专利名称：一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及预注浆技术领域，尤其是一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺。
背景技术：
目前国内井筒地面预注浆主要有全直孔，S孔两种类型方案。传统方案的直孔注浆采用水源钻机钻注浆孔，占用井口位置，只能等注浆结束后才能进行冻结或者凿井等后序施工，不能注、冻、凿等平行作业，建井周期比较长，一般800至1000米的井筒，注浆周期都在一年半左右。S孔定向技术相对比较落后，S孔施工技术难点在于定向轨迹的不准确性，这与目前地矿行业采用的国内自主研发的定向技术有很大的关系，我国地矿行业定向技术相对落后，手段比较单一。往往由于定向轨迹控制不达标，造成注浆扩散范围无法交圈，注浆效果不理想，存在相当大的风险，目前一些工程实例的失败，让许多建设单位在选择施工方案的时候，产生了抵触情绪。
发明内容
本发明的目的在于提供一种定位精确，作业效率高的一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺。其技术方案为:对地面预注浆实施有别于传统注浆的创新工艺路线，将井筒分多个工作面，多段式的注浆，在800-1000米超深井筒作业时，根据现场情况，以200至300米作为一个总注浆段，共分三层。第一层为直孔注浆段，第二层为S孔注浆段，第三层为S孔注浆段。第一层 直注浆孔一次钻进，至起始注浆深度时开始注浆作业，下完套管，固井，直孔段开始注浆作业，第二层S注浆孔定向至480米时进入设计注浆圈径，在0-480米下177.8mm套管，固井，开始注浆作业，用152mm钻头继续钻进，循环注浆，开始循环注浆作业，第三层S注浆孔定向至780米进入注浆圈径，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm钻头继续钻进，循环注浆，开始循环注浆作业，注浆至IOOOm注浆结束。每一层注浆段自地面至上段交接处全部采用下套管固井的方式。采用无线随钻测量仪器在钻井过程中及时进行测量，在不停钻情况下，泥浆脉冲发生器将井下探头测得的数据发送到地面，经计算机系统采集处理后，得到实时的井身参数及地层参数。随钻定向系统通过加速度传感器组、磁通门传感器组和温度传感器获取钻井参数，经过处理成特定格式编码，由脉冲发生器产生脉冲信号，通过泥浆或者电缆传递至地表的孔口，由设置在孔口的压力传感器将钻井泥浆中的波动信号送至地面DIB箱，对信号进项转化、滤波处理后送至地面工作站。本发明采用直孔+多工作面S孔技术，并且首创了立井地面预注浆分几部分同时施工的平行作业工艺。同时，由于采用定向技术进行S注浆孔的钻进，所以注浆孔的位置可以根据施工现场进行调整，而不必采用传统工艺中的特定位置，为冻结、凿井等施工进行平行作业提供了可能，大量新技术的引用，在保证质量的同时，加快了施工速度，为建设单位缩短了建井周期。
图1是本发明的注浆平面图；图2是本发明的注浆剖面图；图3是本发明注浆孔数及工作量；图4是本发明注浆段划分及注浆压力确定；
具体实施例方式如图1所示，第一层直孔注浆段，用AZOl、AZ02、AZ03、AZ04、AZ05表示；第二层S孔注浆段，用BS01、BS02、BS03、BS04、BS05表示；第三层S孔注浆段，用CS01、CS02、CS03、CS04、CS05表不。图1中标号:1为S孔开孔圈径；2为直孔注衆圈径；3为井筒圈径；4为注浆理论交圈线。如图2所示，图2中标号:5为第二层S孔轨迹；6为第三层S孔轨迹；7为第一层工作面注浆起始深度；8为第二层工作面注浆起始深度；9为第三层工作面注浆起始深度。如图3所示，详细列出了本发明的注浆孔数及工作量。如图4所示，详细列出了本发明的注浆段划分及注浆压力确定。
现结合图1、图2对本发明进行进一步阐述:施工时，直注浆 孔一次钻进，至起始注浆深度时开始注浆作业。(第三层800米)下完套管，固井，直孔段方 可开始注浆作业。第二层S注衆孔定向至480米时进入设计注衆圈径,在0-480米下177.8mm套管，固井，开始注浆作业，用152mm钻头继续钻进，循环注浆，开始循环注浆作业,至780米时，需要第三工作面停止钻进或者扫孔作业。第三层S注浆孔定向至780米进入注浆圈径，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm钻头继续钻进,循环注楽开始循环注衆作业，注衆至IOOOm注楽;结束。采用本发明后，由于三个(多个)工作面平行作业，相当于将一个井筒分成三段(多段)同时开始注浆，大大缩短建井周期，以1000米中型煤矿为例，可以提前三至六个月完成建设期，以平均出煤100万元/天计算，大大加快了投资回收期，同时节省了建设期间的人工、设备费用，有着非常巨大的经济效益。实施例:1、建立注浆站2、钻机开始钻进作业(I)、井筒位置布置直孔，第一层注浆工作面起始深度为200m，终深为520米(与第二层注浆段交接40米)。(2)、第二层S注浆孔布置在远离井口 40-60米处，在钻进深度达到480米处定向进入直孔投影坐标或在直孔注浆圈径投影处均匀分布，第二层工作面起始注浆深度480米，终深为820米；(3)、第三层S注浆孔布置在远离井口 40-60米处，在钻进深度达到780米处定向进入直孔投影坐标或在直孔注浆圈径投影处均匀分布，第三层工作面起始注浆深度780米，终深为1000米。3、利用MWD随钻定向技术控制S注浆孔的钻进轨迹及靶点。
该技术可以实时控制第二层(第三层)S孔通过事先设计的轨迹，在480m(780m)处进入直孔投影坐标或B层S孔在直孔注浆圈径投影处均匀分布。4、确定注浆参数(I)、注浆圈径的确定依据井筒开凿荒径，为保证爆破对注浆帷幕的影响减少到最小(爆破影响带厚度一般为2.5m左右)，隔水帷幕不小于6m的要求，可以确定井筒注浆液扩散的距离。因此每个注浆孔扩散半径达8m左右即可达到注浆要求，过大会造成浪费，过小会形不成有效帷幕，影响注浆效果。依据某矿井井筒基岩段的开凿荒径(Φ 10.0m)，故将直孔注浆圈径确定为15m。S孔圈径根据施工现场确定，以方便钻机设备摆放为原则，一般在40-60米范围内即可。(2)、注浆孔数的确定根据注浆经验公式:注浆孔数N = 3.14* (10.0+2.5*2)/1.2* (15.0-7.5) = 5.23 (5)按照方案设计原则，确定各层注浆孔个数为:直孔5个
第一层S孔5个第二层S孔5个共计注浆孔15个，见图3。(3)、注浆段高的划分及压力确定根据某煤矿提供的地质资料，我们针对地层进行了注浆段高的划分，见图4。直注浆孔一次钻进至起始注浆深度时下套管，固井，开始注浆作业，注至480m交
接面时，第二、三层工作面需暂停施工。第二层S注衆孔定向至480米时进入设计注衆圈径,在0-480米下177.8mm套管，固井，开始注浆作业，用152mm钻头继续钻进，开始循环注浆作业，注至780米时，第三层工
作面需暂停施工。第三层S注浆孔定向至780米进入注浆圈径，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm钻头继续钻进,循环注楽开始循环注衆作业，注衆至IOOOm注楽;结束。在某煤矿1200米超深井的注浆工程招标过程中，同行业施工周期488天，采用本工艺设计的方案，由七名全国注浆方面权威专家评价，选为优秀方案中标，本工艺将施工周期缩短到360天，建井单位在直孔注浆施工完成(四个月)后即进入现场开工(普通法施工需要注浆工程全部结束才能开始建井施工)，大大节省了建井周期，仅节省人员、设备费用超过1000万元。
权利要求
1.一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺，其特征在于:对地面预注浆实施有别于传统注浆的创新工艺路线，将井筒分多个工作面，多段式的注浆，在800-1000米超深井筒作业时，根据现场情况，以200至300米作为一个总注浆段，共分三层。
2.根据权利要求1所述的一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺，其特征在于:第一层为直孔注浆段，第二层为S孔注浆段，第三层为S孔注浆段。
3.根据权利要求1所述的一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺，其特征在于:第一层直注浆孔一次钻进，至起始注浆深度时开始注浆作业，下完套管，固井，直孔段开始注衆作业，第二层S注衆孔定向至480米时进入设计注衆圈径,在0-480米下177.8mm套管，固井，开始注浆作业，用152mm钻头继续钻进，循环注浆，开始循环注浆作业，第三层S注浆孔定向至780米进入注浆圈径，0-780m下177.8mm套管，固井，用152mm钻头继续钻进，循环注浆，开始循环注浆作业，注浆至IOOOm注浆结束。
4.根据权利要求1或2所述的一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺，其特征在于:每一层注浆段自地面至上段交接处全部采用下套管固井的方式。
5.根据权利要求1或2所述的一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺，其特征在于:采用无线随钻测量仪器在钻井过程中及时进行测量，在不停钻情况下，泥浆脉冲发生器将井下探头测得的数据发送到地面，经计算机系统采集处理后，得到实时的井身参数及地层参数。
6.根据权利要求1或2所述的一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺，其特征在于:随钻定向系统通过加速度传感器组、磁通门传感器组和温度传感器获取钻井参数，经过处理成特定格式编码，由脉冲发生器产生脉冲信号，通过泥浆或者电缆传递至地表的孔口，由设置在孔口的压力传感器将钻井泥浆中的波动信号送至地面DIB箱，对信号进项转化、滤波处理后送至地面工作站·。
全文摘要
本发明提供一种定位精确，作业效率高的一种井筒地面预注浆多工作面平行作业工艺。其技术方案为对地面预注浆实施有别于传统注浆的创新工艺路线，将井筒分多个工作面，多段式的注浆，在800-1000米超深井筒作业时，根据现场情况，以200至300米作为一个总注浆段，共分三层。第一层为直孔注浆段，第二层为S孔注浆段，第三层为S孔注浆段。本发明采用直孔+多工作面S孔技术，并且首创了立井地面预注浆分几部分同时施工的平行作业工艺，不必采用传统工艺中的特定位置，为冻结、凿井等施工进行平行作业提供了可能，在保证质量的同时，加快了施工速度，为建设单位缩短了建井周期。
文档编号E21B33/138GK103233699SQ20131015578
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月24日 优先权日2013年4月24日
发明者张新立, 齐吉龙, 曲来才 申请人:张新立