煤矿用注浆泵_大众煤矿新副井注浆钻孔施工弯曲纠正的技术①

　　摘 要:施工过程中,钻孔轴线往往会偏离原设计轴线,即所谓钻孔弯曲,孔斜程度是关系钻孔工程质量指标的一项重要内容。　　关键词:副井 钻孔弯曲 弯曲纠正　　中图分类号:TD82 文献标识码:A 1 文章编号:1672-3791(2012)05(c)-0097-01
　　1 原始背景
　　河南永煤集团安阳大众煤业有限责任公司位于安阳县铜冶境内,地处北亚热带与暖温带过渡区,气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,气候温和,四季分明,日照充足,雨量适中,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,历年平均气温12.7℃～13.7℃。极端最高气温40.8℃,极端最低气温-17．4℃。年平均无霜期212天,全年平均气压1001.5毫巴,全年降雨量为606.1mm。
　　根据业主质量要求及该井筒检查孔所提供的地质及水文地质资料,本井筒地面预注浆采用全直孔的地面预注浆常规方法。具体是以井筒中心为园点建立井筒注浆施工的简易灰土井盘,在其上用钻机施工注浆钻孔,并同时建立制浆站及注浆站,配制好浆液,通过注浆泵、注浆管路压送到受注地层。注浆布置6个注浆孔,圈径为Ф=9.5m,注浆深度55m～760m。
　　施工过程中,钻孔轴线往往会偏离原设计轴线,即所谓钻孔弯曲(又称钻孔偏斜)。孔斜程度是关系钻孔工程质量指标的一项重要内容。当钻孔轴线偏离原设计孔位过大,会影响地质资料的准确性和产生错误,也会对钻探施工造成困难。特别是在冻结孔工程施工中,孔斜更是要严格控制的指标,如若孔斜控制不好,在钻探施工甚至会出现打到相邻冻结套管的事故。
　　2 钻孔弯曲的原因分析
　　2.1 地质因素
　　钻进不同的岩层以及岩层的产状不规则、软硬不均匀或钻进松散无胶结以及胶结差的破碎带、砾石层、溶洞等,是地质因素造成钻孔弯曲的重要原因。
　　(1)钻孔穿过软硬岩层瓦层时,因软硬岩石抵抗在破碎的能力不同,使孔底产生不均匀破碎,造成钻速差异,引起钻孔顶角和方位角的变化。
　　(2)在片理结构发育的岩层钻进,如果钻孔轴线与岩层层面呈锐角相交时,钻孔将趋于向垂直于岩层的方向弯曲,同时钻孔的方位角则因钻具回转方向不同而向不同方向偏斜,如钻头顺时针方向回转,钻孔a方位向右偏斜。
　　(3)钻进松散破碎岩层或溶洞时,在钻具重力作用的影响下,钻孔有下垂的趋势。当钻孔穿过溶洞开始钻进时,钻孔的弯曲方向将受到溶洞底部形态的控制。
　　(4)钻头在松软或较软的第四纪地层内遇到大砾石时,钻孔易沿砾石斜面弯曲。
　　(5)钻孔遇到裂隙,而且裂隙方向与钻孔方向相近时,钻孔将沿裂隙方向延伸。
　　(6)钻进断层带或节理发育、岩脉穿插的岩层时,钻孔最易发生弯曲,且弯曲强度大。
　　2.2 工艺技术因素
　　工艺技术因素系指:所用机械设备、机械设备的安装、钻具结构、钻进方法、操作技术等方面的人为因素。
　　3 实施的方法
　　由以上分析的原因可知在施工过程中,由于产生孔斜的因素错综复杂,当钻孔偏离原设计方向时,应及时调整孔斜测量间距,增加测点,搞清钻孔偏斜的部位主变化值,及时采取必要的措施加以纠正,使钻孔弯曲保持在设计允许范围之内。
　　3.1 一般纠斜方法
　　发生轻微孔斜,在未受岩层影响的情况下,可采用一般的纠斜方法,不需要用特殊工具,只是根据孔斜情况,用普通钻进方法,从操作上加以解决。
　　(1)利用“自然增斜”、“自然减斜”纠正孔斜。
　　其实质是用合理的钻具结构和组合及相应的钻进工艺造成反向孔斜来纠正已发生的孔斜,以保证钻孔仍能恢复到原设计的空间位置。
　　这种方法主要用于纠正顶角偏斜。在纠正顶角偏斜的同时,可连续钻进。但纠正速度慢,适合孔斜不大的钻孔。采用自然纠斜法可利用原有钻具结构或稍加改进,钻进工艺和操作技术要求不高,纠斜时间和耗费较少。
　　1)自然增斜法。当发现钻孔下垂上漂程度不够,需要促使钻孔上漂时,可采用塔形钻具钻进。该钻具可由短岩心管(正常长度2/3)、大直径钻头组成,以扩大孔壁,加剧钻孔上漂。要注意的问题是在钻进中会造成粗径钻具上、下两端磨擦扭矩的差异、受力不平衡,易导致方位偏斜,在松软、破碎岩层不宜采用此法钻进。
　　2)自然减斜法。当发现钻孔上漂严重,需要使其下垂时,可采用下列结构的钻具:①长粗径加钻铤综合钻具,在长12m以上的加长粗径钻具中下部连接钻铤,这样粗径钻具的重心下移,迫使钻孔下垂。②采用同径减斜钻具或异径减斜钻具,这种钻具的作用原理是:在上部支承接头的衬垫和下部钻具自重的作用下使钻具与原孔轴心线形成一夹角,迫使钻孔下垂,钻进中钻孔顶角自然减小。③采用带扶正器的钻具。在粗径钻具上面加扶正器后,可改变原来粗径钻具上端的受力状态,使其上端抬起,在钻头上产生一矫正力,使钻孔逐渐下垂。
　　(2)反向回转钻进纠斜法。
　　当钻孔方位顺钻头回转方向偏斜时,以反向回转钻进纠斜是行之有效的。由正转改为反转时,钻机可通过挂交叉胶带或立轴倒转180°来实现。
　　采用此种方法时为防止在纠正方位的过程中,造成钻孔顶角的变化,应适当选择钻具结构和粗径钻具的长度。为防止钻孔上漂,纠斜时应保持粗径钻具不短于7m,并适当控制钻压或加配钻杆扶正器。而当钻孔在纠方位的同时还要求上漂时,则可缩短烇径钻具的长度,增大钻压或使用大钻头反转。
　　3.2 定向钻进纠斜
　　用一般的方法纠斜无效时,就需要采用特殊的方法进纠斜。定向钻进是通过专用的机具及相应的测量仪器,在钻进过程中利用定向钻进理论控制钻孔的斜度与方位,这一技术是用来施工人工受控定向钻孔的,用来纠正弯曲的钻孔也是行之有效的。
　　4 结语
　　经过使用验证,该方法使用时不仅安全可靠、方便快捷、适用,而且完全可以达到了省时省力的效果,为我矿新副井早日竣工奠定了基础。