防止大孔徑水井施工中孔斜的施工方法淺談

張海剛

（山東天瑞重工有限公司，山東濰坊261041）

0 引言

由于天氣干旱，水位逐年下降，鉆灌溉用水井越來越廣泛。在水井鉆探施工過程中，經(jīng)常發(fā)生井孔傾斜的現(xiàn)象，尤其是200 米以上的深井，斜度較大時會對施工造成嚴重影響。鉆進時，如果井斜度較大，造成阻力增加，鉆桿磨損嚴重；提鉆時，井斜可能會導致卡鉆，嚴重時可能會造成塌孔，埋鉆。井孔傾斜是施工中造成事故的主要因素，影響著工期、成本和質(zhì)量，探討井孔傾斜問題成為行業(yè)內(nèi)具有重要意義的課題。

圖1 軟硬地層交互對井斜的影響示意圖

1 造成井斜的原因

造成井斜的原因有三個方面：地層結(jié)構(gòu)、鉆壓力大小以及設(shè)備安裝。

1.1 地質(zhì)因素對井斜的影響

地質(zhì)因素是造成井斜的客觀原因。一般來說，灌溉水井所遇到的地層為第四系和第三系地層，其特點是上部松散、下部致密，軟硬不均，多軟硬互層。軟硬地層抗破碎能力不同，造成鉆速高低不等，引起井孔傾斜（見圖1）。另外，層與層的接觸面不水平，傾斜角度決定著鉆孔彎曲的方向。

在影響井斜的地質(zhì)因素中，主要因素是地層傾角。其他因素對井斜的影響都與地層傾角有關(guān)。根據(jù)鉆井實踐可得到地層傾角對井斜的影響規(guī)律：地層傾角＜45°時，井孔一般沿地層上傾方向偏斜；地層傾角＞60°時，井孔將沿地層下傾方向傾斜；地層傾角在45°-60°之間時，井孔傾斜不穩(wěn)定?？傊绻麊螐牡貙右蛩乜紤]，井斜不會超過地層傾角。

1.2 鉆壓力對井斜的影響

目前水井鉆進主要是采用鉆桿自重加壓，沒有配備鉆壓儀，鉆壓力的大小由剎車把控制，全憑操作者的感覺和經(jīng)驗。鉆進速度慢時就狠加壓，鉆壓力太大，鉆桿彎曲，易造成井孔傾斜。

1.3 設(shè)備安裝對井斜的影響

現(xiàn)在施工中采用的潛孔鉆機，多配備水平儀。鉆井開始前調(diào)整液壓支腿，使鉆機保持水平。鉆進過程中，由于鉆機震動以及鉆具、鉆桿重量的增加，導致水平失衡，如果不及時調(diào)整，就可能造成井斜。

2 預防和控制井斜的施工方法

造成井斜的原因多種多樣，而分辨各種因素需豐富的經(jīng)驗及理論知識。個人認為，施工前對地形、地貌進行理論和實際的探測，施工時對各關(guān)鍵參數(shù)進行量化，鉆進過程中仔細觀察隨時調(diào)整，能夠有效地避免井斜。

（1）水井專用履帶式潛孔鉆機進入場地前應盡量將支腿處的地基硬化，避免施工過程中機臺振動造成地基下沉，致使鉆機不水平，引起井斜。另外，施工過程中應隨時注意觀察水平儀狀態(tài)并及時調(diào)整。

（2）對于表層泥層較深的地形應采用螺旋鉆頭鉆進至石層[1]；對于表層地質(zhì)較硬的工況，潛孔鉆進前禁止使用扭力，并輕微加推進力使表層形成一個堅實的基準孔，可在隨后的鉆進過程中防止坍塌或傾斜。

（3）當鉆頭由軟地層進入硬地層時，應盡量減小鉆壓力，不使鉆具產(chǎn)生彎曲，中速鉆進，到鉆頭完全進入硬地層時逐漸加壓，加速鉆進。當鉆頭由硬地層進入軟地層時，勻速鉆進，鉆進中經(jīng)常上下提升鉆頭，將巖渣吹干凈。發(fā)現(xiàn)井斜時，應及時處理，切不可鉆完孔后再處理。

（4）對于鉆壓大小的影響，采用專門的下部加壓鉆具，如鉆鋌、加壓塊等控制，加大鉆具的剛性，盡量不使用鉆桿重量加壓。在機臺安裝指重表，嚴格控制鉆壓力。

（5）在鉆具的合適位置加裝扶正器，減小環(huán)形間隙[2]。潛孔鉆工作時，建議加裝兩個扶正器。上扶正器的理論位置為鉆桿的最大彎曲長度?？紤]到井徑的擴大、扶正器的磨損、以及沖擊器的長度，實際位置應降低5%-10%。比如89 鉆桿，上扶正器的理論位置為鉆頭上方17 米處，實際安裝位置在15-16 米之間。下扶正器應安裝在上扶正器和潛孔沖擊器中間，以保持剛性和導正性。

3 結(jié)束語

在水井鉆進中選擇合適的施工方法，如在鉆進巖層轉(zhuǎn)換時調(diào)整軸壓，采用螺旋鉆頭鉆進土層，或采用扶正器，均可有效防止水井施工孔傾斜造成下管難的問題。