顾北矿地面区域探查治理 S4-2主孔套管受损位置确认及经验教训

顾北矿地面区域探查治理 S4-2主孔套管受损位置确认及经验教训

黄慧贤

淮浙煤电有限责任公司顾北煤矿 安徽淮南 232000

摘要：顾北煤矿地面区域探查治理工程通过施工地面定向近水平顺层分支钻孔群，最大限度的揭露预治理区域内可能的导水构造及灰岩含水层，并通过注水泥浆拦截下部奥灰水对上部太灰含水层的补给通道，消除奥灰水对A组煤开采水害威胁。为使水泥浆精准注入太原组9灰目的层位，避免水泥浆从钻孔上部第四纪松散层和太原组9灰以上层位扩散，为此钻孔采用下套管措施，利用一开套管阻止水泥浆从第四纪松散层扩散，利用二开套管阻止水泥浆从太原组9灰以上层位扩散。 S4-2孔二开套管与岩壁之间存在环形间隙 ，受13421胶带机底抽巷掘进后动压影响，导致S4-2主孔二开套管受损。

关键词： 套管受损；位置确认；经验；教训

1引言：

顾北煤矿地面区域探查治理工程通过施工地面定向近水平顺层分支钻孔群，最大限度的揭露预治理区域内可能的导水构造及灰岩含水层，并通过注水泥浆拦截下部奥灰水对上部太灰含水层的补给通道，消除奥灰水对A组煤开采水害威胁。为使水泥浆精准注入太原组9灰目的层位，避免水泥浆从钻孔上部第四纪松散层和太原组9灰以上层位扩散，为此钻孔采用下套管措施，利用一开套管阻止水泥浆从第四纪松散层扩散，利用二开套管阻止水泥浆从太原组9灰以上层位扩散。

由于S4-2主孔及分支孔施工完毕后施工S4-1主孔，两孔共用一开套管，S4-1孔施工时将割拔S4-2二开套管，因此S4-2孔的二开套管在固井时，水泥浆未返至地面，而是返至井底向上200m处，S4-2孔二开套管与岩壁之间存在环形间隙。

13421胶带机底抽巷位于南一采区，巷道设计长1160m，巷道标高-626m~-540m。巷道过S4-2主孔处，标高为-558m，此处S4-2主孔标高-565m。 13421胶带机底抽巷与S4-2主孔最小垛距仅7m。

由于顾北煤矿地面区域探查治理工程立项时间较迟，地面区域探查治理工期滞后，13421胶带机底抽巷施工时，上过S4-2主孔。受13421胶带机底抽巷掘进后动压影响，导致S4-2主孔二开套管受损。

2 S4-2主孔井身结构及二开套管固井情况：

顾北煤矿南一1煤采区地面区域探查治理S4-2主孔采用二开井身结构。

一开采用Φ311.1mm牙轮或者PDC钻头，钻进至基岩下10米至稳定底层，井深490m，下入Φ244.5mm×8.94mm钢级J55的表层套管，固孔水泥返至地面。

二开采用Φ215.9mm PDC钻头钻进至着陆点，近水平进入目的层位太原组9灰斜深3-5m,井深733m，下入Φ177.8mm×8.05mm钢级J55的套管，S4-2孔需要进行割拔套管的工作，水泥上返至距离孔底200米。

该孔直孔段总进尺490.00m，造斜段总进尺243.00m。

套管进场后，根据材质单、合格证及ISO9001质量管理体系要求，矿地测部与北京大地顾北项目部共同对套管内、外表面、规格、外观质量进行了验证，没有目视可见的裂纹、折叠、结疤、轧折和离层；无明显弯曲，椭圆，凹凸等现象，并附有质量合格证，验收结果合格。

S4-2主孔共下入Φ177.8mm×8.05mm钢级J55的套管66根，总长732.16m。通过计算，固井设计数据如下 ：

实际固井数据符合设计要求。

压水试验。二开套管固井扫孔后，全程监督做压水试验。给压至11Mpa，关闭井口阀门稳压，共稳压1小时，压降0Mpa，压水试验合格。二开套管固井验收合格。

综上所述，S4-2主孔二开套管质量合格、二开套管固井合格。

3 S4-2二开套管受损事故及确认套管受损具体位置

S4-2-7分支孔在注浆达标结束后，在扫孔过程中，13421胶带机顺槽底抽巷过S4-2主孔附近顶、底板及巷帮发生跑浆现象，同时S4-2主孔钻井液全漏，由此判断S4-2主孔与13421胶带机顺槽底抽巷串浆。

确认套管受损具体位置。通过在二开套管底部715米处加塞，第一次用清水注入面沙，下钻探沙面在-688m，然后在套管内注水，井下13421胶带机顺槽底抽巷大量出水；第二次用清水注入面沙，下钻探沙面在-605m，然后在套管内注水，井下13421胶带机顺槽底抽巷大量出水；第三次用清水注入面沙，下钻探沙面在-570m，然后在套管内注水，井下13421胶带机顺槽底抽巷大量出水；第四次用清水注入面沙，下钻探沙面在-540m，然后在套管内注水，井下13421胶带机顺槽底抽巷未出水，且S4-2孔口压力表压力持续上升，一直打压至10.5MPa，稳压1小时，压降0MPa。通过以上试验，确定S4-2套管受损位置在-570m~-540m，即受损位置在13421胶带机顺槽底抽巷过S4-2主孔附近。

4 S4-2二开套管受损后采取的措施

S4-2主孔二开套管损坏后采取割拔S4-2套管，封固后侧钻施工S5孔；由S5孔施工分支孔覆盖原S4-2孔未施工的S4-2-6、S4-2-8，S4-2-9分支孔治理区域；S5孔可以有效避开13421胶带机顺槽底抽巷，S5孔距离13421胶带机顺槽底抽巷最小法距为20米。

顺利割拔S4-2孔二开套管，侧钻成功后施工S5孔，S5孔二开套管固井时，水泥返至地面。原S4-2孔未施工的S4-2-6、S4-2-8，S4-2-9分支孔治理区域已由S5孔施工完毕。S4-2-6、S4-2-8，S4-2-9分支孔已竣工，施工过程中，未发现13421胶带机顺槽底抽巷有出浆现象。

5 经验教训

5.1 地面探查治理钻孔若主孔套管受损，采用主孔套管底部加塞，逐步用清水携带面砂，并下钻探测砂面标高，然后用清水加压，能有效确认套管具体受损位置，为下一步采取针对性措施提供技术支撑。

5.2由于S4-2主孔及分支孔施工完毕后施工S4-1主孔，两孔共用一开套管，S4-1孔施工时将割拔S4-2二开套管，因此S4-2孔的二开套管在固井时，水泥浆未返至地面，S4-2孔二开套管与岩壁之间存在环形间隙，同时13421胶带机顺槽底抽巷与S4-2孔二开套管最小距离仅7m，13421胶带机顺槽底抽巷掘进后，对S4-2孔二开套管有扰动影响。综上两点因素，造成S4-2孔二开套管损坏。

5.3由于井下巷道掘进施工，对周边地面主孔影响较大，因此，在今后主孔设计时，需尽量避开井下掘进巷道，建议最小法距至少大于20m。

5.4若地面主孔无法避开井下施工巷道，则不适宜采用割拔二开套管，两主孔共用一开套管技术。且二开套管在固井时，水泥必须返至地面。