲到106 m处,使上部井管与地层分离,然后用反丝工具将上部“219 mm井管在变径接头处反开,分段提出孔口。下部采用“127 mm的岩心管加工的起拔工具顺着“108 mm过滤管往下铲,每次不大于20 m。在保证泥浆护壁完好的情况下及时用反丝工具将已经与地层分离的20 m过滤管提出孔口,如此反复。一星期的时间将282 m过滤管全部起拔出来。事后进行测井验证孔内无残留物,圆满封孔。

图2 ZKKJ27-17水文地质孔结构示意图

4 结论

按照常规的浸油法和反扣法处理起拔过滤管需要较长时间,易发生事故。反扣法起拔井管,由于地层的挤压,需要较大的力量才能将丝扣反开,容易反断钻孔或造成机械事故。

自制的起拔工具具有制造容易、成本低、使用便捷、效果明显、成功率高等特点。不仅减少处理时间,而且工具制作投资少,另外处理事故工具没有消耗,节省投资。在以后的五间房二矿井筒检查孔施工中使用此方法成功将572 m过滤管全部起拔出来。因此凡在地层胶结不致密的地层均可选用,具有较大的推广性,同时也可以在水源井或其他勘探孔井壁管的起拔中使用。

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Self-designed Pulling Tool for Filtrat ing Tube in Hydrological Hole and Its Engineering Application

SUN Jing-wu, SONG Guo-long2,TANG Yue-m ing1,L I Yang2(1.China Resources Power〈Xilingol〉Coal Industry Co.,Ltd.,Xilinhot InnerMongolia 026000,China;2.InnerMongolia Geo-engineering Co.,Ltd.,Hohhot InnerMongolia 010050,China）

Self-designed new pulling toolwas designed and applied in pulling filtrating tube processwith low cost,easypro-cessing,safe and convenient operation,and with good effect.

hydrological exploration hole;filtrating tube;pulling tool

P634.4

:A

:1672-7428(2010）07-0032-02

2010-03-15

孙景武(1969-）,男(汉族）,江苏徐州人,华润电力〈锡林郭勒〉煤业公司高级工程师,煤田地质专业,从事煤田地质和矿井地质工作,内蒙古锡林浩特市。