凍結造孔工程中防斜打直技術的相關運用

馬峰良

【摘 要】在凍結造孔工程中，井斜問題一直是其一大難點，給工程施工造成一定的影響。本文就以陜西麟北煤業(yè)開發(fā)有限責任公司園子溝凍結造孔施工為例，分析了凍結造孔工程中防斜測斜的相關技術，以及凍結造孔工程中糾斜打直技術的運用。

【關鍵詞】凍結造孔工程；防斜；糾斜；技術

前言

隨著社會主義市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，煤炭凍結造孔工程得到迅速發(fā)展，隨之對鉆井技術要求越來越高。目前，井斜是鉆井施工中的一大難題，傳統(tǒng)的鐘擺鉆具、塔式鉆具、偏軸鉆具等技術已不能滿足現(xiàn)代鉆井要求，為此，要積極開發(fā)井下專用防斜打直工具和技術。而影響井斜的因素有地層自然傾斜、鉆具組合、鉆井參數(shù)等，在凍結造孔工程中運用防斜打直技術要充分考慮到這些因素，提高鉆井效率。

一、凍結造孔工程中鉆孔防斜技術

陜西麟北煤業(yè)開發(fā)有限責任公司園子溝煤礦位于陜西省寶雞市麟游縣西北部，行政區(qū)劃隸屬兩亭鎮(zhèn)及酒房鄉(xiāng)管轄。礦井擬采用立井開拓，建設規(guī)模600萬噸/年。

（一）設備安裝質量控制

在把設備移動到孔位后，要認真仔細找到鉆機的正確位置，使轉盤中心、鉆孔中心和游動滑車提升中心呈 “三點一線”，然后對設備進行穩(wěn)固安裝，保證開孔垂直度，對開孔關進行把關。

（二）選擇正確的鉆具組合

1.在進行施工前，要選擇正確的鉆具組合。鉆井施工基本要求是要直，因此進行開孔的粗徑鉆具要直，同時要選擇合適配套的專用井下鉆具組合，增強鉆具的穩(wěn)定度和導向性，從而減小孔壁縫隙，減小下部鉆具彎曲，做好防斜初步工作。

2.對鉆具的相關要求。嚴禁使用彎曲、變形或質量有問題的鉆具，鉆具進行連接后要保證其同心度，同時開孔所用的粗徑鉆具要直且長度要夠。

（三）嚴格把控鉆井施工質量

在進行鉆進施工時，要依據(jù)進尺速度和鉆孔柱狀圖把握鉆層，換層鉆進時要科學的調整鉆壓，當軟層轉變?yōu)橛矊訒r，要適當?shù)慕档豌@壓，等鉆進0.5m后恢復到正常鉆壓；當硬層轉變?yōu)檐泴訒r，要適當減小壓力，降低鉆速。同時除了根據(jù)地層狀況掌握鉆壓外，還要掌握鉆速和泵量。在進行砂層鉆進時，鉆速要快給進；在進行粘土層鉆進時，鉆速要慢給進（主要是防范快進時出現(xiàn)泥包鉆頭的問題）；在進行基巖鉆進時，要采用高鉆壓低鉆速；在下鉆接近孔底時，要慢放，不能使用墩鉆，且孔底鉆壓是鉆鋌在孔內(nèi)總總重量的75%～80%，使用懸吊鉆進。

（四）凍結造孔工程測斜方法

在凍結造孔工程中進行測斜工作時，要時不時的對鉆孔偏斜情況進行檢查，要每鉆進30～50m就測斜一次，且在容易出現(xiàn)偏斜情況的地層加多測斜次數(shù)，而且要每隔50m繪制鉆孔實際糾偏方位圖指導施工。園子溝凍結造孔工程測斜設備為：凍結孔上面0～100m段使用光學對點器，100m以下段使用JDT-VA型陀螺測斜儀。其具體測斜方法如下：

1、燈光測斜：0～100m段，采用經(jīng)緯儀及其配套設施進行。

2、陀螺測斜：100m以下段測斜選用JDT-VA型陀螺儀測斜。正常鉆進每30～50m布置一個測點，并根據(jù)實際情況作適當?shù)臏y點調整。在表土層和巖石的交界面要另外布置一個測點，且在容易偏斜地層增加測點。陀螺儀測斜同一點，必須上下復測，發(fā)現(xiàn)疑點要重新測量，確保測斜資料的可靠性。

3、鉆孔偏斜方針：以防為主，糾偏為輔。提高施工人員綜合素質，嚴格按照施工標準和技術進行施工，且要加強全面監(jiān)管。施工時，技術人員要研究了解易偏斜地層及易偏斜原因，并找到相應的防偏方法和措施，及時指導施工人員進行防斜糾斜工作。

二、凍結造孔工程中的鉆孔糾斜打直技術

目前，螺桿鉆具是凍結造孔工程中防斜打直最有效的方法，采用JDT-5A型（或JDT-6A型）陀螺定向儀及5LZ146-7.0型螺桿鉆具定向糾偏。在園子溝凍結造孔工程中就采用了定向糾偏的方法，且園子溝工程采用的是5LZ146×7.0型和5LZ130×5.0型螺桿鉆具定向糾偏。

（一）螺桿鉆具的結構及工作原理

1、螺桿鉆具的結構和工作原理

螺桿鉆具主要由南旁通閥、馬達、萬向軸和傳動軸四部分構成。螺桿鉆具的工作原理就是把液體的壓力能轉化為轉動的機械能，帶動下面的鉆工進行向鉆孔偏斜的反方向造斜工作，實現(xiàn)糾斜打直。

2、螺桿鉆具的作用

螺桿鉆具由四部分組成，每一個部件都有各自的作用，缺一不可。南旁通閥在馬達的上面，主要有闋體、閥芯、閥座、彈簧和濾套等部件，其作用主要是在起下鉆工作時，對鉆柱內(nèi)外空間進行連接，達到保持內(nèi)外壓力平衡的目的；馬達是螺桿鉆具的動力結構，其作用主要是通過泥漿的沖刷，使轉子在定子中進行偏心轉動，達到把泥漿壓力轉化為機械能的目的；萬向軸的功能主要是把馬達傳輸出來的偏心轉動轉化為定軸轉動；傳動軸，顧名思義，其主要功能就是把萬向軸傳輸過來的運動傳給下面的鉆頭。

（二）螺桿鉆糾偏的影響因素

地層、定向設計安裝角、鉆進參數(shù)等都會影響到螺桿鉆糾偏打直的效果。具體來說，定向精度決定糾偏打直成敗，糾偏鉆進時彎接頭度數(shù)和鉆進段長很大程度上影響糾偏打直效果等。所以為了保證糾偏打直質量，要做到下面幾點：一是對鉆孔進行仔細精確的測斜，保證定向正確，并全面研究鉆孔偏斜情況，提出相適應的定向方案或設計。二是對螺桿鉆具的彎度進行嚴格的控制，一般來說，凍結造孔工程多采用1°，1.25°，1.5°的螺桿鉆具進行糾偏打直工作。三是工作人員在使用陀螺定向儀進行定向時，要嚴格按照標準操作，避免出現(xiàn)誤差。四是對鉆進嚴格控制，一般來說，鉆壓在8000～12000N，鉆進段長在4～7m。五是糾偏后的測試工作，根據(jù)測斜結果使用相應的鉆具組合和鉆進參數(shù)。其中，定向糾偏打直的鉆具組合一般是鉆頭、螺桿鉆具、鉆鋌、鉆桿和立軸。園子溝工程選擇的鉆具組合是Φ190mm三牙輪鉆頭+Φ159mm鉆鋌+Φ89mm鉆桿+立軸。

三、結束語

總而言之，井斜是鉆井施工中的一大難題，在運用相關防斜打直技術進行防斜打直時，要把地層、鉆具組合、鉆進參數(shù)等影響因素考慮進去，根據(jù)不同地區(qū)的具體情況，采用合理有效的防斜打直措施，提高鉆進質量。

參考文獻：

[1]葛士友.在凍結造孔工程中防斜、糾斜之探索[J].科學時代，2011（3）

[2]劉艷玲.鉆井防斜打直技術探討[J].中國石油和化工標準與質量，2012（2）