反井鉆機鉆孔偏斜控制

(1)軸向載荷造成導孔偏斜

在正向導向孔鉆進過程中,開孔鉆孔時因是近距離鉆進,鉆桿是不會彎曲的,因此不會出現由鉆壓引起的偏斜,隨著鉆孔的延伸和鉆壓的增加,鉆桿就會逐漸產生彎曲現象,由此產生的不垂直度載荷導致鉆

進方向角度的改變。鉆孔的下部(從彎曲點到鉆頭)已偏離了鉆孔的設計坐標點。作用于鉆孔的鉆具載荷按受力性質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,水平分力使鉆頭沿水平方向或沿傾斜方向鉆進,鉆桿的自重使鉆桿朝著導孔低側方向垂落，在給鉆桿施加軸向正壓力負荷時,作用于鉆桿上的推進力使鉆桿產生一定程度的繞性彎曲,彎曲的鉆桿順著垂落方向移動,而穩定器只起到局部支點作用,其結果就是鉆頭沿著傾斜方向鉆進,造成導孔偏斜問題。

(2)巖層對鉆頭的反作用造成導孔偏斜

在無層理、節理或斷層,圍巖整體性較好的堅硬而均質巖層中施鉆導孔時,因巖層反作用造成的導孔偏斜較少發生或偏移量較少,而巖石硬度和巖石結構的多變則會使鉆進導孔產生偏斜。鉆頭鉆進的方向在

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,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。

(3)鉆孔精度的影響因素及預防錯施

①導孔鉆頭的選型: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,應采用低于最佳鉆進速度的低鉆壓鉆進,低鉆壓能有效地減小鉆孔偏斜。導孔鉆頭的鉆壓通常在現場采用比似法確定,即參考鉆鑿相同或相似地層的鉆井參數來確定鉆壓。也

可參考鉆頭制造廠家提供的鉆頭應用參數來確定實際操作鉆壓。

③在鉆進導向孔時,保持恒定的鉆進速度是控制偏斜最常用的方法。

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

⑤穩定器:穩定器是避免鉆孔偏斜有效的基本實用器具,一般被設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個或多個穩定器聯在一起使用,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,在制訂導孔的鉆進工藝時,應該充分考慮所鉆進巖層的特性,收集并掌握所鉆作業現場作業區域的詳細地質資料以及附近施工時獲得的地質資料,便

于本鉆井施工工藝措施的正確制訂。

(4)糾偏

根據鉆孔的深度、巖石地質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行測量。如果發現鉆孔偏離現象,應停止鉆進并進行糾偏處理。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律的發展,可采取偏置鉆機的距離和方向的方法,或根據本地以前施工獲得的操作數據以及本工程地質柱狀圖所示的巖性進行判定;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行充填,使之凝固然后重新鉆進。