[发明专利]煤矿水患治理井钻井方法

说明书

技术领域

本发明涉及防治水多分支水平井钻井技术领域，特别涉及一种煤矿水患治理井钻井方法。

背景技术

煤矿水害是矿井生产过程中常见的一种灾害，是指在坑道里采煤的时候，挖穿洞壁接通地下水或者积水的废弃坑道，影响矿山工程施工的进度和质量，恶化工人的工作环境，给煤矿生产带来不安全因素，严重的发生淹井事故，造成生命和财产的重大损失。防治水是煤矿生产作业中一项非常重要的工作，在现有的施工中，采用套管技术，技套一般下至煤底板以下10米，常常在钻进及扫孔时发生垮塌，当改变技套下至奥灰下4米，能封固住上部易坍塌井段，但由于套管下得深，无法再进行其他水平分支的施工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在一个井场施工两个以上的多分支水平井及定向井，利用割套管技术，重复利用一口井的上部井段，通过改变不同的造斜点位置，实现钻多分支水平丛式井；同时在水平段的奥陶系灰岩钻进出现严重漏失时，采用稀浆液和稠浆液双密度注浆液在地面进行注浆，浆液对含水层进行加固。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种煤矿水患治理井钻井方法，步骤一：开井眼至直井段，即一开，在井眼内下表层套管固井；步骤二：在直井段下部进行侧向井口施工，即二开主支，并下技术套管固井；步骤三：在侧向井口下部进行多分支水平从式井施工即三开；步骤四：在多分支水平井施工过程中发生井漏时，由地面井眼向侧向井套管口注浆堵漏；步骤五：当一个侧钻井口下部的多分支水平从式井全部施工完成后,对技术套管套鞋以下裸眼段打水泥塞封固；步骤六：对技术套管进行套管切割并起出切割点以上套管，步骤七：对原技术套鞋以上、侧钻点以下井段打水泥塞封固；步骤八：从侧钻点侧钻进行下一侧向井口施工，即二开主支，并下技术套管固井，且逐一进行三开多分支水平从式井的施工；步骤九：重复步骤二至步骤八，逐一完成多分支水平井的套管切割、注浆堵漏。

所述步骤二，将技术套管套鞋以上300米的套管用水泥封固，采用防塌钻井液封住地面至环空水泥塞面。

所述步骤六的套管切割包括以下步骤：

1)下入水力割刀前准备：全面检查水力割刀各个部件，入井之前做好地面实验，记录排量、泵压，检查开泵各刀翼工作状态、停泵收刀情况及收刀时间，并做好记录；2)下入水力割刀切割套管：清理井口，将连接好的割刀和钻杆组合钻具下入水平分支井，于水泥塞塞面位置在所割套管位置以上50m处进行切割；3)切割完毕，起出工具，再起割断套管；4)重复步骤1)至4)，逐一进行多个分支水平井的套管切割。

入水力割刀中途禁止开泵；钻具下到切割位置时，以5-10r/min缓慢转动钻具，开泵切割，逐渐将转速增加到20-30r/min，观察扭矩及泵压变化，当扭矩减小、泵压降低，转动扭矩不再增加时，套管被切割断，此时停泵、起钻。

所述步骤四，由地面井眼向侧井套管口注浆堵漏的方法包括1)注浆材料的选择；2)纯水泥浆的制浆；3)注浆程序；4)注浆参数的确定。

所述注浆材料有纯水泥浆、粘土浆、粘土水泥浆及粘土粉煤灰水泥浆；所述注浆程序分为分段注浆或连续注浆；所述注浆参数包括注浆压力、注浆排量、注浆密度和注浆结束标准。

所述注浆材料优选为单液水泥浆，R325矿渣硅酸水泥，水灰配比为3:1～1:1；或采用部分粉煤灰，水泥和粉煤灰按1:1～1:3配比。

所述注浆程序优选井口吊灌式连续注浆模式，包括：1)冲洗管线，2)注浆管路试压，3)向孔内压水试验，4)注浆，5)向孔内替水；所述向孔内压水试验采用由小泵量逐级增加到最大泵量压水,小泵量压水时间不低于0.5小时，最大泵量级压水时间不低于1小时；所述向孔内替水其总水量为注浆管路总容积的1--1.5倍。

所述注浆压力由注浆泵的压力、浆液的自重力、管路的阻力和静水压力组成，优选高压注浆模式，注浆结束标志为注浆压力达到12MPa；所述注浆密度选择水泥浆密度在1.15—1.30g/cm3之间；所述注浆结束标准：注浆终止压力为12MPa，结束泵排量为200L/min，稳压30分钟。

所述水力割刀本体由上自下依次为上接头、外筒、刀头和底部，所述外筒内设有喷嘴)、活塞、复位弹簧和进刀杆，所述刀头的柄部与进刀杆相连，在活塞的作用下伸出本体；所述底部设有扶正块。

本发明的有益效果是：通过改变造斜点位置，实现钻多分支水平丛式井的目的，减少了土地使用，缩短了施工周期，节约钻井综合成本；与常规井下注浆相比，在地面将不同密度的浆液通过钻孔注入含水层，具有安全、治理效果佳、准确性高和深度更广等优点。

附图说明