凍結(jié)孔施工中防斜與糾斜技術(shù)的分析與應(yīng)用

■李陽

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊 甘肅平?jīng)?44000）

凍結(jié)孔施工中防斜與糾斜技術(shù)的分析與應(yīng)用

■李陽

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊 甘肅平?jīng)?44000）

在凍結(jié)孔施工中防斜與糾斜是保證鉆孔質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)問題，有時甚至直接決定凍結(jié)孔施工的成敗。本文結(jié)合核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工情況，對凍結(jié)孔鉆進過程中如何防斜、糾斜進行分析總結(jié)，提出了一些有效的防斜、糾斜方法和措施，供凍結(jié)孔施工單位參考使用，以滿足凍結(jié)施工對造孔工藝的要求。

凍結(jié)孔防斜糾斜測斜與定向

近年來，隨著開采煤層的不斷加深，凍結(jié)孔的應(yīng)用范圍也越來越廣闊，特別是凍結(jié)深度的加深、范圍的加大、孔間距的縮小，對凍結(jié)孔鉆探技術(shù)提出了更高要求，而防斜與糾斜是保證凍結(jié)鉆孔垂直度的關(guān)鍵技術(shù)問題，不僅影響鉆進效益，更直接決定凍結(jié)孔的施工質(zhì)量。為了提高凍結(jié)孔的施工質(zhì)量，保證煤炭開采安全，本文結(jié)合核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工情況，對凍結(jié)孔鉆進過程中如何防斜、測斜、糾斜的方法和措施進行了簡單分析和總結(jié)。

1　鉆孔防斜

鉆探施工中造成鉆孔偏斜的原因有很多，有地層軟硬變化、地層傾角大小等客觀因素；也有鉆具組合、泥漿性能、鉆進方法等主觀因素。為防止鉆孔偏斜，在施工中應(yīng)采取以下措施防斜：

1.1把好開孔關(guān)

開孔前確保設(shè)備的安裝質(zhì)量，鉆機底盤與鉆機要達到水平、周正、穩(wěn)固，做到三個中心在一條線上；開孔使用的鉆具要直，增強鉆具的導向性和穩(wěn)定性，確保開好孔。

1.2把好地層關(guān)

鉆進過程中要注意地層的軟硬變化，由軟地層向硬地層鉆進時，要適當減輕鉆壓，降低轉(zhuǎn)速，磨合鉆進0.5～1.0m后恢復正常鉆進；由硬地層向軟地層鉆進時，鉆壓要減至正常值的1/3～2/3，待完全進入軟地層后恢復正常鉆進。

1.3把好鉆具關(guān)

不得使用彎曲變形的鉆具，鉆具連接后同心度要好，同時結(jié)合地層情況、設(shè)計要求選擇科學的鉆具組合。如我單位在核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工中選用的鉆具組合鉆壓小、轉(zhuǎn)速高，選擇輕壓吊打可以有效起到防斜的作用。

1.4把好泥漿關(guān)

鉆孔泥漿的選擇要綜合考慮一個平臺上鉆機臺數(shù)、進尺、地層等因素，適時調(diào)整優(yōu)化泥漿性能，最好多采用獨立式泥漿循環(huán)系統(tǒng)，使每個鉆孔壁保持穩(wěn)定，減少斷脫事故，確保安全高效鉆進。

2　鉆孔測斜

凍結(jié)孔鉆探施工中每鉆進一定深度要測斜一次，以便及時掌握鉆孔偏斜情況，實現(xiàn)防斜與糾斜相結(jié)合，確保鉆孔質(zhì)量。核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工中鉆孔測斜手段有2種。

2.1燈光測斜

燈光測斜適用于鉆孔淺部，一般在井深100m以內(nèi)能夠測出鉆孔的偏斜程度和方向。我單位在50m以內(nèi)，采用對點器、經(jīng)緯儀及其配套設(shè)施進行測斜，計算出偏斜距、偏斜角和偏斜率，反映出鉆孔的真實軌跡，為及時防斜、糾斜提供科學的依據(jù)。正常鉆進中一般10～20m測斜一次，根據(jù)具體情況，可適當調(diào)整測點距離。

2.2陀螺測斜

陀螺測斜適用于鉆孔深部。我單位在50m以下選用JDT-5A型陀螺儀進行測斜，直接測出偏斜距、偏斜角、偏斜率和方位角，繪出鉆孔平面圖，反映出鉆孔的真實軌跡，為下一步鉆進提供依據(jù)。正常鉆進中一般30～50m測斜一次，根據(jù)具體情況，可適當調(diào)節(jié)測點距離，比如易偏地段需增加測點。

3　鉆孔糾斜

在正常鉆探施工中，受地質(zhì)條件、鉆進方法等因素影響，鉆孔出現(xiàn)偏斜是不可避免的。為滿足凍結(jié)孔施工技術(shù)要求，必須采取有效的糾斜手段，將鉆孔軌跡控制在設(shè)計要求范圍內(nèi)，確保凍結(jié)孔質(zhì)量。在實際生產(chǎn)中常采用以下糾斜方法。

3.1掃孔糾斜法

在鉆孔偏斜變化較大，即鉆孔軌跡呈“S”型時，比較適合用掃孔糾斜法，目的是把鉆孔直徑掃大，減小孔斜偏值，從而減小孔內(nèi)抗勁和孔底擺幅空間，使鉆孔趨于垂直。一般在表土層發(fā)生偏斜，多利用原有鉆具自身重量進行高速慢掃，達到糾斜目的。

3.2擴孔糾斜法

在鉆孔深度較淺，使用原鉆具，換用比原鉆頭大的鉆頭擴大孔徑，擴至原深度時更換原鉆頭，開鉆前應(yīng)將鉆具吊離孔底約1m左右，然后慢速開出一個新孔，鉆進1～2m鉆孔已修直后，再轉(zhuǎn)入正常鉆進。

3.3墊、移鉆塔糾斜法

發(fā)現(xiàn)孔斜時，通常的做法是先采用墊鉆塔方法，如果不能及時糾斜，應(yīng)及時采用移鉆塔方法，其中墊鉆塔是將鉆孔偏斜方位的鉆塔墊起，移鉆塔是將鉆塔朝著鉆孔偏斜方位移動一定距離。該糾斜法是通過鉆具的剛性及鉆孔偏斜拐點的相互抑制作用控制下部鉆孔軌跡，即利用鉆孔上部孔段較直，以當時孔深的起點為支點，使鉆孔向反方向鉆進，以達到糾斜效果。但使用該方法糾斜時，墊、移鉆塔要快速、穩(wěn)妥，推架距離不宜過大，防止鉆具變形。

3.4根據(jù)巖層特性控斜法

根據(jù)不同巖層特性合理操作,也是控斜的一種重要手段。當鉆孔穿過軟硬巖層界面時，由于軟硬巖層的強度、硬度等物理學性質(zhì)不同，其抗破碎阻力也不同，使鉆孔發(fā)生偏斜。所以，精確的掌握巖層情況，應(yīng)用合適的鉆壓、轉(zhuǎn)速，可有效防止鉆孔跑偏。

3.5采用井下動力鉆具定向糾斜法

采用井下動力鉆具定向糾斜是凍結(jié)孔施工中最常用有效的糾斜法。在核桃峪煤礦副立井凍結(jié)孔施工中，我們采用的是單彎螺桿鉆具進行定向糾斜，其原理是利用螺桿鉆和彎接頭組成的彎鉆具，向偏斜的反方向定向糾斜，達到穩(wěn)斜控斜目的。單彎螺桿鉆具糾斜的效果與許多因素有關(guān)，其中定向的精度直接決定糾斜的成敗，糾斜的鉆進長度直接影響糾斜的效果，糾斜后的鉆具組合及鉆進參數(shù)也會影響斜效果。因此，應(yīng)注意以下事項：①定向前應(yīng)對鉆孔進行精確測斜，認真分析鉆孔的偏斜情況，并確定糾斜點和糾斜方位角，以便精確定向；②下鉆前認真檢查動力鉆具，并在孔口進行試運轉(zhuǎn)，正常后下入孔內(nèi)；③用螺桿鉆具糾斜前，應(yīng)充分循環(huán)并調(diào)整好泥漿性能，含砂量≤2.5%；④因螺桿鉆進時扭矩大，下鉆桿時應(yīng)將每根鉆具用雙鉗加力緊扣；⑤定向操作要細，把誤差降到最?。煌勇輧x下入孔內(nèi)到位以后，要反復提放幾次，確定鍵槽入鍵的準確性；⑥定向糾斜鉆進中加壓、送鉆要均勻，糾斜中一般鉆進10～20m,需進行測斜確認定向糾斜效果，如效果不好應(yīng)重新定向糾斜。

4　結(jié)語

總之，在凍結(jié)孔施工時一定要遵循“以防斜為主，糾斜為輔，防糾結(jié)合”的原則，嚴格按照技術(shù)要求鉆進，杜絕蠻干亂干現(xiàn)象，工程技術(shù)人員要充分研究地層情況，找到適合該地區(qū)鉆進的防斜、糾斜方法和措施，指導鉆探施工人員做好防斜、糾斜工作，最大程度提高凍結(jié)孔鉆探施工質(zhì)量和效率。

[1]徐培遠.凍結(jié)法鑿井冷凍孔施工技術(shù)應(yīng)用 [J].西部探礦工程.2011（09）.

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[3]付文會，胥剛、儲鳳春.凍結(jié)造孔施工工藝探討 [N].淮南職業(yè)技術(shù)學院學報.2006年第1 期.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-383-1