煤田地质勘探钻孔防斜工艺技术探析

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【摘 要】通过对煤田地质勘探钻孔孔斜的危害、原因及规律进行分析，有针对性地提出几点防斜工艺措施。

【关键词】孔斜的危害；孔斜的原因及规律；钻进工艺；钻具结构

煤田地质勘探主要目的是为煤矿设计及生产建设提供详实的地质资料，由于其勘探周期短，使其对地质钻探孔施工速度要求快，且要求质量高，就钻孔施工质量而言，孔斜问题始终是衡量钻孔施工质量的一项重要内容和指标。

1 孔斜的危害

（1）影响地质资料的准确性。获得的地质资料不真实，影响对煤层、构造的分析，影响煤炭资源储量计算和煤田的合理评价，使其钻孔的利用价值降低。

（2）对钻孔施工本身也造成很大危害。例如弯曲的钻孔易造成钻具的磨损和折断；易造成“槽键”孔壁坍塌卡钻事故，而且弯曲的钻孔中出现的事故往往比较复杂，不易处理。

（3）钻孔弯曲严重超标达不到地质目的时，造成无效进尺；纠正孔斜时，会使钻进工作量增加，造成材料、时间和人力浪费，延误工期，影响勘探进度。

2 孔斜的原因及规律

钻探实践证明，影响钻孔孔斜原因很多，具体的主要有地质、钻进工艺和技术方面。

2.1 地质方面的原因

钻进不同岩性、不同产状、软弱不均的岩层及断层破碎带等地质因素是造成孔斜的重要因素。其中岩层倾角是主要因素，根据生产实践：当地层倾角

2.2 钻进工艺和技术方面的原因

所用机械设备及其安装质量、钻具结构、钻进方法、操作方法、泥浆材料使用等也是造成孔斜的相关因素。例如：所用钻机回转给进总成的导向性能差，钻机安装天车、立轴、孔口“三点”不在一条直线，钻具结构配制不合理，钻进方法及钻进参数选择不当等都有可能把孔打斜。但这些因素都是可控的。

3 钻孔防斜的工艺技术

3.1 把好安装、开孔关，确保钻机设备安装质量

钻机安装及开孔是提高钻孔施工质量的前提，特别是在深孔施工时尤为重要，因此必须做到以下几点：保证钻机设备完好率、钻机回转给进系统工作必须正常；保证设备安装正确平稳；钻进过程中经常检查、纠正，确保天车、立轴、孔口“三点”在同一直线；孔口套管必须要下正、固牢。把好安装、开孔关，为全孔施工质量打下良好的基础。

3.2 合理选择钻进工艺及操作方法

（1）减小粗径钻具的的偏斜力，严格控制孔壁环状间隙，以减小偏斜角，有效控制钻孔的弯曲。必须做到使用刚性好，长而直的钻杆和岩芯管（不小于6m），应大力推广使用金刚石（含硬质合金） 钻进，不要频繁更换钻进方法；使用岩芯管肋骨接头钻具或扶正器，以扶正稳定钻具， 扶正器结构因钻进方法不同而异。

（2）减小钻杆挠曲度，提高钻具的稳定性。必须做到钻压、转速应控制在规程范围内；配合使用钻铤，实现孔底加压。

（3）在满足岩、煤芯采取及进行正常测井的前提下，应因地制宜地使用小口径钻进。小口径钻进有利于提高钻速、减小钻头回转阻力，钻杆弯曲度小；其次钻具与孔壁间隙小、孔壁岩石暴露面积小，孔壁不易坍塌。

（4）合理搭配钻进技术参数。钻压过大、转速过高、泵量过大、泥浆配比不适当在一定条件下都会使孔斜增大；根据岩层换层时易发生孔斜的一般规律，当岩层由软换硬时，钻压应减小到正常钻压的1/3，粗径钻具应适当加长；在钻进松软层或构造破碎带时，要加长粗径钻具，严格控制泵量、转速及钻压，防止孔壁间隙扩大；在扩孔和换径时，也应采用低转速、小钻压、小泵量钻进。

3.3 正确选择钻具结构，增强钻具的导向性和稳定性

（1）钻具必须刚性好、长而直、不弯曲，连接后轴心线必须同心。岩芯管、钻铤必须具有一定的刚性，不易变形，长度足够、导向性能好。

（2）粗径钻具外径与钻杆外径相差不能太悬殊，钻杆外径与孔壁间的间隙要小，必要时加扶正器以增强钻具回转的稳定性。扩孔和换径时必须带有导向，且钻具连接后必须同心。

（3）使用钻铤加压，使用钻铤的重量应比钻压大15%～20%，使钻杆在拉伸状态下工作，避免因钻杆弯曲使粗径钻具偏离钻孔轴线而产生孔斜。

（4）使用肋骨钻头或有外刃的钻头时，异径接头上应镶焊肋骨导向。

4 结论

实践证明，在地质勘探生产过程中，只要对钻孔岩层特点、性质进行深入系统的研究和具体分析，管理使用好钻探设备，因地制宜地采用好防斜措施，就能把孔斜控制在规范、规程允许范围之内。