钻孔纠斜.doc

钻孔纠斜钻孔弯曲产生的原因钻孔轨迹是一空间变化的曲线;钻孔轴心线上任一点的空间坐标,由孔深(L)、顶角(θ)、方位角(α)3个参数确定。钻孔弯曲:又称孔斜;由于自然地质因素及钻探工艺因素会造成钻孔弯曲,使钻孔偏离原来设计的顶角与方位角。孔斜不仅会给施工带来困难,降低钻探效率,易诱发孔内事故,而且会歪曲矿体形态与产状,影响勘探结果的准确程度。所以按一定距离测斜和防斜在钻探施工中是非常重要的。钻孔纠斜是钻探行业内基本的作业方法,一般的纠斜主是要是纠正超过质量指标的孔段或者岩层;造成钻孔倾斜的原因很多,但是总的归纳起来不外乎两大因素:一是地质因素,二是所采用的钻进工艺和钻探技术欠妥。一、地质因素的影响(客观因素) 地质因素是指促使钻孔弯曲的地质条件,如岩层的产状,物理机械性质,以及由于构造运动所产生的劈理、片理、层理等;研究和分析由地质条件促使钻孔弯曲的原因,一方面是为了在技术上采取相应预防措施来限制钻孔弯曲,另一方面是为了合理的设计钻孔提供依据,尽力减少地质条件对钻孔弯曲的影响,利用地质条件的促斜规律来进行初级定向钻孔钻进;生产实践证明,岩石的软硬互层,岩层的倾角大,片理发育的岩层等是促使钻孔弯曲的普遍原因,而且钻孔弯曲都有一定的规律性。断层、破碎带、卵石、砾石层、流沙层、溶洞、老窿等,是促使钻孔弯曲的特殊原因,而且钻孔弯曲没有一定的规律。 1、钻进流沙层,因为流沙层具有流散性,孔径往往较大,尤其是在斜孔、流沙层厚,钻孔很容易下垂,直孔无此现象; 2、钻进卵石、砾石层时,由于卵石、砾石很不规则,活动性很大,给钻具的挤压力及回转阻力差异很大,钻孔最容易弯曲,并且没有什么规律; 3、当钻孔遇到溶洞和老窿时,钻孔严重超径,窿(洞)底又不规则,钻进时粗径钻具易偏离钻孔轴线,造成钻孔弯曲; 4、当钻孔穿过具有一定倾角的软硬岩互层时,钻孔的顶角和方位角均会发生变化。岩石层理走向及倾角过大,钻头在克取岩石时,顶着走向打;地质情况复杂,钻孔地层软硬间错,变化性极大,致使钻具的配合,钻进参数的设定出现偏差; (1)当钻头由软层进入硬岩层时,因孔底软、硬岩石抵抗破碎能力不同,产生不均匀破碎(软岩石破碎快、硬岩石破碎慢),促使钻孔弯曲;钻孔弯曲方向和程度,取决于钻孔与岩层层面的夹角大小和软、硬岩层的硬度差。 a当钻孔轴线与岩层层面夹角小于20~25度时,钻孔沿硬岩层层面下滑; b当钻孔轴线片岩层层面夹角大于55~60度时,钻孔趋向垂直于岩层层面弯曲; c当钻孔轴线与岩层层面夹角在20~55度时,钻孔弯曲没有一定规律; d在钻头处于换层面时,同时破碎软层和硬层,但在软层中钻头回转阻力要比硬层中小,如钻头顺时针方向回转则促使钻孔向右(顺时针方向)偏斜;如钻头逆时针方向回转则促使钻孔向左(逆时针方向)偏斜; (2)钻孔由硬层向软层时,如岩层层面倾角较大,将使钻孔趋向硬岩方向弯曲,但在一定情况下,因在硬岩层中钻进形成的孔壁间隙较小,即使孔底不均匀破碎,但粗径钻具受孔壁限制而不易发生偏斜,故钻孔弯曲甚微或不发生弯曲; (3)钻孔穿过片状岩层时,如钻孔轴线与岩层层因呈锐角相交,因岩石的各向性,将使钻孔趋向垂直于层面方向弯曲,同时钻孔的方位角则因钻具回转方向不同而向不同方向倾斜;如外头顺时针方向回转,则钻孔方位向右偏斜; 二、工艺技术因素的影响(主观因素) 工艺技术因素系指所用机械设备,安装质量,钻具结构,钻进方法与技术参数,操作技术等对钻孔弯曲的影响,这些因素均系人为因素,是完全可控制。(一)机械设备所用的钻机回转给进部件导向性能差,如立轴导管松旷,油压钻机滑道松旷时,钻头克取岩石就会形成立轴和钻机的晃动,使钻具回转不稳定,导致钻孔弯曲。(二)安装质量安装工作出了马虎,安装质量不高对钻孔弯曲影响很大,主要表现在以下几方面: 1、地基(地盘)不坚实,填方过多,经水浸、震动及承受载荷后下沉,使钻塔钻机偏斜,导致钻孔弯曲; 2、基台安装不平整,钻机不正、不稳、摇动大,立轴、孔口、天车三点不在一直线上等,均易造成开孔偏斜。 3、孔口管的作用除加固孔壁保全孔口外,还起作开孔导向作用;如果孔口管下的不正或固定不牢而偏斜,都易在开孔钻进时,使钻孔弯曲; (三)开孔不正开孔是关键,“上面不正下面歪”,这句谚语也可以说明开孔与孔斜的关系,开孔不正的原因有: 1、开孔前对安装质量检查不严不周; 2、开孔时使用的钻具不直或钻具连接后不同心; 3、开孔时没有随钻孔加深加长导向钻具; 4、开孔时技术操作不当,压力,转数,水量等不合理; (四)钻具结构不合理钻具结构是否合理,对钻孔弯曲影响最大,主要影响如下: 1、钻杆直径与粗径钻具直径相差较大,钻杆柱在轴心压力、自重及离心力等作用下,呈波形弯曲,必然给粗径钻具处端一个较大的偏斜力,使粗径钻具偏离钻孔轴线,造成钻孔弯曲; 2、使用弯曲的钻杆和