大口徑深孔鉆探技術(shù)探討

于曉陽

摘要：隨著，鉆探技術(shù)迅猛發(fā)展，大口徑深孔鉆探技術(shù)不斷更新，如何在大口徑深孔鉆探施工中防止鉆孔彎曲，提高大口徑深孔施工安全及鉆進效率，保證成孔是大口徑深孔主要攻關(guān)課題。本文對大口徑深孔鉆探技術(shù)進行探討分析。

關(guān)鍵詞：大口徑深孔;安裝;控制技術(shù);定向糾斜;改進辦法

大口徑深孔施工，孔斜控制是難點，孔徑大，導(dǎo)致鉆具在孔內(nèi)彎曲變形嚴(yán)重，摩擦阻力增加，磨損加劇，鉆桿折斷事故增多，升降鉆具困難，功耗增加和鉆速下降，導(dǎo)致事故增多、成本增高，為達到鉆孔彎曲與效率雙優(yōu)，必須改進工藝方法;從減少回轉(zhuǎn)阻力、隨時跟蹤測斜、隨時跟蹤糾斜。

1、采用設(shè)備

SPS-600、2000、2600型鉆機;山東青能N3NB-350、500型泥漿泵及BW850/7、BW1200/7型泥漿泵;23m、26m四角鋼塔;6135———型柴油機;160KW———電動機;393.7mm、444.4mm三牙輪鉆頭;241mm加重管;178mm加重管;146mm/178mm異徑鉆桿;393.7mm、444.4mm螺旋扶正器;393.7mm、444.4mm滾輪絞孔器;89鉆桿、114鉆桿、127mm鉆桿;其它附屬配套設(shè)備。

2、安裝、開孔及防斜措施

2.1設(shè)備安裝

鉆塔塔基四角及設(shè)備承重處挖1.2m以上樁坑采用混凝土灌注，使用水準(zhǔn)儀超平，塔基及底盤做到水平，穩(wěn)固，周正。作業(yè)中定期用水準(zhǔn)儀超平校正。鉆機安裝滿足設(shè)計要求，孔口中心、立軸、天輪“三點一線”。鉆進中采用磁力線墜隨時校正主動鉆桿，發(fā)現(xiàn)主動鉆桿偏斜及時調(diào)整。

2.2防斜措施

擴孔采用導(dǎo)向式鉆具組合。合理掌握鉆壓，中和點處于鉆鋌上部80%位置，保持孔底鉆具組處于直立狀態(tài)。保持階段性測斜，必要時鉆進參數(shù)作適當(dāng)調(diào)整。正常情況下，三班鉆進參數(shù)保持一致，均勻給壓。

2.3鉆孔結(jié)構(gòu)

三、四紀(jì)層較薄地區(qū)，不需要下技術(shù)套管，可以采用終孔孔徑開孔一徑到底;即終孔孔徑如為393.7mm;一開采用393.7mm鉆進至終孔。在三、四紀(jì)層較厚地區(qū)，如果大徑開孔發(fā)生孔斜，沒有糾偏余地，如小徑開孔出現(xiàn)孔斜，可以分級換徑糾斜，因此，采用小徑開孔;根據(jù)所取巖心完整程度，確定大徑孔深;一開采用與114mm鉆桿接箍外徑略大的168mm孔徑小徑開孔，利用巖心管與鉆桿接箍外徑基本同徑的導(dǎo)向作用防斜;至完整巖石（具體深度以鉆穿頂部沖積層為準(zhǔn)），后用帶導(dǎo)正擴孔鉆頭分級擴孔至168mm小徑孔深，最后擴孔至500mm孔徑，下入460mm技術(shù)套管，連接方式采用對焊連接;缺點是多級擴孔，影響效率，對孔斜要求較高鉆孔比較適宜;二開采用393.7mm孔徑，一徑鉆進至終孔。小徑開孔采用較短（2.5m～3.5m）主動鉆桿開孔，逐漸加長;開孔采用短巖心管，逐漸加長至10m左右。開孔及換徑隨鉆孔延伸，優(yōu)先加入孔底鉆具組，以增加鉆壓和鉆具導(dǎo)正。技術(shù)套管外環(huán)間隙孔底、孔口都要封閉好，固定牢靠，能夠減少套管底部出現(xiàn)溜砂事故發(fā)生，斷套管事故的發(fā)生，多因套管外壁沒有填實而被鉆具打斷。換徑時要用帶導(dǎo)向異徑鉆具，換徑時異徑導(dǎo)向鉆具施工導(dǎo)向孔不宜過多，控制在1m以內(nèi)，進入小徑作業(yè)要輕壓、慢轉(zhuǎn)，待孔底鉆具組全部進入小徑，再恢復(fù)正常參數(shù)。

3、選擇合理的技術(shù)參數(shù)

3.1鉆壓的選擇

全孔選擇減壓鉆進，根據(jù)地層巖性變化和巖層構(gòu)造變化，選擇減壓數(shù)值，由于三牙輪鉆頭鉆壓取決鉆頭直徑，每毫米約為15～55kg，如果滿足足夠的鉆壓，選用的鉆塔不匹配難以承受鉆具重量，如果選擇合適的鉆塔，又沒有較深的鉆孔，基本在1000m以內(nèi);以上鉆具組合鉆壓最多達到40KN～50KN，因此，鉆壓偏低，不能發(fā)揮三牙輪鉆頭全部優(yōu)勢，選擇的減壓數(shù)值只是保持鉆具處于直立狀態(tài)。

3.2轉(zhuǎn)速的選擇

由于三牙輪鉆頭依靠鋼齒壓入巖石，進行剪切破碎，需要有足夠的時間切入巖石，轉(zhuǎn)速不能過高，且由于扶正器修孔阻力，轉(zhuǎn)速也不能開高，扶正器防斜與鉆進效率成為相互矛盾體;加之，牙輪鉆頭破碎機理效率與轉(zhuǎn)速成反比，因此，轉(zhuǎn)速基本限制在40～80r/min。

3.3泵量的選擇

泵量較大，有助于碎巖，孔底干凈;過大，易沖蝕孔壁，且平衡壓力;反之，排粉不暢，重復(fù)破碎;隨鉆孔加深，更需要適當(dāng)?shù)谋昧?，較高的泵壓;通過在雞西使用山東青能N3NB-350型泥漿泵效率明顯高于使用BW850/7、BW1200/7型泥漿泵的效率。根據(jù)泥漿泵排量把泵量控制在28L/s～32L/s，泵壓3.5Mpa。

4、重點施工注意事項

4.1下管工作準(zhǔn)備

一是擴孔后期調(diào)整泥漿性能，粘度在30s左右，充分循環(huán)泥漿，及時監(jiān)測泥漿固相含量，達到要求時方可起鉆;二是校正孔深，起鉆時必須再次丈量鉆具;三是檢查下井管材，逐根丈量、編號;四是井管預(yù)先打好對焊坡口，配備定位夾具和卡規(guī);五是焊接人員嚴(yán)格按設(shè)計焊接;六是下管前用通井管通井，以保證下管工作順利進行。

4.2焊接注意事項

一是焊條使用前必須以規(guī)定的溫度及時烘烤;二是焊件接縫必須消除一切水銹、油、油漆等異物;三是正確選用焊接電流，發(fā)現(xiàn)焊條偏芯及時更換;四是焊件坡口控制在30°～45°之間;五是在焊接時注意保持正確的焊條角度，運條速度及手勢根據(jù)焊件尺寸而定。

4.3固井作業(yè)

一是固井設(shè)備包括：NB1-350泥漿泵1臺，清水泵1臺，TBW850/50泥漿泵1臺，攪拌機1臺，排污泵4臺，并確保各設(shè)備工作正常;二是利用攪拌池作為水泥池，安裝攪拌機攪漿;三是固井用水泥、水、替漿量準(zhǔn)確計算，采用425#水泥;四是開泵沖孔，充分循環(huán)鉆井液，確保循環(huán)系統(tǒng)暢通;五是制漿：灰水比為1∶0.5，開動攪拌機，及時取水泥漿測定比重，使比重不低于1.75g/cm3;六是開泵注漿，泵漿完成后替漿;七是固井完后，養(yǎng)護72小時。

5、改進辦法及措施

5.1采用定向鉆進工藝

用單點測斜儀隨時測斜，用液動螺桿鉆具隨時小徑糾斜，出現(xiàn)偏斜趨勢，采用單點定向系統(tǒng)小徑糾斜鉆進，使井身軌跡正常后，改換常規(guī)鉆具擴孔鉆進，至糾斜孔段擴孔結(jié)束，改換正?？讖姐@進。

5.2糾斜鉆具組合

Ф215.9mm鉆頭+Ф165mm螺桿馬達+Ф159mm無磁鉆鋌+Ф159mm鉆鋌+Ф127mm鉆桿+Ф133mm方鉆桿

5.3鉆具組合

取消扶正器，消除扶正器回轉(zhuǎn)阻力，提高效率：采用393.7mm三牙輪鉆頭+241mm加重管+178mm加重管+159mm鉆鋌+127mm鉆桿+114mm鉆桿+133mm方鉆桿?；?44.4mm三牙輪鉆頭+241mm加重管+178mm加重管+159mm鉆鋌+127mm鉆桿+114mm鉆桿+133mm方鉆桿。

5.4滿足足夠鉆壓

增加孔底鉆具組重量，增加159mm鉆鋌、127mm鉆桿，滿足三牙輪鉆頭鉆頭直徑每毫米約為15～55kg的鉆壓;即140～160KN。

另外，改善鉆具孔內(nèi)工作狀態(tài)，提高鉆具工作穩(wěn)定性，采用PDC復(fù)合片鉆頭。大徑鉆孔小徑取心同步作業(yè)，不需要擴孔，采用大口徑繩索取心技術(shù)。

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