專利名稱：一種在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆探施工方法，具體涉及在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法。
背景技術(shù)：
在長期的巖芯鉆探施工中，常因地層傾角、巖性軟硬互層、斷層、鉆壓等因素的影響，鉆孔軌跡都會(huì)偏離設(shè)計(jì)，大量的施工鉆孔統(tǒng)計(jì)資料表明在急傾斜地層中(地層傾角> 45° )，大多數(shù)(90%以上)鉆孔偏移方向?yàn)轫槂A向。在急傾斜地層中施工鉆孔，如果往順傾向偏移會(huì)造成以下不良后果①鉆孔深度將大大增加；②施工難度會(huì)增加；③達(dá)不到地質(zhì)設(shè)計(jì)目的；④施工成本成倍增加等。為解決這些問題，許多鉆孔非常需要設(shè)計(jì)施工定向斜孔。定向鉆進(jìn)技術(shù)在石油勘探中早已被廣泛使用，在煤田勘探的普通鉆進(jìn)工藝(普鉆)中也有一定應(yīng)用。隨著取芯質(zhì)量好、鉆速高、成本低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低的金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)的普及推廣，很多勘探隊(duì)伍放棄或大大減少了普通鉆進(jìn)方法。但當(dāng)遇到上述急傾斜地層時(shí)，若想同時(shí)獲得金剛石繩索取芯鉆進(jìn)的高效、低成本等優(yōu)勢，又能很好地實(shí)現(xiàn)定向鉆進(jìn)的目的性，就需要能把這兩種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來。但要把這兩種技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來并非易事，因?yàn)樗⒉皇莾煞N技術(shù)的簡單柔合。金剛石繩索取芯鉆進(jìn)和石油鉆進(jìn)差別很大，主要差別在石油鉆進(jìn)一般屬全面不取芯鉆進(jìn)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速低，鉆具的壁厚較厚且強(qiáng)度高，鉆具與孔壁間的間隙大，這些都有利于鉆具在彎曲的鉆孔軌道中變形通過， 鉆機(jī)轉(zhuǎn)速低，也容易保證鉆具在彎曲軌道中旋轉(zhuǎn)的安全性；而金剛石繩索取芯鉆進(jìn)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速高，鉆具的壁厚較薄，鉆具與孔壁間的間隙極小，這些特點(diǎn)使得上述兩種技術(shù)結(jié)合容易出現(xiàn)如下問題①鉆具與井壁的環(huán)空間隙小(僅2 3mm)，鉆具彎曲難；②鉆具壁厚較薄(正常厚5mm，絲扣連接處僅1. 75mm)，鉆具在造斜后的斜孔中鉆進(jìn)，容易造成鉆具折斷；③造斜后，鉆具上下困難；摩擦力增大，很難實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。因此，如何使得這兩種技術(shù)在一定條件下有機(jī)結(jié)合，以解決了在急傾斜地層中勘探鉆孔，是尚在探索中的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法，該方法適用于急傾斜地層的定向孔施工，能有效的提高地質(zhì)勘查質(zhì)量，即較準(zhǔn)確地控制礦層的標(biāo)高，縮短施工周期，降低成本。本發(fā)明所述的在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法，包括直孔段的施工、造斜段的施工和微增孔斜段的施工，其步驟如下第一步，開孔；采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ 130mm的合金鉆頭開孔，鉆到基巖為止；鉆壓控制在3-5KN范圍內(nèi)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在150-300轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)，水泵排量控制在52-90L/分鐘范圍內(nèi)；第二步，下孔口管；用Φ 127mm的孔口管下到基巖，并用水泥固結(jié)孔口管的外壁；第三步，完成直孔段施工；采用金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ97πιπι的繩索取芯鉆具鉆至造斜點(diǎn)，完成直孔段的施工；鉆壓控制在5-8ΚΝ范圍內(nèi)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在 300-500轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)，水泵排量控制在90—145L/分鐘范圍內(nèi)；第四步，開始造斜段施工；采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ95πιπι的螺桿造斜組合工具，鉆至造斜段的端點(diǎn)；在造斜段的鉆進(jìn)過程中每鉆進(jìn)6-9米須用測斜儀對(duì)所鉆孔段進(jìn)行測斜，造斜結(jié)束時(shí)孔斜控制在4度士0. 1度；鉆壓控制在5-8ΚΝ范圍內(nèi)，須保證鉆壓穩(wěn)定，并根據(jù)測斜情況進(jìn)行調(diào)整；鉆頭依靠水泵沖力帶動(dòng)螺桿工作；水泵排量控制在 90—145L/分鐘范圍內(nèi)；第五步，擴(kuò)孔；采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用專用擴(kuò)孔工具擴(kuò)孔；第六步，微增孔斜段施工；采用金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ95πιπι、或 Φ 75mm的繩索取芯鉆具鉆至終孔，完成微增孔斜段的施工；微增孔斜段的孔斜增率控制在 0. 8-1度/100米的范圍內(nèi)，終孔孔斜控制在8度以內(nèi)；鉆壓控制在8-12KN范圍內(nèi)；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在400-600轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)；水泵排量控制在90—145L/分鐘范圍內(nèi)。所述的在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法，在第五步，擴(kuò)孔時(shí)使用的專用擴(kuò)孔工具包括擴(kuò)孔器主體、一端與擴(kuò)孔器主體上的內(nèi)螺紋連接的導(dǎo)向連接桿、一端與擴(kuò)孔器主體上的外螺紋連接的另一端套在導(dǎo)向連接桿中部的臺(tái)階上的擴(kuò)孔鉆頭、與導(dǎo)向連接桿的另一端螺紋連接的導(dǎo)向頭，在擴(kuò)孔器主體、導(dǎo)向連接桿和導(dǎo)向頭的中心設(shè)有相互連接相通的水道，在導(dǎo)向連接桿的中部設(shè)有出水孔，堵水螺桿與導(dǎo)向頭的水道出口螺紋連接。本發(fā)明的有益效果采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)與金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，成功地解決了在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的遇到的鉆具彎曲難、容易造成鉆具折斷、很難實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)的難題，有效的提高了地質(zhì)勘查質(zhì)量，較準(zhǔn)確地控制了礦層的標(biāo)高，縮短了施工周期，降低了成本。


圖1是專用擴(kuò)孔工具的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法，包括直孔段的施工、造斜段的施工和微增孔斜段的施工，其步驟如下一、直孔段的施工用0 130mm合金鉆頭開孔打到基巖，下入0 127mm孔口管并用水泥固結(jié)。具體工序如下(1)按規(guī)范要求安裝好鉆機(jī)、鉆塔、水泵、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備、設(shè)施；(2)準(zhǔn)備好本次施工所需的鉆頭、鉆桿、套管、專用接頭、專用工具等器材；(3)按開孔所需鉆具組合及要求配好鉆具，待驗(yàn)收開孔；(4)做好開孔驗(yàn)收工作后開孔；(5)開泵，待沖洗液(清水或泥漿)噴出鉆頭或返出孔口后即可開動(dòng)鉆機(jī)；
(6)鉆進(jìn)至取芯筒裝滿巖芯時(shí)，進(jìn)行輕微干燒或下卡料提鉆取出巖芯；(7)重復(fù)( 、(6)步驟，直至鉆達(dá)基巖方可起鉆待下套管；(8)準(zhǔn)備好0 127mm孔口管和固結(jié)所需水泥；(9)把孔口管下到孔底，并用水泥固結(jié)待凝。鉆具包括0 130mm合金鉆頭、0 127mm取芯管、0 89mm繩索取芯鉆桿、主動(dòng)鉆桿；為了降低成本，本孔段一般采用清水開孔，若地層為遇水澎漲、坍塌層可采用無固相化學(xué)泥漿開孔；鉆進(jìn)參數(shù)本孔段應(yīng)采用低壓，慢轉(zhuǎn)，小排量施工，確?？妆谕暾咨泶怪保汇@壓應(yīng)控制在3-5KN范圍內(nèi)；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在150-300轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)；水泵排量應(yīng)控制在 52-90L/分鐘范圍內(nèi)；孔口管下入的位置應(yīng)事前觀察、分析地層剖面柱狀圖的巖性描述而定(一般應(yīng)穿過強(qiáng)化地層和易垮塌層)，并隨時(shí)觀察取芯巖樣與設(shè)定層位的吻合情況，確?？卓诠芟碌綀?jiān)實(shí)的基巖上。用0 95mm繩索取芯鉆具鉆至造斜點(diǎn)，鉆頭采用0 97mm外徑加大特制金剛石取芯鉆頭，常規(guī)鉆頭外徑為95mm，具體工序如下(1)按下述鉆具組合配好鉆具，并調(diào)整好卡簧座與鉆頭內(nèi)臺(tái)階之間的間隙；(2)把鉆具下到離孔底30-50厘米處，接上主動(dòng)鉆桿；(3)開泵，等沖洗液返出孔口后方可啟動(dòng)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器進(jìn)行鉆進(jìn)；(4)待取芯內(nèi)筒裝滿巖芯或中途遇巖芯堵塞時(shí)，扭斷并提出內(nèi)筒取出巖芯；(5)重復(fù)(3)、(4)步驟，直到鉆到造斜點(diǎn)；鉆具包括0 97mm金剛石取芯鉆頭、0 96. 5mm下擴(kuò)孔器、0 89mm取芯外管、0 96. 5mm 上擴(kuò)孔器、0 89mm彈卡室、0 89mm彈卡檔頭、0 73mm繩索取芯內(nèi)管總成(置于取芯外管內(nèi)， 并調(diào)試好卡簧座與鉆頭間的間隙)、0 89mm繩索取芯鉆桿尖接手、0 89mm繩索取芯鉆桿、主動(dòng)鉆桿；本孔段一般采用清水中加入適量潤滑劑或無固相化學(xué)泥漿鉆進(jìn)；無固相化學(xué)泥漿的性能指標(biāo)為粘度控制在18 22秒，比重控制在1. 02 1. 05之間。鉆進(jìn)參數(shù)本孔段應(yīng)采用輕壓，中轉(zhuǎn)，中排量施工，確保孔身垂直；鉆壓應(yīng)控制在 5-8KN范圍內(nèi)；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在300-500轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)；水泵排量應(yīng)控制在90—145L/ 分鐘范圍內(nèi)。造斜點(diǎn)的確定在造斜以前應(yīng)對(duì)地質(zhì)剖面柱狀圖及其中的巖性描述等進(jìn)行綜合分析，初步確定造斜點(diǎn)孔深，并根據(jù)所取芯巖樣的具體情況進(jìn)行調(diào)整，其選取原則為選擇在完整且可鉆級(jí)別較低的孔段，并在滿足要求的情況下，造斜點(diǎn)盡可能上移。該孔段施工的技術(shù)要點(diǎn)是①、孔口管必須下在完整、堅(jiān)硬的基巖上并固結(jié)牢靠，防止后期施工因鉆具的晃動(dòng)而下滑或斷裂，引發(fā)孔內(nèi)事故；②、在該孔段換用繩索取芯鉆具鉆進(jìn)時(shí)，鉆頭須采用0 97mm外徑加大特制金剛石取芯鉆頭，以適當(dāng)增加鉆具與孔壁的間隙，以保證后期施工的安全；③、該孔段施工應(yīng)嚴(yán)格控制鉆壓保證打直，鉆壓一般應(yīng)控制在8KN以內(nèi)，防止因孔斜超限為下步造斜工作增加難度；④、造斜點(diǎn)應(yīng)選擇在巖層完整且可鉆性級(jí)別較低的層位上，以減小后期造斜施工的難度和風(fēng)險(xiǎn)。該孔段鉆頭從095mm增大到097mm的目的是增加鉆具與孔壁間的間隙，其意義有 適當(dāng)增加鉆具與孔壁間的間隙，以增大鉆具變形空間，保證繩索取芯鉆具在后期施工中能順利通過造斜孔段，不致遇阻、遇卡；適當(dāng)增加鉆具與孔壁間的間隙，可以減小鉆具與孔壁間的摩擦阻力，保證繩索取芯鉆具在下部施工中能開動(dòng)較高轉(zhuǎn)速；適當(dāng)增加鉆具與孔壁間的間隙，可以保障鉆遇掉塊、垮塌等復(fù)雜地層時(shí)，在孔壁形成薄泥皮的空間，保證井底巖屑的順利排出。二、造斜段的施工下入下述造斜工具進(jìn)行造斜施工并隨時(shí)監(jiān)測井斜及方位變化情況，直至造斜到設(shè)計(jì)需要的孔斜及方位為止。具體工序如下(1)按下述鉆具組合進(jìn)行正確連接，并做好下鉆前的一切準(zhǔn)備工作；(2)造斜工程技術(shù)人員同時(shí)應(yīng)做好測斜設(shè)備、儀器的安裝準(zhǔn)備工作；①可利用取芯絞車作為測斜絞車，但須把取芯打撈器取下?lián)Q成測斜外筒連接頭；②取出測斜儀器箱中的儀器并按正確裝配圖組合好測斜儀器，裝上充好的電池及未過期的膠片；③在洗相瓶中配好藥水置于安全方便的位置，并把取片挾子及膠片讀片器等工具放到合適位置；④連接好定向桿，裝配好鉛條記號(hào)，并把它置于鉆場前倉適當(dāng)位置；⑤根據(jù)儀器下入井深及配合情況，待下鉆完畢時(shí)設(shè)置好儀器定時(shí)器時(shí)間(一般設(shè)置5分鐘即可)；(3)下鉆，把上述造斜組合鉆具下入到造斜點(diǎn)孔深，并在最后一根鉆桿上部外壁打上一個(gè)記號(hào)并記住記號(hào)在以鉆孔中心為圓心的圓周上的方位；(4)把設(shè)定好的測斜儀器裝入定向桿中用絞車從鉆桿中送到鉆具底部，并確保定向桿正確座鍵；(5)待測斜設(shè)定時(shí)間到后用膠車把定向桿取回地面，取出膠片放入洗相瓶中靜置 3至5分鐘；(6)等洗相片時(shí)間到后取出膠片，把膠片置于讀片器中進(jìn)行正確讀片，并記錄下膠片中的重要數(shù)據(jù)孔斜角、方位角和工具面角。其中孔斜及方位是直孔段底部測點(diǎn)情況僅作參考，因?yàn)樵煨鼻暗目仔苯且话愫苄?在1度以內(nèi))。主要是看清工具面角和定向桿上的鉛條是否有撞擊痕跡，有痕跡說明測出的工具面角有效，否則須重測；(7)連接上主動(dòng)鉆桿，并根據(jù)所測工具面角轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，使螺桿彎接頭轉(zhuǎn)向地質(zhì)設(shè)計(jì)所需的方向，斷開鉆機(jī)離合器把鉆機(jī)分動(dòng)箱手柄置于聯(lián)動(dòng)檔位置并剎好升、剎把以防止鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，再起動(dòng)水泵工作進(jìn)行造斜；(8)每鉆進(jìn)6到9米須對(duì)所鉆孔段進(jìn)行測斜，并根據(jù)所測數(shù)據(jù)進(jìn)行鉆壓及工具面角的調(diào)試，以獲取需要的孔斜和方位；(9)當(dāng)測試的孔斜及方位達(dá)到所需的要求時(shí)即可起鉆進(jìn)行下一步工序。鉆具包括0 95mm三牙輪鉆頭、專用接手、0 73mm螺桿(5LZ型)、1. 5度彎接頭(定制)、專用接手、073mm無磁鉆鋌、專用接手、0i89mm繩索取芯鉆桿、主動(dòng)鉆桿；本孔段施工采用無固相化學(xué)泥漿鉆進(jìn)并在泥漿中加入適量潤滑劑或植物膠；無固相化學(xué)泥漿的性能指標(biāo)為粘度控制在18 22秒，比重控制在1. 02 1. 05之間。鉆進(jìn)參數(shù)本孔段應(yīng)嚴(yán)格控制鉆壓，確保所造孔斜及孔斜增率在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。鉆壓一般控制在5-8KN范圍內(nèi)保證鉆壓穩(wěn)定，并根據(jù)測斜情況進(jìn)行調(diào)整；不能開動(dòng)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器， 鉆頭依靠水泵沖力帶動(dòng)螺桿工作；水泵排量應(yīng)控制在90-145L/分鐘范圍內(nèi)。起鉆后下入自制的專用擴(kuò)孔工具，對(duì)造斜孔段進(jìn)行多次擴(kuò)孔，以保證后期繩索取芯鉆具的順利通過，具體工序如下(1)按下述鉆具組合進(jìn)行正確連接，并做好擴(kuò)孔下鉆前的一切準(zhǔn)備工作；(2)下鉆，應(yīng)嚴(yán)格控制好下鉆速度，直孔段可稍快，進(jìn)入造斜段必須緩慢試著通過， 遇阻停止下放，折去多余的鉆桿并接上主動(dòng)鉆桿；(3)開泵，調(diào)試好鉆壓和轉(zhuǎn)速進(jìn)行擴(kuò)孔，待機(jī)上余擴(kuò)完后加鉆桿繼續(xù)擴(kuò)孔；(4)擴(kuò)到造斜段底部后應(yīng)把擴(kuò)孔鉆具起出造斜段重新試著下鉆并觀察通行情況， 直到鉆具上下暢通無阻方可進(jìn)行下一步工序；鉆具組合096. 5mm擴(kuò)孔金剛石鉆頭、0 95mm專用擴(kuò)孔器、0 89mm繩索取芯鉆桿尖接手、0 89mm繩索取芯鉆桿、主動(dòng)鉆桿；本孔段施工采用低固相泥漿鉆進(jìn)并在泥漿中加入適量潤滑劑(HRH-101，F(xiàn)XRH-02等)。低固相泥漿的要求是粘度控制在25 30秒，比重控制在1. 06 1. 08之間，失水量應(yīng)小于8毫升，泥皮厚度應(yīng)小于1毫米。鉆進(jìn)參數(shù)本孔段應(yīng)嚴(yán)格控制鉆壓和鉆機(jī)轉(zhuǎn)速以確保擴(kuò)孔安全，鉆壓控制在 3-5KN范圍內(nèi)保持鉆壓穩(wěn)定；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在150-300轉(zhuǎn)/分鐘；水泵排量應(yīng)控制在 90-145L/分鐘范圍內(nèi)。該孔段施工的技術(shù)要點(diǎn)是①、用螺桿造斜時(shí)，絕對(duì)不能開動(dòng)鉆機(jī)回轉(zhuǎn)器，只能調(diào)節(jié)水泵排量和鉆壓來調(diào)整螺桿工作能力；②、鉆壓宜控制在5-8KN之間，讓鉆頭獲得適當(dāng)?shù)脑煨狈至?；③、泥漿中應(yīng)加入適量潤滑劑，以減小鉆具與孔壁間的摩擦阻力；④、在鉆遇破碎、易垮地層時(shí)，應(yīng)換用低固相低失水量的優(yōu)質(zhì)泥漿，并在泥漿中加入適當(dāng)加重劑，以穩(wěn)定孔壁；⑤下入擴(kuò)孔鉆具時(shí)一定要慢，擴(kuò)孔鉆具進(jìn)入造斜段時(shí)更應(yīng)緩慢試著通過，遇阻則開動(dòng)鉆機(jī)進(jìn)行反復(fù)擴(kuò)孔修整孔壁；⑥、在造斜后的擴(kuò)孔施工中，一定要嚴(yán)格控制鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，一般應(yīng)控制在150-300轉(zhuǎn) /分鐘之間，壓力應(yīng)控制在3—5KN，水泵排量應(yīng)在90—145升/分鐘。完成該孔段的造斜工作后，必須下入專用擴(kuò)孔工具擴(kuò)孔(修整孔壁)，其意義有 消除螺旋帶因造斜過程中使用的是三牙輪鉆頭，所鉆孔眼有一定螺旋帶，不利后期繩索取芯鉆具高速鉆進(jìn)；消滅孔壁狗腿。造斜中鉆具未旋轉(zhuǎn)，只是滑動(dòng)進(jìn)入，容易形成孔壁局部狗腿，不利后期繩索取芯鉆具通過，并作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，擴(kuò)大井眼；該造斜鉆頭為0 95mm三牙輪鉆頭，所鉆井眼一般只有0 96毫米，不利后期繩索取芯鉆具變形通過，更不利高速轉(zhuǎn)動(dòng)。參見圖1，在擴(kuò)孔時(shí)使用的專用擴(kuò)孔工具包括擴(kuò)孔器主體1、一端與擴(kuò)孔器主體上的內(nèi)螺紋連接的導(dǎo)向連接桿2、一端與擴(kuò)孔器主體上的外螺紋連接的另一端套在導(dǎo)向連接桿中部的臺(tái)階2-1上的擴(kuò)孔鉆頭3、與導(dǎo)向連接桿2的另一端螺紋連接的導(dǎo)向頭4，在擴(kuò)孔器主體1、導(dǎo)向連接桿2和導(dǎo)向頭4的中心設(shè)有相互連接相通的水道5，在導(dǎo)向連接桿2的中部設(shè)有出水孔2-2，堵水螺桿6與導(dǎo)向頭4的水道出口螺紋連接。專用擴(kuò)孔工具要求①擴(kuò)孔鉆頭外徑需控制在96mm至96. 5mm之間；②導(dǎo)向桿上必須有一個(gè)尺寸相宜的臺(tái)階，防止連接松動(dòng)時(shí)掉入孔內(nèi)；③導(dǎo)向連接桿上須鉆上3至4個(gè)直徑為0 12mm的出水孔，且位置須靠近鉆頭底刃處，以達(dá)到充分冷卻鉆頭的目的；④若孔內(nèi)漏失而不返水，則應(yīng)把堵水螺桿帶上，防止沖洗液從下部流失造成燒鉆事故。三、微增孔斜段的施工用正常0 95mm繩索取芯鉆具鉆至設(shè)計(jì)孔深，也可根據(jù)鉆機(jī)負(fù)荷情況換用0 75mm繩索取芯鉆具鉆至終孔，具體工序如下(1)按下述鉆具組合配好鉆具并檢查調(diào)試好間隙，做好下鉆前的一切準(zhǔn)備工作；(2)下鉆，應(yīng)嚴(yán)格控制好下鉆速度，直孔段可稍快，進(jìn)入造斜段必須緩慢試著通過， 遇阻停止下放，折去多余的鉆桿接上主動(dòng)鉆桿通過開泵沖洗或輕微開動(dòng)回轉(zhuǎn)器緩慢通過遇 I^S- ； ^^ (3)鉆具下至離孔底30-50厘米時(shí)接上主動(dòng)鉆桿，開泵；(4)先輕壓、慢轉(zhuǎn)觀察鉆機(jī)負(fù)荷情況及孔內(nèi)聲音，待確定無異后方可調(diào)到正常參數(shù)進(jìn)行鉆進(jìn)；(5)待取芯內(nèi)筒裝滿巖芯或中途遇巖芯堵塞時(shí)，扭斷并提出內(nèi)筒取出巖芯。(6)重復(fù)(3) “4)、(5)步驟，直到鉆至終孔井深。鉆具包括0 95mm金剛石取芯鉆頭、0 94. 5mm下擴(kuò)孔器、0 89mm取芯外管、0 94. 5mm 上擴(kuò)孔器、0 89mm彈卡室+、0 89mm彈卡檔頭、0 73mm繩索取芯內(nèi)管總成(置于取芯外管內(nèi)，并調(diào)試好卡簧座與鉆頭間的間隙)、089mm繩索取芯鉆桿尖接手、089mm繩索取芯鉆桿、 主動(dòng)鉆桿；本孔段施工一般采用低固相泥漿鉆進(jìn)并在泥漿中加入適量潤滑劑(HRH-101， FXRH-02等)，若孔壁垮塌嚴(yán)重還應(yīng)加入適量加重劑。低固相泥漿的要求是粘度控制在 25 30秒，比重控制在1. 08 1. 2之間，失水量應(yīng)小于8毫升，泥皮厚度應(yīng)小于1毫米。鉆進(jìn)參數(shù)本孔段應(yīng)采用中壓，快轉(zhuǎn)，中排量施工，確保孔斜緩慢增加。鉆壓應(yīng)控制在8-12KN范圍內(nèi)；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在400-600轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)；水泵排量應(yīng)控制在 90—145L/分鐘范圍內(nèi)。該孔段施工的技術(shù)要點(diǎn)是①、在粗徑鉆具外管兩頭一定要帶上兩個(gè)外徑0 94. 5mm的擴(kuò)孔器(若是0 75mm繩索取芯鉆具，則用兩個(gè)外徑0 74. 5mm擴(kuò)孔器)，它既可起到擴(kuò)孔作用，還能在此起到增斜的作用。在離粗徑鉆具一個(gè)立桿處可加上一個(gè)外徑匹配的擴(kuò)孔器，它和粗徑鉆具上的兩個(gè)擴(kuò)孔器一起，能起到移定下部鉆具的作用；②、在該孔段施工中一定要控制好鉆壓，鉆壓應(yīng)控制在12--15KN之間，并保持穩(wěn)定的鉆壓，以確?？仔狈€(wěn)中緩慢增加；③、嚴(yán)格控制鉆機(jī)轉(zhuǎn)速，一般應(yīng)控制在400--600轉(zhuǎn)/分鐘內(nèi)，以減小鉆具與孔壁間摩擦，減少斷鉆桿事故機(jī)率及鉆機(jī)負(fù)荷。④、該孔段施工，泥漿中應(yīng)加入足夠的專用潤滑劑(如，HRH-101, FXRH-02等)以減少鉆具與孔壁間的摩擦阻力，確保鉆具高速旋轉(zhuǎn)的安全性。該孔段施工中一定要確保孔斜緩慢增加，否則孔斜下降就將前功盡棄。故在施工中除采取以上技術(shù)措施外，還應(yīng)隨時(shí)監(jiān)測孔斜及方位變化，發(fā)現(xiàn)情況不對(duì)應(yīng)及時(shí)下造斜工具進(jìn)行糾正。本發(fā)明使用的設(shè)備、儀器見下表
權(quán)利要求
1.在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法，包括直孔段的施工、造斜段的施工和微增孔斜段的施工，其步驟如下第一步，開孔；采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ 130mm的合金鉆頭開孔，鉆到基巖為止；鉆壓控制在3-5KN范圍內(nèi)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在150-300轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)，水泵排量控制在 52-90L/分鐘范圍內(nèi)；第二步，下孔口管；用Φ 127mm的孔口管下到基巖，并用水泥固結(jié)孔口管的外壁； 第三步，完成直孔段施工；采用金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ 97mm的繩索取芯鉆具鉆至造斜點(diǎn)，完成直孔段的施工；鉆壓控制在5-8KN范圍內(nèi)，鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在300-500 轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)，水泵排量控制在90-145L/分鐘范圍內(nèi)；第四步，開始造斜段施工；采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ95πιπι的螺桿造斜組合工具，鉆至造斜段的端點(diǎn)；在造斜段的鉆進(jìn)過程中每鉆進(jìn)6-9米須用測斜儀對(duì)所鉆孔段進(jìn)行測斜，造斜結(jié)束時(shí)孔斜控制在4度士0. 1度；鉆壓控制在5-8ΚΝ范圍內(nèi)，須保證鉆壓穩(wěn)定，并根據(jù)測斜情況進(jìn)行調(diào)整；鉆頭依靠水泵沖力帶動(dòng)螺桿工作；水泵排量控制在90-145L/分鐘范圍內(nèi)；第五步，擴(kuò)孔；采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用專用擴(kuò)孔工具擴(kuò)孔； 第六步，微增孔斜段施工；采用金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)，鉆機(jī)用Φ 95mm、或Φ 75mm的繩索取芯鉆具鉆至終孔，完成微增孔斜段的施工；微增孔斜段的孔斜增率控制在0. 8-1度 /100米的范圍內(nèi)，終孔孔斜控制在8度以內(nèi)；鉆壓控制在8-12KN范圍內(nèi)；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速控制在 400-600轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi)；水泵排量控制在90—145L/分鐘范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法，其特征是在第五步，擴(kuò)孔時(shí)使用的專用擴(kuò)孔工具包括擴(kuò)孔器主體(1)、一端與擴(kuò)孔器主體上的內(nèi)螺紋連接的導(dǎo)向連接桿O)、一端與擴(kuò)孔器主體上的外螺紋連接的另一端套在導(dǎo)向連接桿中部的臺(tái)階上的擴(kuò)孔鉆頭(3)、與導(dǎo)向連接桿O)的另一端螺紋連接的導(dǎo)向頭G)，在擴(kuò)孔器主體(1)、導(dǎo)向連接桿( 和導(dǎo)向頭的中心設(shè)有相互連接相通的水道(5)，在導(dǎo)向連接桿O)的中部設(shè)有出水孔0-2)，堵水螺桿(6)與導(dǎo)向頭的水道出口螺紋連接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種在急傾斜地層中進(jìn)行定向斜孔鉆探的方法，包括直孔段的施工、造斜段的施工和微增孔斜段的施工，第一步，開孔，采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)；第二步，下孔口管；第三步，完成直孔段施工，采用金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)；第四步，開始造斜段施工，采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)；第五步，擴(kuò)孔，采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)；第六步，微增孔斜段施工，采用金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)。本發(fā)明的有益效果采用普通定向鉆進(jìn)技術(shù)與金剛石繩索取芯鉆進(jìn)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，成功地解決了鉆具彎曲難、容易造成鉆具折斷、很難實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)的難題，有效的提高了地質(zhì)勘查質(zhì)量，縮短了施工周期，降低了成本。
文檔編號(hào)E21B7/08GK102235153SQ201010152658
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月21日
發(fā)明者何明剛, 馮建國, 廖勇, 張東矩, 成鍵為, 戴敬儒, 朱剛, 柯軍, 胡正平, 高原, 黃守權(quán), 黃平 申請(qǐng)人:四川省瀘州市一三五巖土工程有限公司