#顾桥矿中央区4#孔施工组织设计

1、顾桥煤矿中央区新增4#瓦斯井施 工 组 织 设 计建设单位： 淮南矿业（集团）顾桥煤矿 施工单位： 山东省煤田地质局第一勘探队二一一年六月编 制： 杨胜春徐加江温丙初审 核： 种衍飞队总工程师： 王士路批 准 人：会审意见：二一一年 月 日目 录一、-前言二、-工程概况1、-地层情况2、-钻井设计3、-施工步骤三、-钻探施工技术工艺1、-钻具组合2、-钻头3、-钻进参数4、-防斜快打技术措施5、-泥浆的选用与净化四、-下管与固井顾桥煤矿中央区工广新增瓦斯抽采入井工程4#井施工组织设计顾桥煤矿位于安徽省凤台县城西北关约20km，地理坐标为东经116°2515116°3700，

2、北纬32°450032°5230。区内属平原地带，地形平坦，地面坐标高在+21+24m，永幸河由北向南经本区中部流入淮河。工程施工地点位于凤台县桂集乡中央区，县乡间公路网已形成，交通十分方便。矿井为全隐蔽含煤区，地层由老到新依次有奥陶系、石炭系、二叠系及新生界松散层。地层形态总体为一走向近南北、倾向东的反“S”型单斜构造。含煤地层为石炭、二叠系，共有可采煤层9层，平均总厚度24.11m，其中13-1、11-2、8、6-2和1煤层为主采煤层，平均总厚度21.14m，各煤层赋存稳定，倾角5°15°。一、工程概况630mm800mm750mm1000mm816

3、m294m钻井位于顾桥中央区内已建瓦斯电厂内，井下为已施工的北一13-1下山采区轨道斜石门车南侧，钻井形成后通过专用找孔巷道同-766北一回风大巷连接到各分支抽采管道；地面标高约+25.64m，基岩面在-238-243m。拟建3个钻井位于顾桥矿中央区瓦斯电厂内，沿正东西方向布置，钻井距分别为60m和30m；其东北有正在施工的1#、2#降温钻孔。终孔位于北一13-1下山采区轨道斜石门。通过找孔巷道与-766北一回风大巷相连接。终孔位于-780水平下10m处，井深815.60m。4#钻井设计坐标为：X=32464.600 Y=60213.700；设计孔深815.6m，设计净直径630mm，地面标高

4、+24m其中表土段厚度约294m，基岩段厚度约521.60m。地层情况：钻井以顾桥煤矿井筒地层柱状图为依据，新世界松散层厚以含砾粘土和砂质粘土为主，基岩风化带厚约10.00m，基岩层主要以砂岩、砂质泥岩、粘土岩和煤层为主，地层倾角不大。钻井设计：钻井结构设计力求简单，有利于施工与管理，降低成本，根据该工程与地质条件，参照以往经验，按三段结构设计。1、井口护筒；2、新生界护壁管通过风化带至基岩地层，主要用于封隔含水层，防止井壁垮塌、缩径、确保井眼钻进安全；3、基岩段最后钻进设计深度下入工作管成井。井口护筒规格为1200mm；0294m，井径1000mm，下800mm×12mm护壁管；2

5、94m815.60m，,井径为750mm，下630mm×15mm工作管。瓦斯井结构如图所示。施工步骤：平整场地、挖地槽打基础、下入井口钢护筒安装钻塔钻机等设备、构建泥浆循环系统、整理钻具、配制泥浆、组织学习施工组织设计和有关安全规定、举行开工验收安全会一开钻进：成孔、扩孔、顺孔、下管、固管、调整泥浆二开钻进：成孔、扩孔、顺孔、下管、固管、成井。二、主要设备及安装1、主要设备：GZ2600型工程钻机，TBW1200/7B、TBW850/5A泥浆泵，160KW、110KW、90KW电动机，K41-200石油钻塔。流量100m3h除砂器，一体化单点测斜仪，JDT-5A型(陀螺仪和陀螺定向仪

6、)，有线随钻定向仪，防斜螺杆钻具定向设备等。2、安装设备安装按规定要求达到平、正、稳、固、牢。校正天车中心、转盘中心及井口中心三者处于一铅垂线上，最大允许偏差不超过10mm。每次换径开钻之前必须严格井口找正，校正井口。2.1、钻塔安装K型石油钻塔在钻孔前50m场地内进行地面统一组装，确保安全。要严格按照井架技术要求进行安装、调整、使用。2.2、钻机、泥浆泵、电动机安装设备安装做到水平、周正、稳固，安全防护栏装设齐全、牢固；钻机转盘底梁进行加固，电器设备接地、防护有效。三、钻探施工技术工艺根据设备技术性能和钻遇地层情况，采用先打导向孔然后分段扩孔成井的工艺方法。即覆盖层井段采用311mm孔径在井

7、眼中心钻进成孔, 随钻进监测孔斜, 穿过基岩风化带孔斜符合要求：预计孔深320m，扩孔钻进至完整岩石达到孔径1000mm孔深294m，下人800mm护壁管进行水泥浆固管。基岩段施工,采用311mm牙轮钻头顺上段导向孔继续钻进到终孔, 随钻进监测孔斜，落点位置达到要求后：预计孔深826m，然后采用组合牙轮扩孔钻头扩孔至设计井深816m、孔径750mm，下人630mm工作管进行水泥浆固管、完井。钻进方法拟采用强化钻进技术：为达到更高的钻进速度，采用比一般钻进参数高的钻探参数。1、钻具组合导向钻具组合：311mm牙轮钻头+203mm钻铤（1根）+311mm扶正器+203mm钻铤（2根）+311mm扶

8、正器+203mm钻铤（3根）+311mm扶正器+178mm钻铤+127mm钻杆+四方立轴。防斜纠斜钻具组合1、在导向钻具基础上保留上部一个扶正器，形成单扶正器钟摆钻具组合。宜在地层倾角不大钻孔偏斜不大时采用，0.5°1°2、利用小角度单弯螺杆滑动纠斜，组成螺杆导向反抠钻具组合。可在钻孔下段距离井底100200m偏斜超标时采用，将落点控制在目标靶位要求以内即可。扩孔钻具组合：扩孔钻头+法兰连接加重管+178mm钻铤（203mm钻铤）+127mm钻杆+四方立轴，粗径钻具重量控制在1020t。2、钻头导向孔钻进采用311mm三牙轮钻头。覆盖层扩孔钻进采用自制肋骨钻头、组合牙轮钻头

9、。基岩扩孔钻进采用组合牙轮钻头。3、钻进参数钻进中要保证泥浆泵量及上返速度、严格钻压控制：一般钻具下入孔内或接单根后准确秤量钻具悬重（即总重量），然后调整至所需钻压进行钻进，三班参数协调一致。理论上一般311mm牙轮钻头压力不超过12t，防止盲目加压钻进，注意不能打懒钻，一般纯钻进24小时左右起钻一次，最长不超过48小时，这样可以保持孔眼顺畅。依据孔深、孔径、地层可钻性，以理论参数值为基础，在钻进中选择较为适当的技术参数，达到提高钻进效率、防斜纠斜、钻具及孔内安全的目的。导向孔覆盖层及煤系软岩地层可选择：中高转速、中低钻压、高泵量；硬岩钻进选择：中低转速、中高钻压、高泵量。扩孔钻进宜选择：较低

10、转速、大钻压、双联泵大泵量。4、防斜快打技术措施根据该区地层倾角不大，地层自然造斜力不强的特点，合理选择底部钻具组合及技术参数，严格钻进操作要求，把好安装、开孔、钻进操作关，确保一次成孔。工程技术措施1、设备安装按规定要求达到平、正、稳、固、牢。校正天车中心、转盘中心及井口中心三者处于一铅垂线上，最大允许偏差不超过10mm。各次开钻之前必须严格井口找正，校正井口。2、拉力表、记录仪、泵压表必须灵敏、准确、好用。3、一开井段严格控制井斜，为下部井段的钻进争取主动。每次下钻到底，刚出套管时，轻压吊打，严格控制井斜。4、根据不同情况及时调整钻进参数。根据实际情况选用防斜、纠斜钻具，轻压吊打或加压快打

11、钻进，加强防斜效果。5、起钻时观察下部钻铤的弯曲度，如发现弯曲应及时撤掉。6、根据钻时的快慢及时调整钻压，处理好软硬交界面处的钻进。地层交界面、软硬交错地层至少吊打钻进3050m。7、钻遇裂缝地层、含砾地层时如有跳钻等现象，降低钻压，并反复划眼，消除可能出现的狗腿或台阶。8、在冲积层易斜孔段坚持划眼制度，每钻进1单根上提1立根划眼修整井壁。9、使用带有稳定器的钻具时，稳定器的外径不得小于钻头直径3mm常规预防措施方法1、表层钻进严格控制孔斜不能超过0.5°，否则，一是及时采取措施进行控制，二是绘制钻孔轨迹图预测发展方向，制定相应措施。2、优化钻进参数，采用低钻压、高转速、适当排量和适

12、当泵压；提高设备安装质量；操作平稳，送钻均匀。3、优化钻具组合，采用满眼或钟摆钻具进行防斜，传统的利用扶正器组成的满眼刚性防斜钻具和单、双扶正器钟摆纠斜钻具。4、常规防斜技术只能部分缓解质量与速度的矛盾，从根本上解决问题还需采用特殊钻井技术：如组合螺杆钻具。在考虑使用成本的情况下，在易斜的关键孔段进行部分采用，既控制井斜，解放钻压，又控制成本，可以提高综合效益。5、选择性能好的钻具做为防斜打快的根本保障，以发挥技术措施的重要作用；根据测斜情况及时调整钻具组合，加强划眼等技术措施以消除产生孔斜的不利因素。5、泥浆的选用与净化全孔采用无芯钻进，钻进产生大量的砂粒、岩粉，选择好泥浆类型、调整好泥浆性

13、能，以保证安全钻进和成井。钻进采用高聚物低固相高粘度泥浆，主要材料有：水解聚丙烯酰胺、水解聚丙烯晴钠盐、高粘度羧甲基纤维素钠盐、广谱护壁剂、烧碱、纯碱等。配制泥浆提前进行膨润土碱水化浸泡处理，并充分搅拌，随时检查泥浆性能及时调整，加强检修、维护泥浆净化设备，保证正常运转。每立方泥浆配方理论值：土80kg、孔内自然造浆时不加土多加碱，水解聚丙烯酰胺5kg、水解聚丙烯晴钠盐50kg、高粘度羧甲基纤维素钠盐10kg、广谱护壁剂20kg、烧碱5kg、纯碱10kg，泥浆先进行碱化，根据查看泥浆表观态势调整添加量。PH值保持9左右，形成泥饼要薄而硬，泥浆的日常维护处理，尽量在钻进过程中在泥浆循环槽内进行，

14、边维护边处理，在泥浆中加入处理剂时，加完处理剂的时间为泥浆循环一周的时间，使处理剂均匀分布，以防大起大落。四、下管与固井下管与固井作业是工程成功的关键，也是极易出现事故的薄弱环节；要从管材质量、长度、性能参数选择，管材加工及连接方法，下管提吊方法，事前准备泥浆调整环节，浮力计算，设备安全检查与加固，顺孔工作，注浆、替浆，钻机操作与吊装等周密计划，确保万无一失。项目管理人员要认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针，认真执行安全岗位责任制，严格执行钻探安全操作规程和安全技术措施，杜绝“三违”，确保安全无事故。1、井管连接及下管方法按照下管流程逐根进行检查，提前把较短的管子在地面焊接好，焊接采用外接箍

15、直接对焊，严格执行焊接规定；下管采用套管夹板钢丝绳牵引提吊方法。2、参数计算800mm×12mm护壁管重233kg/m，则G800+G管箍焊条=72t；630mm×15mm工作管重226kg/m，则G630+ G浮塞+G管箍焊条=188t；630钢管参考数据：套管端面积0.31m2，内径圆面积0.28 m2，套管截面积0.03，630实际体积为0.03m3/m，理论重量226kg/m。630套管全部下入孔内浮力为27t，每米630套管浮力33 kg/m，每米630套管减去浮力时的重量为193 kg/m。浮力塞入井后630套管排开泥浆的浮力374kg/m（泥浆比重按1.2），

16、每米630套管减去自身重量后的浮力为148 kg/m。3、下管浮力塞使用位置大吨位套管入井总悬重超过钻塔及钻机额定载荷时，目前一般采用浮力下管法， 其浮力塞使用原则是：在设备能力达到90%时，开始使用浮力；下管过程中依据死绳拉力表的显示和计算，下放提升悬重维持在设备负重载荷的80%90%，尽可能利用施工钻塔、钻机的提升能力和负重载荷，当低于该范围及时向套管中灌注和孔内相同性能参数的泥浆，空管长度不允许超过200米，以减少套管的空管段和孔内压力差，保证套管的安全。该井根据施工设备载荷情况，主要考虑钻机的提升能力，630套管入井总悬重超过钻机额定载荷，需要采用浮力下管法，630套管浮力塞推荐放置位

17、置：套管下放深度550m600m时使用。4、下管与固井前期准备工作：全面充分、分工明确、设备提吊工具检查、水电保证、后勤供应固井：采用孔底灌注水泥浆，水泥浆从孔壁与管壁之间的环状间隙返出井口的全固管方法，水泥浆返至地面。安全技术措施为保证工作管安全，贯彻“安全第一，预防为主”的方针，认真执行安全岗位责任制，严格执行钻探安全操作规程和安全技术措施，杜绝“三违”，确保安全无事故。1、焊接等特殊工种持证上岗；2、提吊井管，要求吊臂范围（旋转半径）内非工作人员禁止入内，提吊构成由专人指挥；3、每道焊缝焊接不少于3遍，经质检员检查合格，焊接人签字确认焊缝质量有足够强度，足够提吊井管重量后方可进行下部工作

18、；4、下管前，重新检查天轮、钻塔、绷绳、钻机连接螺栓紧固牢靠，水泵、钻机机械运转正常，工作准备充足；5、下管开始后，必须保持连续工作，迅速下入，提前做好地面工作，确保下管工作连续不间断；6、确保下管固井中的供水、供电要求，保证工作的连续、安全和可靠（1）管材与加工连接技术套管规格为830mm×12mm，双面螺旋焊接钢管；瓦斯管工作管规格为630mm×14mm地质钢管。井管采用直接对焊连接，利用自制的管口外接箍对接，保证管口合缝、同心，830mm井管接缝三人同时焊接，630mm井管二人进行，焊接时先用二氧化碳气体保护打底，焊条采用J507，按照下管作业流程，逐根检查对接，下部

19、接缝焊牢，上部井管焊接突出，确保焊缝密实、牢固，外补焊加强筋，加强筋规格及数量执行技术设计的要求。（4）下管作业经过计算下管时必须向管内回灌泥浆，回灌量视孔内情况和下管速度而定，同时应考虑管内外压差对井管产生的侧压。830mm技术套管和630mm工作管的下管工作力求快速，孔径1000mm及750mm孔壁护壁困难，防止井壁失稳，施工中除正确使用泥浆外，尽量缩短下管时间。将尾管下入孔内，然后按照作业流程操作（5）焊接程序和要求l 瓦斯管口必须有坡度，两管对接V型口角度60°70°。l 瓦斯管根据不同直径，使用不同提吊夹板，必须保证提升抗变强度。l 焊接前必须对管口进行除锈及其它

20、油物。l 焊接电流：3.2×350 焊条为90A-130A；4×400 焊条为150A-190A。l 焊接分3个阶段：头遍打底焊、二遍填充焊、三遍盖面焊。焊接口呈圆弧状，焊点高于管平面2-3mm，经检验合格后，方可继续下一道程序。l 电焊机选用ZX7-400、BX-1型。l 焊接必须保证无砂眼、裂隙。（3）在提吊井管时要稳拉、慢放，下管遇阻时不得猛墩。（4）固井完，待水泥候凝48小时，并且查看水泥浆样品符合要求时，下钻切割掉浮力阀，换泥浆钻进到层位。五、钻探施工安全规定防寒、防火、防洪、防雷电、防坍塌及现场一般的安全技术措施和要求见规定（1）加强安全意识教育，组织职工认真学

21、习安全规程和各项规章制度。建立健全安全生产岗位责任制。（2）建立钻具检查制度，做到“四检查，三不下”。（3）进入钻场人员必须穿工作服，戴安全帽，上塔作业必须系安全带。（4）钻塔螺丝齐全拧紧，钻塔设4根绷绳。地锚埋深1.2m。（5）做到安全用电，大型用电设备漏电保护、过载保护，要灵敏可靠，满足甲方有关用电安全要求。（6）起下钻具、下井管前应认真检查升降机的制动离合装置、钢丝绳、提引滑轮系统和工具等是否安全可靠；操作中思想集中，互相配合。（7）下钻要慢、稳，如遇阻不得硬墩、扫，防止出岔孔。（8）钻进过程中合理使用钻进参数，均匀给压，发现井下有蹩跳等异常现象时应分析原因及时采取措施。（9）钻进中勤捞

22、岩粉，根据钻进地层情况调整泥浆性能，确保孔内安全。（10）起钻灌孔，防止塌孔。修理水泵等设备时，应将钻具提到安全孔段。（11）下井管时，必须清理场地，有一定安全工作空间。（12）拉力表应加保险绳，机械传动部位应设防护栏杆（罩）。（13）电器设备要保持干燥，有接地保护措施，塔上照明电压不超过36伏。（14）加强现场安全管理，坚持安全检查制度，发现事故隐患及时处理。2、文明施工（1）遵守当地地方风俗，搞好地方关系。（2）搞好现场卫生，废弃泥浆应挖池集中排放。（3）钻场机械设备经常擦洗，保持清洁卫生。（4）钻场钻具、管材和材料应合理摆放。钻场内机械设备等各种标识牌和制度牌、岗位职责牌悬挂整齐。（5）

23、开展小班之间的流动红旗劳动竞赛，上班人员应穿戴整洁，不说脏话。六、钻探施工组织管理1、工期据招标文件要求本次顾桥矿中央区工广瓦斯抽采入井工程4#孔工期为300天。2、保证措施进场机械设备需经过检验试车，确保正常使用。配备工程技术人员组成的施工队伍，攻克施工中遇到的难关。根据施工地层合理选择钻进方法，加强对施工中的日常管理工作。坚持召开生产例会和民主生活会，充分发挥工程技术人员和广大职工的积极性和创造性。制定和贯彻执行各种规章制度，严格执行操作规程，避免机械、孔内和人身事故，保证良好的生产秩序，做到安全生产。依据施工进度计划，合理安排施工，确保施工顺利，按期完成。 施工安全措施1）、建立安全管理组织体系，落实岗位责任制度。2）、对施工人员进行安全教育训练，严格要求施工人员遵纪守法。3）、定期进行安全检查工作，对危险作业要专人负责。4）、对特殊工种要定时培训考核，持证上岗。5）、各种钻探设备要安装稳固水平，开钻前找好三点一线，各个管路连接不漏，经开机试运转，经验收合格后方可正式开钻。6）、安装钻塔人员必须带好保险带，穿防滑