專利名稱：一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及預(yù)注漿技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)井筒地面預(yù)注漿主要有全直孔，S孔兩種類型方案。傳統(tǒng)方案的直孔注漿采用水源鉆機(jī)鉆注漿孔，占用井口位置，只能等注漿結(jié)束后才能進(jìn)行凍結(jié)或者鑿井等后序施工，不能注、凍、鑿等平行作業(yè)，建井周期比較長，一般800至1000米的井筒，注漿周期都在一年半左右。S孔定向技術(shù)相對比較落后，S孔施工技術(shù)難點(diǎn)在于定向軌跡的不準(zhǔn)確性，這與目前地礦行業(yè)采用的國內(nèi)自主研發(fā)的定向技術(shù)有很大的關(guān)系，我國地礦行業(yè)定向技術(shù)相對落后，手段比較單一。往往由于定向軌跡控制不達(dá)標(biāo)，造成注漿擴(kuò)散范圍無法交圈，注漿效果不理想，存在相當(dāng)大的風(fēng)險，目前一些工程實(shí)例的失敗，讓許多建設(shè)單位在選擇施工方案的時候，產(chǎn)生了抵觸情緒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種定位精確，作業(yè)效率高的一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝。其技術(shù)方案為:對地面預(yù)注漿實(shí)施有別于傳統(tǒng)注漿的創(chuàng)新工藝路線，將井筒分多個工作面，多段式的注漿，在800-1000米超深井筒作業(yè)時，根據(jù)現(xiàn)場情況，以200至300米作為一個總注漿段，共分三層。第一層為直孔注漿段，第二層為S孔注漿段，第三層為S孔注漿段。第一層 直注漿孔一次鉆進(jìn)，至起始注漿深度時開始注漿作業(yè)，下完套管，固井，直孔段開始注漿作業(yè)，第二層S注漿孔定向至480米時進(jìn)入設(shè)計(jì)注漿圈徑，在0-480米下177.8mm套管，固井，開始注漿作業(yè)，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，循環(huán)注漿，開始循環(huán)注漿作業(yè)，第三層S注漿孔定向至780米進(jìn)入注漿圈徑，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，循環(huán)注漿，開始循環(huán)注漿作業(yè)，注漿至IOOOm注漿結(jié)束。每一層注漿段自地面至上段交接處全部采用下套管固井的方式。采用無線隨鉆測量儀器在鉆井過程中及時進(jìn)行測量，在不停鉆情況下，泥漿脈沖發(fā)生器將井下探頭測得的數(shù)據(jù)發(fā)送到地面，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集處理后，得到實(shí)時的井身參數(shù)及地層參數(shù)。隨鉆定向系統(tǒng)通過加速度傳感器組、磁通門傳感器組和溫度傳感器獲取鉆井參數(shù)，經(jīng)過處理成特定格式編碼，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，通過泥漿或者電纜傳遞至地表的孔口，由設(shè)置在孔口的壓力傳感器將鉆井泥漿中的波動信號送至地面DIB箱，對信號進(jìn)項(xiàng)轉(zhuǎn)化、濾波處理后送至地面工作站。本發(fā)明采用直孔+多工作面S孔技術(shù)，并且首創(chuàng)了立井地面預(yù)注漿分幾部分同時施工的平行作業(yè)工藝。同時，由于采用定向技術(shù)進(jìn)行S注漿孔的鉆進(jìn)，所以注漿孔的位置可以根據(jù)施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)整，而不必采用傳統(tǒng)工藝中的特定位置，為凍結(jié)、鑿井等施工進(jìn)行平行作業(yè)提供了可能，大量新技術(shù)的引用，在保證質(zhì)量的同時，加快了施工速度，為建設(shè)單位縮短了建井周期。


圖1是本發(fā)明的注漿平面圖；圖2是本發(fā)明的注漿剖面圖；圖3是本發(fā)明注漿孔數(shù)及工作量；圖4是本發(fā)明注漿段劃分及注漿壓力確定；
具體實(shí)施例方式如圖1所示，第一層直孔注漿段，用AZOl、AZ02、AZ03、AZ04、AZ05表示；第二層S孔注漿段，用BS01、BS02、BS03、BS04、BS05表示；第三層S孔注漿段，用CS01、CS02、CS03、CS04、CS05表不。圖1中標(biāo)號:1為S孔開孔圈徑；2為直孔注衆(zhòng)圈徑；3為井筒圈徑；4為注漿理論交圈線。如圖2所示，圖2中標(biāo)號:5為第二層S孔軌跡；6為第三層S孔軌跡；7為第一層工作面注漿起始深度；8為第二層工作面注漿起始深度；9為第三層工作面注漿起始深度。如圖3所示，詳細(xì)列出了本發(fā)明的注漿孔數(shù)及工作量。如圖4所示，詳細(xì)列出了本發(fā)明的注漿段劃分及注漿壓力確定。

現(xiàn)結(jié)合圖1、圖2對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述:施工時，直注漿 孔一次鉆進(jìn)，至起始注漿深度時開始注漿作業(yè)。(第三層800米)下完套管，固井，直孔段方 可開始注漿作業(yè)。第二層S注衆(zhòng)孔定向至480米時進(jìn)入設(shè)計(jì)注衆(zhòng)圈徑,在0-480米下177.8mm套管，固井，開始注漿作業(yè)，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，循環(huán)注漿，開始循環(huán)注漿作業(yè),至780米時，需要第三工作面停止鉆進(jìn)或者掃孔作業(yè)。第三層S注漿孔定向至780米進(jìn)入注漿圈徑，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn),循環(huán)注楽開始循環(huán)注衆(zhòng)作業(yè)，注衆(zhòng)至IOOOm注楽;結(jié)束。采用本發(fā)明后，由于三個(多個)工作面平行作業(yè)，相當(dāng)于將一個井筒分成三段(多段)同時開始注漿，大大縮短建井周期，以1000米中型煤礦為例，可以提前三至六個月完成建設(shè)期，以平均出煤100萬元/天計(jì)算，大大加快了投資回收期，同時節(jié)省了建設(shè)期間的人工、設(shè)備費(fèi)用，有著非常巨大的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)施例:1、建立注漿站2、鉆機(jī)開始鉆進(jìn)作業(yè)(I)、井筒位置布置直孔，第一層注漿工作面起始深度為200m，終深為520米(與第二層注漿段交接40米)。(2)、第二層S注漿孔布置在遠(yuǎn)離井口 40-60米處，在鉆進(jìn)深度達(dá)到480米處定向進(jìn)入直孔投影坐標(biāo)或在直孔注漿圈徑投影處均勻分布，第二層工作面起始注漿深度480米，終深為820米；(3)、第三層S注漿孔布置在遠(yuǎn)離井口 40-60米處，在鉆進(jìn)深度達(dá)到780米處定向進(jìn)入直孔投影坐標(biāo)或在直孔注漿圈徑投影處均勻分布，第三層工作面起始注漿深度780米，終深為1000米。3、利用MWD隨鉆定向技術(shù)控制S注漿孔的鉆進(jìn)軌跡及靶點(diǎn)。
該技術(shù)可以實(shí)時控制第二層(第三層)S孔通過事先設(shè)計(jì)的軌跡，在480m(780m)處進(jìn)入直孔投影坐標(biāo)或B層S孔在直孔注漿圈徑投影處均勻分布。4、確定注漿參數(shù)(I)、注漿圈徑的確定依據(jù)井筒開鑿荒徑，為保證爆破對注漿帷幕的影響減少到最小(爆破影響帶厚度一般為2.5m左右)，隔水帷幕不小于6m的要求，可以確定井筒注漿液擴(kuò)散的距離。因此每個注漿孔擴(kuò)散半徑達(dá)8m左右即可達(dá)到注漿要求，過大會造成浪費(fèi)，過小會形不成有效帷幕，影響注漿效果。依據(jù)某礦井井筒基巖段的開鑿荒徑(Φ 10.0m)，故將直孔注漿圈徑確定為15m。S孔圈徑根據(jù)施工現(xiàn)場確定，以方便鉆機(jī)設(shè)備擺放為原則，一般在40-60米范圍內(nèi)即可。(2)、注漿孔數(shù)的確定根據(jù)注漿經(jīng)驗(yàn)公式:注漿孔數(shù)N = 3.14* (10.0+2.5*2)/1.2* (15.0-7.5) = 5.23 (5)按照方案設(shè)計(jì)原則，確定各層注漿孔個數(shù)為:直孔5個

第一層S孔5個第二層S孔5個共計(jì)注漿孔15個，見圖3。(3)、注漿段高的劃分及壓力確定根據(jù)某煤礦提供的地質(zhì)資料，我們針對地層進(jìn)行了注漿段高的劃分，見圖4。直注漿孔一次鉆進(jìn)至起始注漿深度時下套管，固井，開始注漿作業(yè)，注至480m交
接面時，第二、三層工作面需暫停施工。第二層S注衆(zhòng)孔定向至480米時進(jìn)入設(shè)計(jì)注衆(zhòng)圈徑,在0-480米下177.8mm套管，固井，開始注漿作業(yè)，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，開始循環(huán)注漿作業(yè)，注至780米時，第三層工
作面需暫停施工。第三層S注漿孔定向至780米進(jìn)入注漿圈徑，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn),循環(huán)注楽開始循環(huán)注衆(zhòng)作業(yè)，注衆(zhòng)至IOOOm注楽;結(jié)束。在某煤礦1200米超深井的注漿工程招標(biāo)過程中，同行業(yè)施工周期488天，采用本工藝設(shè)計(jì)的方案，由七名全國注漿方面權(quán)威專家評價，選為優(yōu)秀方案中標(biāo)，本工藝將施工周期縮短到360天，建井單位在直孔注漿施工完成(四個月)后即進(jìn)入現(xiàn)場開工(普通法施工需要注漿工程全部結(jié)束才能開始建井施工)，大大節(jié)省了建井周期，僅節(jié)省人員、設(shè)備費(fèi)用超過1000萬元。
權(quán)利要求
1.一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝，其特征在于:對地面預(yù)注漿實(shí)施有別于傳統(tǒng)注漿的創(chuàng)新工藝路線，將井筒分多個工作面，多段式的注漿，在800-1000米超深井筒作業(yè)時，根據(jù)現(xiàn)場情況，以200至300米作為一個總注漿段，共分三層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝，其特征在于:第一層為直孔注漿段，第二層為S孔注漿段，第三層為S孔注漿段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝，其特征在于:第一層直注漿孔一次鉆進(jìn)，至起始注漿深度時開始注漿作業(yè)，下完套管，固井，直孔段開始注衆(zhòng)作業(yè)，第二層S注衆(zhòng)孔定向至480米時進(jìn)入設(shè)計(jì)注衆(zhòng)圈徑,在0-480米下177.8mm套管，固井，開始注漿作業(yè)，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，循環(huán)注漿，開始循環(huán)注漿作業(yè)，第三層S注漿孔定向至780米進(jìn)入注漿圈徑，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm鉆頭繼續(xù)鉆進(jìn)，循環(huán)注漿，開始循環(huán)注漿作業(yè)，注漿至IOOOm注漿結(jié)束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝，其特征在于:每一層注漿段自地面至上段交接處全部采用下套管固井的方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝，其特征在于:采用無線隨鉆測量儀器在鉆井過程中及時進(jìn)行測量，在不停鉆情況下，泥漿脈沖發(fā)生器將井下探頭測得的數(shù)據(jù)發(fā)送到地面，經(jīng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集處理后，得到實(shí)時的井身參數(shù)及地層參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝，其特征在于:隨鉆定向系統(tǒng)通過加速度傳感器組、磁通門傳感器組和溫度傳感器獲取鉆井參數(shù)，經(jīng)過處理成特定格式編碼，由脈沖發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，通過泥漿或者電纜傳遞至地表的孔口，由設(shè)置在孔口的壓力傳感器將鉆井泥漿中的波動信號送至地面DIB箱，對信號進(jìn)項(xiàng)轉(zhuǎn)化、濾波處理后送至地面工作站·。
全文摘要
本發(fā)明提供一種定位精確，作業(yè)效率高的一種井筒地面預(yù)注漿多工作面平行作業(yè)工藝。其技術(shù)方案為對地面預(yù)注漿實(shí)施有別于傳統(tǒng)注漿的創(chuàng)新工藝路線，將井筒分多個工作面，多段式的注漿，在800-1000米超深井筒作業(yè)時，根據(jù)現(xiàn)場情況，以200至300米作為一個總注漿段，共分三層。第一層為直孔注漿段，第二層為S孔注漿段，第三層為S孔注漿段。本發(fā)明采用直孔+多工作面S孔技術(shù)，并且首創(chuàng)了立井地面預(yù)注漿分幾部分同時施工的平行作業(yè)工藝，不必采用傳統(tǒng)工藝中的特定位置，為凍結(jié)、鑿井等施工進(jìn)行平行作業(yè)提供了可能，在保證質(zhì)量的同時，加快了施工速度，為建設(shè)單位縮短了建井周期。
文檔編號E21B33/138GK103233699SQ20131015578
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者張新立, 齊吉龍, 曲來才 申請人:張新立