強(qiáng)導(dǎo)斜地層勘查中受控定向鉆探的應(yīng)用研究

周星昊

（鄭州祥隆地質(zhì)工程有限公司，河南 鄭州 452370）

隨著我國科技技術(shù)發(fā)展速度的不斷提升，其中受控定向鉆探技術(shù)，作為鉆探工程施工中的一種比較先進(jìn)的施工技術(shù)，在實(shí)際的運(yùn)用過程中具有比較強(qiáng)的技術(shù)性，在當(dāng)前我國各種地質(zhì)勘測(cè)以及礦產(chǎn)的勘查工作當(dāng)中，具有非常廣泛的應(yīng)用。針對(duì)我國某地區(qū)在一處礦區(qū)范圍內(nèi)，進(jìn)行強(qiáng)導(dǎo)斜地層勘查鉆孔施工中存在的疑難問題，有效開展了“受控定向鉆探在強(qiáng)導(dǎo)斜地層勘測(cè)中的運(yùn)用分析”，并且這一施工方式已經(jīng)初步取得了明顯的成果，對(duì)提升工程施工質(zhì)量和施工效率起到了重要保障[1]。

1 工程概況

在受控定向鉆探技術(shù)的實(shí)施過程當(dāng)中，對(duì)我國某地區(qū)的鉛鋅礦區(qū)進(jìn)行了有效實(shí)驗(yàn)，該礦區(qū)所在的區(qū)域鉛鋅銀等金屬含量比較豐富，在對(duì)該地質(zhì)條件進(jìn)行勘測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)了礦源地之一。該礦區(qū)所在的區(qū)域范圍主要是以鈣質(zhì)巖石為主要的構(gòu)成類型，并且其中還夾雜著大理石層，巖石類型的級(jí)別在7～8級(jí)之間，通過我國地質(zhì)調(diào)查局在天津地質(zhì)調(diào)查院中正式立項(xiàng)處理，位于我國某省市的地質(zhì)調(diào)查院來進(jìn)行地質(zhì)的調(diào)查工作。在施工過程中，設(shè)置出ZK2701的定向鉆探孔，并且在深孔的設(shè)置深度上為360m，開孔角為10°，方位角為320°，在勘探過程中采用的是XY-5型的一整套巖心鉆探施工設(shè)備。在正式開始鉆探工作的時(shí)候，由于地層產(chǎn)生明顯的傾斜，甚至在5～10m深處的部分，傾斜角的大小為1°，造成了在該勘測(cè)孔上無法依照正常的頂角和方位角來進(jìn)行鉆進(jìn)，同時(shí)也很難設(shè)置出鉆孔的深度以及層礦部分，在連續(xù)性開孔3次之后，其中在報(bào)廢鉆孔深度達(dá)到了400m之后，再進(jìn)行連續(xù)的打孔3次，將勘測(cè)孔深度進(jìn)展到400m之后，在第4個(gè)新開孔中對(duì)受控定向鉆探技術(shù)加以運(yùn)用。

2 受控定向鉆探技術(shù)運(yùn)用

在對(duì)受控定向鉆探技術(shù)的有效運(yùn)用過程中，在我國該地區(qū)的固體礦產(chǎn)區(qū)域的地質(zhì)勘測(cè)過程中首次進(jìn)行使用。結(jié)合了工程勘測(cè)的具體狀況分析，重點(diǎn)運(yùn)用的是YL-65型號(hào)的螺桿鉆和與其配套的DG-38型號(hào)的單點(diǎn)定向測(cè)量儀。

2.1 螺桿鉆定向儀的主體結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

在YL-65型號(hào)的螺桿鉆屬于一種井下動(dòng)力鉆具，在實(shí)際的探測(cè)過程中主要通過旁通閥、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)鏈條以及萬向軸等構(gòu)件所構(gòu)成。依據(jù)泥漿泵的整體壓力與流量的推動(dòng)，在泥漿泵中的鉆井液，通過鉆桿進(jìn)入到了旁通閥驅(qū)動(dòng)螺桿上，在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)出口部分形成了一種穩(wěn)定的壓力差，并且通過發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，將扭矩和轉(zhuǎn)速通過萬向軸與轉(zhuǎn)動(dòng)軸傳遞給鉆頭。

在DG-38型的單點(diǎn)定向儀，主要是通過井下儀器、絞車以及地面顯示儀表這三個(gè)主要部分所構(gòu)成。在井下一起上方面主要是根據(jù)偏心錘的工作原理設(shè)計(jì)而成，并且在上半部分的整體結(jié)構(gòu)上，采用的是從上到下的橫向軸承以及軸向鋼球進(jìn)行傳動(dòng)，在框架的一邊安裝偏心重錘。在探測(cè)管道產(chǎn)生傾斜的問題的時(shí)候，其中偏心塊就會(huì)因?yàn)樽灾貑栴}而朝著另外一邊偏移，通過對(duì)這種性質(zhì)比較特殊的框架的運(yùn)用，在整體結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面上，安裝一個(gè)對(duì)應(yīng)的絕緣環(huán)，并且在上面固定一種導(dǎo)電性能比較優(yōu)良的金屬絲來作為一種接觸式開關(guān)，在偏心塊處于最下邊的通過最低點(diǎn)的時(shí)候，兩邊的連接線被正式接通，在離開該點(diǎn)的時(shí)候，兩端的連接線斷開，在通往地面儀表上產(chǎn)生的位置信號(hào)。

2.2 操作和計(jì)算方式

在造斜鉆深入到孔底之后，進(jìn)行儀器和人井的下放，在斜口管自動(dòng)進(jìn)行坐入以及定位的時(shí)候，通過通過人工轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿的方式，在斜面上朝著方位以及設(shè)計(jì)的方向記性鉆進(jìn)，并且充分保證處于完全的吻合狀態(tài)，在地面的儀表上面發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，則說明了鉆孔在方位上已經(jīng)處于設(shè)計(jì)的位置之上，此時(shí)可以有效的擰緊和翻轉(zhuǎn)，并且啟動(dòng)鉆具之后進(jìn)行定向上的鉆進(jìn)施工。

在計(jì)算的方式上導(dǎo)斜的工具與方向線，在中心點(diǎn)上存在不重合的現(xiàn)象，為了充分保證中心點(diǎn)不存在重合的問題，在定向線的中心位置進(jìn)行角度調(diào)整。測(cè)量裝合差是在定向接頭外部邊緣部分進(jìn)行標(biāo)注，同時(shí)向定向中心線上進(jìn)行劃分，將到斜線工具在母線上的位置，放置在定向接頭的外部，要是這兩個(gè)相線不重合的時(shí)候，則說明判斷的值存在偏差，從定向接頭的上端來進(jìn)行觀察，通過工具上方的順時(shí)針方向，到中心點(diǎn)上的負(fù)值進(jìn)行分析，其中存在比較明顯的工具滯后性，并且在后者的測(cè)量準(zhǔn)確度上還是存在一定的偏差。

在進(jìn)行鉆進(jìn)工作過程當(dāng)中，在鉆孔的內(nèi)部所承受的螺桿，在工作過程中產(chǎn)生反方向上的扭矩，并且在扭矩所產(chǎn)生的一個(gè)反向扭矩角上進(jìn)行測(cè)量，使得在定向的母線上發(fā)生了嚴(yán)重的偏轉(zhuǎn)問題，有效轉(zhuǎn)變了鉆進(jìn)的整體方位。

2.3 糾斜過程中使用的重要技術(shù)措施

在施工現(xiàn)場配備一種性能優(yōu)良的組合式的鉆孔測(cè)量儀，分別由2個(gè)JXD以及兩個(gè)JXL所構(gòu)成。在測(cè)量鉆孔頂端的小未交上，以JXD測(cè)量為主要的形勢(shì)，其中4個(gè)儀器可以有效實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同類型儀器相互之間的有效監(jiān)測(cè)，在監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)上作為鉆孔造斜的主要依據(jù)。

在螺桿的位置方面，對(duì)螺桿提供動(dòng)力輸出的主要是依靠水泵中的壓力以及流量的大小，為了充分保證螺桿可以正常的工作，使用兩臺(tái)BW-200類型的泥漿泵進(jìn)行聯(lián)合性使用，并且還需要保證泵量達(dá)到180一250L/min,工作壓力達(dá)到3.2MPa。在標(biāo)記好了定位孔之后，進(jìn)行糾斜處理之前，需要在孔口上使用紅漆進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)記，充分杜絕鉆具產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)的不良情況，同時(shí)在每次的糾斜工作之前，需要檢查其中巖心的具體工作狀況，盡可能的選擇巖石比較軟質(zhì)的孔段材料，通過這種方式有效的延長了鉆桿的實(shí)際使用壽命，并且還獲得了比較理想化的糾斜效果。

3 結(jié)語

通過本文對(duì)強(qiáng)導(dǎo)斜地層勘查中受控定向鉆探的應(yīng)用和分析，從中可以總結(jié)在本次工程施工中，在局部地區(qū)實(shí)施定向糾斜工作，選擇是YL-65型的螺桿鉆具，并且對(duì)其實(shí)施更高級(jí)的受控定向鉆探，對(duì)其中的分支孔、對(duì)穿孔等施工技術(shù)進(jìn)行了選擇和使用，保證了鉆探工作的高效性。