煤田钻孔防斜、纠斜措施
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中图分类号：TM230 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）10-0245-01
一、概述
在钻孔施工过程中，钻孔轴线往往会偏离原设计轴线，这种现象称为钻孔弯曲（简称孔斜）。孔斜程度是关系钻孔工程质量指标的一项重要内容。当钻孔轴线偏离原设计轴线过大，会影响地质资料的准确性和产生错误，也会对钻探施工造成困难，或者迫使钻孔报废。
二、钻孔偏斜的原因
钻孔弯曲的原因很多，主要是地质因素（客观因素）和工艺技术因素（主观因素）。实际上往往是这两类因素综合作用的结果。
2.1 地质因素。钻进不同的岩层以及岩层的产状不规则、软硬不均匀或钻进松散无胶结以及胶结差的破碎带、砾石层、溶洞等，是地质因素造成钻孔弯曲的重要因素，如：
2.1.1、岩石的各向异性。从不同方向钻入岩石，钻孔的走向是不同的。从同一方向钻入产状不同的某一种岩石，钻孔也将发生弯曲。
2.1.2、软硬不均匀的层状岩石，即使其产状平稳也会因孔底平面上岩石软硬不均而发生钻孔弯曲。
2.1.3、地层倾角。直孔钻进中，当地层倾角小于45°时，钻孔将会向硬岩层方向弯曲；当地层倾角大于60°时，钻孔将顺地层倾斜面下滑。当地层倾角在45～60°之间，钻孔会弯曲，但其弯曲方向是不稳定或不确定的。
2.2 工艺技术因素。工艺技术因素是指机械设备、机械设备的安装、钻具结构、钻进方法、操作技术等方面的人为因素。而这些因素是完全可以控制的。如：
2.2.1、钻探设备安装。设备安装要牢固，“天车、立轴、孔口”三点要成一线，否则钻孔开孔段就会造成偏斜。
2.2.2、钻具组合不良。钻具的同轴度超标或者使用弯曲的钻铤、岩芯管等。
2.2.3、粗径钻具过细。粗径钻具与孔壁间环状间隙过大，易造成粗径钻具歪倒。
2.2.4、钻具的稳定性差。钻具粗径部分刚性差，未达到额定钻压即发生弹性弯曲。
2.2.5、钻进参数选择不当。钻压过大、钻具失稳，易孔斜；钻压过小，岩石重复破碎导致孔眼扩大，也易孔斜；转速过高，钻具转动惯性力大，钻孔弯曲的可能性增大；而在软地层带钻铤转速太低也可能使钻孔顶角减小；冲洗液量过大，孔壁被强烈冲刷，可能会导致孔斜；冲洗液不足也会因岩屑重复破碎而导致钻孔顶角变化。
2.2.6、钻进方法不合理。如在易斜地层使用钢粒钻进，更容易造成钻孔偏斜。
三、钻孔弯曲的预防措施
预防钻孔的弯曲（防斜），不仅是保证钻探质量的突出问题，也是保证安全钻进和提高钻进效率的重要前提。虽然钻孔弯曲不可避免，但是随着勘探技术的飞速发展，目前，钻孔弯曲是完全可控的。
3.1 根据中华人民共和国煤炭行业标准MT/T 1076-2008《煤炭地质钻探规程》，预防钻孔弯曲的措施是：
3.1.1、坚持开孔验收制度，确保设备安装质量，“天车、立轴、孔口”三点一线。严禁使用旷动的立轴导管及弯曲的立轴钻杆。
3.1.2、开孔时，应选用锋利的钻头；随孔深加长岩芯管，直至正常长度（一般为5m左右）；随孔深增加钻铤，直至钻铤总质量超过所需钻压的20%～30%为止。回次结束前，钻头切削具已磨钝时，严禁加压强行钻进。
3.1.3、应选择合理的钻具结构与级配。在保证冲洗液畅通及孔内安全的情况下，尽量选择满眼钻进，优先选用钻铤加压。力求简化钻孔结构，地层条件允许时，换径后可一径终孔。
3.1.4、换径时，应采用外导向钻具，其长度不短于5m。第一次钻进时，小径岩芯管要短（不长于1m）；扩孔时应采用内导向器，并增加粗径钻具长度。应保证换径、扩孔钻具的同心度。
3.1.5、在倾角较大（>60°）岩层、破碎带、软硬互层、溶洞、老窖或纵向节理发育的岩层中钻进时，应采用“长、直、厚、重、刚”的钻具和锋利的钻头，并合理控制钻压和钻速。可采用偏重钻铤防斜。
3.1.6、在易斜岩层地区施工，应根据地层、见矿深度等l件合理设计开孔角度和弯曲强度。已掌握钻孔弯曲规律的矿区应设计定向孔。
3.2 除以上防斜措施外，结合生产实践，提出以下防斜措施：
3.2.1、大力推广、应用金刚石（绳索取芯）钻进。金刚石钻进所形成的钻孔间隙一般为1mm～1.5mm；硬质合金钻进所形成的钻孔间隙一般为3mm～5mm；钢粒钻进所造成的钻孔间隙一般为10mm～16mm，而钻孔间隙越大，越容易偏斜。实践证明，金刚石绳索取芯钻进利于钻孔防斜，甚至可以把绳索取芯钻进应用于钻孔浅部的纠斜。
3.2.2、岩石换层时容易发生孔斜，根据换层时孔斜的一般规律，岩层由软换硬时，钻压应减小到正常钻压的1/3，粗径钻具应适当加长。在钻进松软岩层和构造破碎带时，要加长粗径钻具，严格控制泵量，以保证孔壁，防止孔径过大。
3.2.3、正确选择钻具结构，增强钻具的导向性和稳定性。
3.2.4、钻具必须直，不弯曲，不偏心，不扁。连接后其轴心线必须同心。岩心管要具有一定的刚性，以保证其在大压力、大扭矩负荷下不发生形变。在容易发生孔斜的岩层中钻进时，粗径钻具要有足够的长度。
3.2.5、粗径钻具直径与钻杆直径相差不应悬殊，应把钻杆直径与孔径之比降低到最小程度。必要时，在钻杆柱上加胶箍或在粗径钻具上端的钻杆适当位置加扶正器，以增强钻具回转时的稳定性。
3.2.6、采用钻铤加压，是钻杆柱在拉伸状态下工作，避免因钻杆柱弯曲而使粗径钻具偏离钻孔轴线而产生孔斜。
3.2.7、扩孔、换径时必须带有导向，且钻具连接后必须同心。
3.2.8、钻进中如遇较大溶洞，应先用长岩心管，穿过溶洞后再下入套管。
3.2.9、使用肋骨钻头或外出刃大的钻头时，异径接头上应镶焊肋骨导向。
3.2.10、利用钻孔自然弯曲规律设计初级定向孔，即采用常规钻头并利用岩层或工艺造斜规律，通过移动孔位，改变开孔顶角，扭开孔方位角等方法钻达目的层位，必要时在钻进过程中辅以一定的增斜或减斜工艺技术措施。
3.2.11、在一些要求很高的大口径钻孔施工时，为了防止钻孔弯曲偏斜，常采用先施工小口径导向孔，再扩孔的方法控制孔斜，导向孔的口径一般不大于311mm，通常采用螺杆马达随钻测斜的方法钻进。
3.2.12、正常情况下，大口径空气潜孔锤钻进、液动螺杆马达及射流等复合钻进方法都利于防斜，但还需在实践中总结经验。
四、纠斜措施
4.1 根据中华人民共和国煤炭行业标准MT/T 1076-2008《煤炭地质钻探规程》，钻孔纠斜措施有：
4.1.1、当钻孔实际轴线的偏离值已超过设计最大允许值时，应进行纠斜。可根据具体情况，选用倒塔式、悬垂式、铰链式钻具或连续造斜器、陀螺仪等机具。
4.1.2、当钻孔局部弯曲很大时，可选用偏心楔、弯接头、螺杆钻、连续造斜器纠斜。
4.1.3、纠斜过程中应及时测量钻孔顶角和方位角，并作图计算，做到心中有数。
4.1.4、属于因回转产生孔斜的钻孔，可采用反转钻进方法进行m斜。
4.1.5、应选择中硬、完整的岩层作为纠斜起点。下入纠斜钻具前，应将孔内岩心及岩屑捞取干净，并磨平孔底。
4.1.6、纠斜钻具应缓慢下到孔底，先轻压慢转，然后加大压力进行钻进。钻进中禁止提动钻具。
4.1.7、使用偏心楔时，应将其卡牢，防止转动或下沉。
4.2 除以上纠斜措施外，结合生产实践提出以下纠斜方法：
4.2.1、“自然减斜”纠正孔斜
其实质是用合理的钻具结构和组合及相应的钻进工艺造成反向孔斜来纠正已发生的孔斜，通常是轻压慢转钻进，边钻进边纠斜，以保证钻孔仍能恢复到原设计的空间位置。
4.2.2、回填老孔纠斜法
当钻孔超斜严重时可将偏斜的孔段回填掉，然后再在老孔中钻出新孔。
4.2.3、扩孔纠斜法
用大一级钻具和加长岩心管，从较直的孔段向下扫孔，通过扩壁纠正偏斜孔段。这种方法比较简单，但有时效果不甚理想，一般只适用于浅孔或中硬岩层。
4.2.4、特殊纠斜方法：如冲积层钻孔可采用可提式定向楔导斜纠斜法，等等有待大家去研究、探索。