摘要：为了进行浅水湖泊水上煤田地质勘探，研究了相应的水上钻探技术。进行了泥浆污染性试验，测试了泥浆污染指标。施工中采用了封闭的泥浆循环系统，避免了泥浆对湖水的污染；基于勘探区新生界厚度大、地质构造复杂且湖区水位变化大的特点，采用新地层全程下放套管的方案，以保证井下采煤安全；通过探测湖水水位和湖底工程地质条件，进行船舶设计和航道设计，并选择合理的航道疏浚措施；针对因受交通条件限制、工作船不能运抵勘探区的问题，进行现场造船；从沉塔承载力及抗倾覆稳定性二个方面进行水上钻井平台设计。采用以上技术在淮南港河勘探区顺利完成了12个钻孔的施工，工期提前10个月。
关键词：浅水湖泊；煤田钻探；泥浆污染；平台设计
1技术方案及施工技术
1.1泥浆污染试验
在钻井作业过程中，钻探泥浆被称为钻探的“血液”，起着维护孔壁稳定、冷却钻头、润滑钻具和排出岩粉的作用。钻探泥浆由无机物、有机物、各种处理剂和惰性材料组成，钻井泥浆会产生含有重金属、碱等污染物，还具有高CODCr、高pH、高悬浮物等特性。其中，CODCr是评价有机污染的综合指标，其对水体中生物的影响最为显著，同时CODCr也是各项污染指标中最难处理达标的，它以其毒性和减少水体中溶解氧的形式，最终导致水质恶化变臭，对生态系统产生影响；碱会使水体的pH增加从而影响周围生物体的生存环境，破坏自然界的生物多样性。因此，须对泥浆的污染性进行分析。与陆地勘探相比，水上勘探钻孔周围为水体，钻探泥浆泄漏会直接对水体产生污染。由于港河为高密度水产养殖湖区，泥浆对水体的污染程度控制好坏是决定本勘探项目成败的关键。参考国家环保局有关水和废水监测分析方法[5]，对现场取得的泥浆试样进行测试，测得钻井泥浆浸出液有毒有害成份如表1所示。
船舶选型与现场造船
1.3.1 船舶选型
根据功能不同，本工程所用船舶分为人员交通运输船、材料运输船和起重工作船。
1） 人员交通运输船。人员交通运输船负责上下班工作人员的运输，根据湖区水深和钻机平台工作人员的数量，选用吃水深度0.8 m的10人座的交通艇和摩托艇。
受港河勘探区水、陆交通条件限制，除了小型的摩托艇和拖船可直接运抵码头外，起重船舶必须在码头就地造船。
现场造船首先要建设码头。码头不但作为材料水陆转运的地点，同时兼作船舶加工的船台。由于码头要承受一定的荷载，因此，码头堤岸的边坡应根据相应规范进行设计，以保证码头有足够的地基承载力。
造好的船舶在进行密性监测后，再用安全气囊、吊车辅助及牵引船牵引的方法使船舶下水，经航行试验检验合格后方可作业。
1.4 航道设计及疏浚
1.4.1 航道设计
航道疏浚要采用专门水下施工设备。疏浚工程采用的挖泥船按工作原理不同可分为水力式和机械式两大类。水力式是利用泥泵进行吸泥和排泥，主要有吸扬式挖泥船，包括直吸式挖泥船和耙吸式挖泥船等；机械式是依靠泥斗挖掘水下土石方，主要有链斗式、抓扬式挖泥船和铲扬式挖泥船等。机械式作业时，需配备足够数量的泥驳以运送挖出的泥土。非自航的吸扬式挖泥船需配备排泥管道。
挖泥船的性能是挖泥船选型的主要依据，主要包括：船长、船宽、吃水、功率、机动性能、挖泥深度、适挖土质、泥土疏松和处理方法、抗风能力以及各种工况条件下的生产率等。一般根据疏浚地区的土质及施工条件，选择最适宜的挖泥船型。
根据港河土质和施工条件，最终选定采用抓斗式挖泥船，柴油机型号495，动力40 kW。1.5 沉塔式钻井平台设计
水上钻井施工设备的选择是水上钻井工程的关键环节。钻井主要设施有水上自升式平台、钻井船和沉塔式平台。水上施工设备的选择应根据流速、水深等情况来确定。沉塔式钻井平台适用于流速较低、水深为2.0～3.0 m以浅的湖泊钻井。港河水上勘探采用了沉塔式钻井平台。
沉塔式钻井平台结构包括沉塔、平台和钻塔三部分。沉塔呈正四棱台形状。沉塔式钻井平台设计包括承载力和抗倾覆验算二个方面。
1.5.1承载力设计
承载力设计包括地基承载力、沉塔承载力和平台纵横梁承载力设计三个内容。
3） 平台纵横梁强度。钻井平台通过纵横梁与沉塔相连，因此，要根据平台上的载荷分布情况，应用结构力学方法确定沉塔的位置和梁的构造。
平台设计除了要进行垂向承载力验算之外，还要进行风荷载作用下的抗倾覆稳定性验算。在平台布置过程中，要收集勘探区湖面气象资料，根据风向和风力验算平台的抗倾覆稳定性，确定平台的长宽布置方向。在风力较大的季节，拆除或部分拆除塔衣，减少风荷载的作用。1.5.3平台构造
1.6 安全防护
为了保证水上钻探作业安全，除了采取陆地作业的安全防护措施之外，本工程还采取了如下二项安全措施：
1） 平台四周设防护栏杆，防护栏高度为1.0 m，防止人员和物资落入湖中。配足救生衣和救生圈。
2） 钻塔必须安装避雷针，避雷针的防雷保护半径必须大于平台的长度和宽度。为保证安全，每个钻塔上安装2套避雷针。此外，值宿房内须铺绝缘胶板。工作人员在雷雨天气必须穿绝缘胶鞋。
2结论
1） 通过泥浆污染程度试验， 分析钻井泥浆对湖水的污染程度， 采用全封闭的钻井泥浆循环工艺。
2） 根据勘探区的地质条件，确定新地层全程下套管，杜绝安全隐患。
3） 根据港河水位和湖底地质条件， 进行船舶设计和航道设计， 采用抓斗式挖泥船进行航道疏浚。
4） 在勘探区湖岸进行就地造船，解决因受水、陆交通条件的限制导致船舶不能从船厂运抵勘探区的问题。
5） 通过承载力和抗倾覆稳定性验算，设计钻井平台，确保钻井平台的安全稳定。
