钻孔孔斜纠治采用的方法
钻进过程中,测斜发现钻孔实际轴线偏离设计轴线超过最大允许值时,主要采取以下三种纠斜方法。
11.3.1 类悬垂式纠斜钻具纠顶角上漂
在相对完整和较软岩层的孔段纠斜时采用。钻具组合:导正管,小直径钻杆(比孔径小一到两级,长度3~5m),短钻具、钻头(比孔径小一级)。这种连接方式是利用导向管(同径岩心管或绳索取心钻杆)将下部的小径钻具上端抬起,由于重力作用,小径钻具自动下垂,改变小孔的轴线方向,使钻孔下垂。
纠斜步骤方法如下:
1)纠斜前须将孔内残留岩心及碎石清理干净,并用平面钻头磨平孔底。
2)纠斜钻具下至距孔底0.1~0.2m时,开泵冲孔将钻具缓慢地下到孔底,轻压、慢转钻进。钻进中不宜提动钻具。第一回次钻进0.5~0.6m后提钻,逐次加长小径钻具长度至小径钻进5~6m为止,测斜检查纠斜情况。
3)下导向扩孔具扩孔,将新孔扩至原孔径。扩孔钻具要求扩孔管短、导向管长。导向具与扩孔具连接处用螺纹连接后,再穿入穿钉并焊接牢固,以免导向具摇动脱落。
4)下扫“狗腿弯”。钻具用厚壁料加工,其外壁锒嵌4~6排硬质合金,合金出刃1~2mm。利用小径具作导向,在“狗腿弯”部位上下反复扫扩,扫掉纠斜产生的急转弯,其目的是保证长粗径钻具能顺利通过,保证正常钻进。
马坑矿区ZK7924孔在处理孔深438.28m的严重埋钻事故时,按类悬垂式纠斜钻具原理采用偏斜方法绕过事故孔段:用水泥固结地层较软的350~360m炭质泥岩孔段;水泥灌注后第三天,使用Φ77mm单动双管钻具从344m开始扫水泥,于358m偏出新孔;沿新孔继续钻进6m左右,取出完整岩心,用Φ95mm钻具带Φ75mm导向扩孔。
11.3.2 偏心楔纠斜
在中硬岩层纠斜钻进采用开口式偏心楔:向孔内下入偏心楔,利用楔子斜面(楔倾角2°~5°)导斜钻进,强制纠治钻孔的顶角和方位角偏斜。
(1)开口式偏心楔制作
用长4.5m左右,与孔径相同的套管或岩心管,沿对角线切割,并将切下来部分翻过来焊接而成。焊接处必须光滑,没有台阶,楔的下部加工成锯齿形,利于固定(图11.1)。
图11.1 Φ168及127偏心楔
(2)开口式偏心楔安装
1)安装架桥木塞:用1m左右的硬圆木,上端加工成锥形,用铁丝固定在钻杆上;用钻杆送到孔内预定部位,扭断铁丝,投入砂子或石块固定牢木塞。
2)偏心楔与钻杆用铆钉固定连接,采用定向下入法。采用的定向方法有两种:①先期采用母线定向法:用经纬仪对准偏心楔本体斜面中心,测定一母线;在连接处的方位母线上刻上记号,同时在孔口管上也定出方位并刻上记号;每下入1根钻杆,将钻杆方位母线对准孔口管上的记号直至下到所需造斜的孔段上;这种方法比较麻烦,准确性也差。②后期采用自寻北陀螺仪定向,方法见“8.5.5造斜定向仪器与定向作业”。
3)墩断铆钉后,提起钻杆。
4)确保偏心锲卡固牢靠,严防转动或下沉。
(3)纠斜钻进
下入小一级口径纠斜钻具并沿斜面方向和角度轻压、慢转钻出新孔。
11.3.3 液动螺杆造斜钻具纠斜
连续造斜是最有效、安全的纠斜方法。ZK8322孔测斜发现,孔深800m时,顶角达14.1°。为了防止顶角继续增大,成功采用螺杆定向钻进对其进行纠斜。螺杆造斜钻具纠斜工艺方法与造斜工艺相同,详见“8.5定向钻探技术在深部矿体勘探中的应用研究”。
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