反井鉆機鉆孔偏斜控制

(1)軸向載荷造成導(dǎo)孔偏斜

在正向?qū)蚩足@進(jìn)過程中,開孔鉆孔時因是近距離鉆進(jìn),鉆桿是不會彎曲的,因此不會出現(xiàn)由鉆壓引起的偏斜,隨著鉆孔的延伸和鉆壓的增加,鉆桿就會逐漸產(chǎn)生彎曲現(xiàn)象,由此產(chǎn)生的不垂直度載荷導(dǎo)致鉆

進(jìn)方向角度的改變。鉆孔的下部(從彎曲點到鉆頭)已偏離了鉆孔的設(shè)計坐標(biāo)點。作用于鉆孔的鉆具載荷按受力性質(zhì)分為垂直和水平兩個分力。垂直分力使鉆頭沿垂直方向或傾斜方向向下鉆進(jìn),水平分力使鉆頭沿水平方向或沿傾斜方向鉆進(jìn),鉆桿的自重使鉆桿朝著導(dǎo)孔低側(cè)方向垂落，在給鉆桿施加軸向正壓力負(fù)荷時,作用于鉆桿上的推進(jìn)力使鉆桿產(chǎn)生一定程度的繞性彎曲,彎曲的鉆桿順著垂落方向移動,而穩(wěn)定器只起到局部支點作用,其結(jié)果就是鉆頭沿著傾斜方向鉆進(jìn),造成導(dǎo)孔偏斜問題。

(2)巖層對鉆頭的反作用造成導(dǎo)孔偏斜

在無層理、節(jié)理或斷層,圍巖整體性較好的堅硬而均質(zhì)巖層中施鉆導(dǎo)孔時,因巖層反作用造成的導(dǎo)孔偏斜較少發(fā)生或偏移量較少,而巖石硬度和巖石結(jié)構(gòu)的多變則會使鉆進(jìn)導(dǎo)孔產(chǎn)生偏斜。鉆頭鉆進(jìn)的方向在

很大程度上取決于鉆頭與硬度多變的巖石表面相接觸時的夾角。如果夾角較小,鉆頭朝著與變化的巖石平面平行方向鉆進(jìn),若夾角過大,鉆孔的偏斜將趨向于變化的巖石平面垂直方向鉆進(jìn)。

(3)鉆孔精度的影響因素及預(yù)防錯施

①導(dǎo)孔鉆頭的選型:軟巖鉆頭采用夾角較小的長楔齒或碳化鎢鑲齒。硬巖鉆頭則采用夾角較大的短楔齒或碳化鎢半球形鑲齒,使其在低鉆壓下能獲得較好的鉆孔精度。

②鉆壓:為了提高鉆孔的精度,應(yīng)采用低于最佳鉆進(jìn)速度的低鉆壓鉆進(jìn),低鉆壓能有效地減小鉆孔偏斜。導(dǎo)孔鉆頭的鉆壓通常在現(xiàn)場采用比似法確定,即參考鉆鑿相同或相似地層的鉆井參數(shù)來確定鉆壓。也

可參考鉆頭制造廠家提供的鉆頭應(yīng)用參數(shù)來確定實際操作鉆壓。

③在鉆進(jìn)導(dǎo)向孔時,保持恒定的鉆進(jìn)速度是控制偏斜最常用的方法。

④鉆井高壓水:對實際鉆進(jìn)情況進(jìn)行統(tǒng)計表明，沉積在孔底0.5~5.0mm厚的鉆鑿巖粉會影響鉆進(jìn)精度并使鉆進(jìn)速度降低,高效精確鉆進(jìn)的一個基本要求就是對孔底巖粉進(jìn)行有效的清理。

⑤穩(wěn)定器:穩(wěn)定器是避免鉆孔偏斜有效的基本實用器具,一般被設(shè)計為六棱形和八棱形,其直徑大于鉆桿直徑,施鉆時附著于鉆桿上,通常將2個或多個穩(wěn)定器聯(lián)在一起使用,以使在鉆孔中底部形成一段剛

性的、與孔壁多處接觸的鉆具組,起到鉆進(jìn)約束作用，有效防止鉆孔偏斜。

⑥巖層特性:掌握巖層的特性有助于選擇最合適的鉆頭,在制訂導(dǎo)孔的鉆進(jìn)工藝時,應(yīng)該充分考慮所鉆進(jìn)巖層的特性,收集并掌握所鉆作業(yè)現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域的詳細(xì)地質(zhì)資料以及附近施工時獲得的地質(zhì)資料,便

于本鉆井施工工藝措施的正確制訂。

(4)糾偏

根據(jù)鉆孔的深度、巖石地質(zhì)條件和鉆孔精度要求等不同條件,一般可選用鐘表測斜儀、磁性測斜儀和陀螺測斜儀進(jìn)行測量。如果發(fā)現(xiàn)鉆孔偏離現(xiàn)象,應(yīng)停止鉆進(jìn)并進(jìn)行糾偏處理。鉆孔糾編的方法視具體情況而定,最常用的方法:首先如果鉆孔偏斜程度和方向是有規(guī)律的發(fā)展,可采取偏置鉆機的距離和方向的方法,或根據(jù)本地以前施工獲得的操作數(shù)據(jù)以及本工程地質(zhì)柱狀圖所示的巖性進(jìn)行判定;其次,可以采用堵塞偏孔、重新鉆孔的方法解決偏斜問題。堵塞鉆指用純水泥漿將變向點至孔底一段進(jìn)行充填,使之凝固然后重新鉆進(jìn)。