1、定向斜孔鉆進(jìn)工藝技術(shù)研究             摘要：本文結(jié)合在羅圓井田的定向斜孔勘查鉆探施工，介紹施工設(shè)備、鉆具組合、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)等，確保羅圓井田鉆探施工鉆孔達(dá)到各階段質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。 關(guān)鍵詞：定向  斜孔  工藝技術(shù)  增斜     1 概述     羅圓井田的定向斜孔采用直孔段定向增斜段穩(wěn)斜段的孔身結(jié)構(gòu)，其中增斜

2、段和穩(wěn)斜段施工是本次課題研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。定向增斜（造斜）施工的基本要求是使鉆孔向預(yù)定方向（頂角，方位）鉆進(jìn)。為達(dá)到此目的，首先要有一個(gè)合理的軌跡，在鉆進(jìn)過程中則要解決有效的造斜和正確控制鉆孔方位這兩個(gè)基本技術(shù)問題。     2 造斜設(shè)備與機(jī)具     造斜時(shí)使用DST隨鉆檢測系統(tǒng)，鉆進(jìn)時(shí)由放置在105mm無磁鉆鋌內(nèi)的DST25型隨鉆測斜儀測出鉆孔頂角方位角及螺桿鉆工具面向角，通過電纜傳遞給地面DST系統(tǒng)計(jì)算機(jī)處理后顯示于監(jiān)視屏及司鉆顯示儀隨時(shí)監(jiān)測調(diào)整。     造

3、斜鉆進(jìn)時(shí)使用5LZ95螺桿鉆，它是一種容積式井底馬達(dá)（PDM）由旁通閥總成馬達(dá)總成萬向軸總成等部件組成。工作時(shí)，高壓鉆井由73mm鉆桿內(nèi)進(jìn)入螺桿鉆后，液體的壓力使鉆具中心的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而把回轉(zhuǎn)扭矩和鉆壓傳遞給鉆頭，達(dá)到鉆井的目的。5LZ95×7.0型單彎螺桿鉆，外徑95mm適用孔徑118-152mm，流量范圍712L/S，M馬達(dá)壓降3.2Mpa鉆頭轉(zhuǎn)速90195r/min工作扭矩1100N.M，輸出功率10.422.5KW，鉆壓25KN，常用彎角0.75，1，1.25，1.5等幾種，如表1所示，造斜強(qiáng)度0.180.56/M，造斜效果較好。    

4、0;3 鉆具組合      3.1 一開：110mm矛式鉆頭（110mm肋骨鉆頭+89mm巖芯管）+68mm鉆鋌+50mm鉆桿，鉆至可下套管的完整基巖;     3.2 擴(kuò)孔：190mm牙輪鉆頭+121mm鉆鋌+68mm鉆鋌+50mm鉆桿；     3.3 二開：94mm鉆頭+89mm巖芯管（取煤管）+68mm鉆鋌+50mm鉆桿鉆至造斜起始深度，換118mm擴(kuò)孔器擴(kuò)孔；     3.4&

5、#160;定向造斜段：118mm金剛石復(fù)合片鉆頭+5LZ95單彎螺桿鉆具+定向接頭+105mm無磁鉆鋌+73mm石油鉆桿+主動(dòng)鉆桿+隨鉆專用水龍頭；     3.5 斜孔鉆進(jìn)段:94mm鉆頭+89mm厚壁巖芯管（取煤管）+68mm鉆鋌+50mm鉆桿。     4 定向造斜鉆進(jìn)技術(shù)     4.1 頂角和方位的控制 在設(shè)計(jì)目的明確，孔內(nèi)情況清楚的前提下，控制鉆孔方位和頂角都是依靠造斜鉆具實(shí)現(xiàn)的，兩者既聯(lián)系密切又相互制約。只有按預(yù)定的方位增

6、降斜造斜才是最有效的；調(diào)整方位則會(huì)影響造斜率。具有一定造斜能力的造斜鉆具，其改變頂角和方位的大小及兩者之間的分配關(guān)系，是通過調(diào)整斜向器的裝置角即螺桿鉆的工具面向角來實(shí)現(xiàn)的，它包括頂角的單獨(dú)控制頂角與方位角的同時(shí)控制。因此，正確的安裝和及時(shí)調(diào)整工具面向角是保證有效的造斜和控制方位的關(guān)鍵問題。     一般的定向方法有井下定向和地面定向兩種。本次造斜施工井下儀器定向。鉆具下至孔底后，將有線隨鉆測斜儀下放至螺桿鉆上部的定向接頭內(nèi)，當(dāng)測斜儀底部引流鞋的缺口進(jìn)入定向鍵并定位后，即可在監(jiān)視屏上讀取鉆孔的頂角方位角和工具面向角，與設(shè)計(jì)的工具面向角對(duì)比調(diào)整后，打壓，開泵

7、進(jìn)行造斜鉆進(jìn)。              造斜鉆進(jìn)是使鉆孔在人工控制下向預(yù)計(jì)的方位和頂角鉆進(jìn)。斜孔段應(yīng)盡量保持均勻的造斜率，避免急彎，以利于穩(wěn)斜鉆進(jìn)和減少復(fù)雜情況。造斜率一般控制造0.20.3°m較為合適，能順利的進(jìn)行造斜鉆進(jìn)穩(wěn)斜鉆進(jìn)測井等作業(yè)，即使出現(xiàn)孔內(nèi)事故也較容易處理。     造斜鉆進(jìn)時(shí)，調(diào)整好工具面后，緩慢的下放鉆具至孔底，使用不同的造斜鉆進(jìn)工藝，羅圓井田造斜鉆進(jìn)采用的鉆進(jìn)參數(shù)選擇如表2所示。   

8、;  鉆進(jìn)時(shí)，工具面和鉆壓一般要同時(shí)達(dá)到，根據(jù)鉆進(jìn)速度和底層，以工具面控制為主，反扭矩是螺桿鉆帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)式生產(chǎn)的反作用力，反扭矩的存在會(huì)影響定向精度，因此在定向作業(yè)時(shí)要考慮反扭矩的影響。調(diào)整工具面和反扭矩就整鉆壓。當(dāng)巖石較硬需要增加鉆壓時(shí)，增大反扭矩即可；反之，即為減小鉆壓。      采用以上的造斜鉆進(jìn)參數(shù)取得了較高的鉆進(jìn)效率和造斜效果，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：泥巖一般為4-m/h；砂巖中一般為3-4m/h；石英砂巖只鉆進(jìn)一次，效率只達(dá)到0.3-0.5m/h；今后我們將會(huì)在硬巖造斜的造斜鉆進(jìn)參數(shù)和鉆頭選型等方面加強(qiáng)研究并加以應(yīng)用。

9、     鉆完一個(gè)單根時(shí)，一般要認(rèn)真劃眼2-3次，以消除因鉆進(jìn)速度快孔壁不規(guī)則而形成的臺(tái)階凸凹不平等影響鉆進(jìn)的因素。劃眼后將有線隨鉆測斜儀提出定向鍵，提升至主動(dòng)鉆桿內(nèi)，卸開主動(dòng)鉆桿即可加73mm石油鉆桿單根，接上主動(dòng)鉆桿，下放儀器定向。重復(fù)以上程序直至完成造斜施工。     4.2 斜孔取芯鉆進(jìn)技術(shù) 到底斜孔取芯鉆進(jìn)與直孔取芯鉆進(jìn)的不同在于：斜孔取芯鉆進(jìn)既要取芯，滿足地質(zhì)要求，又要保持鉆孔軌跡達(dá)到定向斜孔設(shè)計(jì)目的；鉆進(jìn)時(shí)，鉆具處于孔壁下沿，鉆具與孔壁不間斷的摩擦，造成鉆具磨損增大；鉆孔在較短的距

10、離內(nèi)形成很大的斜度，同時(shí)又有方位的變化，在彎曲應(yīng)力作用下，鉆具易折斷；在鉆孔彎曲的影響下，鉆機(jī)回鉆載荷增大，提升鉆具困難，長時(shí)間的大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)易損壞鉆機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)；因孔斜形成的重力分力作用下，鉆壓到達(dá)不了鉆頭見煤反應(yīng)不明顯，煤芯采取率也不容易保證，在易坍塌掉塊的破碎地層中，易發(fā)生掉塊卡埋鉆等孔內(nèi)事故。     鉆具組成：94mm厚壁取芯鉆頭+89 mm鉆鋌+68mm鉆鋌+50mm鉆桿。     特制坡口鉆鋌接頭是在普通83mm鉆鋌接頭上加工18°的倒數(shù)，以減少上下鉆具阻力，達(dá)到降低孔壁拉槽危險(xiǎn)的目的

11、，實(shí)踐證明效果顯著，孔壁拉槽時(shí)感覺不明顯，未拉槽時(shí)降低了上下鉆具的阻力。              在施工過程中采用以上的工藝和鉆具級(jí)配取得了良好的效果，煤芯采取率一直保證在80%以上；在同時(shí)施工的391斜孔和直徑312孔同為800米時(shí)，39-1孔采用以上的鉆進(jìn)步工藝和鉆具級(jí)配平均回次進(jìn)尺4.16米，平均回次鉆進(jìn)時(shí)間2：40小時(shí)，顯著降低了鉆進(jìn)成本，提高了時(shí)間利用率，增加了鉆進(jìn)時(shí)間，回次進(jìn)尺的增加也減少了起下鉆具的次數(shù)，降低了因起下鉆具可能發(fā)生的孔壁拉槽掉塊卡阻鉆具的機(jī)率，臺(tái)月效率達(dá)到310米，經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果顯著。     5 結(jié)束語