钻探施工中钻孔弯曲的预防

【摘 要】钻探施工是探矿工程建设中的一个重要环节，是整个工程的核心。而钻孔弯曲度则是钻探施工六项指标中的重要组成部分，对此有必要加以深入的研究与探讨，以预防和控制钻孔弯曲与倾斜，不断提升钻探施工中的整体质量。

【关键词】钻探；钻孔；弯曲；预防；危害；防斜；纠斜

1.钻孔弯曲的危害

（1）影响地质目的 钻孔过大弯曲会歪曲矿层厚度、产状及规模，甚至使钻孔不能穿过矿体、构造带或者打丢矿体，这些都严重影响对地层了解和对矿产资源的正确评价。钻孔穿矿点位置的偏移还会使相邻钻孔达不到对矿体控制的要求，造成钻孔报废或后期补加工作量。

（2）影响钻探施工的顺利进行 增大与孔壁的摩擦，升降和回转钻具阻力增大；钻具磨损严重，易发生断落事故；引起孔壁失稳；易引起孔内事故，发生事故后处理难度增大；消耗钻压、降低钻速；放斜、纠斜、增加测斜次数等，将影响施工进度，增加成本。

2.造成钻孔弯曲恶的因素很多，但主要可以分为以下几种

2.1地层地质条件

（1）钻进松散地表土层时，越厚越容易改变钻孔方向。其主要原因是松散的表层具有较强的活动性。

（2）在遇到溶洞或大断裂带也易造成钻孔弯曲。

（3）在卵石层中钻进，其对钻头产生偏滑作用，形成不均衡阻力，容易使钻孔偏斜。

（4）在软硬不均的地层中钻进会出现“顶层进顺层跑”的现象，钻孔极易偏斜。

2.2不适宜的技术条件

（1）开孔时天车、立轴和钻孔没有在一条直线上；立轴与主杆之间间隙过大，钻进时晃动严重；孔口管安装不正等都会影响钻孔的弯曲。

（2）钻具结构不合理。钻杆细钻具粗，钻杆在孔内受压后产生的弯曲、拉伸、扭曲等会降低钻头在孔内的稳定性从而使钻进方向发生改变。

（3）钻头出刃不均匀或金刚石分布不均也会对钻进方向产生影响。

（4）在钻孔换径或扩孔过程中，因为孔壁各部分硬度不一，孔径大小也不一致，换径后很难保持再与原方向一致。

（5）钻进参数不合理：钻压过大，钻杆弯曲，钻具倾倒；转速过高，横向震动大、离心力大，扩大孔壁作用增大；泵量过大，孔壁扩大（直接冲刷孔壁）。

2.3操作方法的不当往往是产生钻孔偏斜的直接原因

（1）换径换层时技术参数控制不当，换径时孔内有残留岩芯。

（2）松软地层中下钻过快、扫脱落岩芯、扫事故钻具、扫水泥芯等操作不当。

（3）处理事故给孔内留下了钻头及钻具碎片。

3.钻孔弯曲的预防

（1）合理设计钻孔。在松散、溶洞或构造发育的地层一般不设计斜孔；软硬不均、层理发育的地层尽量将钻孔轴线设计得与层面垂直；一般定向孔设计在强造斜地层。

（2）场地地基要坚实平整，有排水沟渠，填方部分不得超过整个场地的1/3；钻机安装要周正稳固，立轴角度要准确，天车、立轴和孔位要三点一线。

（3）减小钻进时立轴摆动，发现立轴导杆与主杆间隙过大时要及时更换；孔口管安装要稳固周正。

（4）合理设计钻具结构，粗径钻具刚度大、耐磨，有一定长度，本身不弯曲，且上下连接同心；级配合理；不可加压过高。

（5）采用合理的工艺措施，推广以绳索取芯为主的金刚石钻进，发展冲击回转和孔地动力机钻进；钻压不宜过高，破碎、松散地层及换层换径时要降低转速；破碎层应对冲洗液量适当控制，防止对孔壁的破坏。

（6）钻进中应经常检查钻机有无移动、立轴方向是否变化，发现问题应及时解决。

（7）熟悉和掌握机械设备的性能、钻进方法和特点，经常总结经验，及时测量孔斜以便处理。

4.钻孔弯曲常见的处理方法

防斜钻具结构的特点是长、刚、直、粗，即缩小于孔壁的间隙，使轴线不能倾斜或倾斜角度尽可能小。纠斜钻具则不同，它实质上是一种造斜钻具，通过向相反方向造斜的方法来纠正原来的偏斜。所以它的结构特点是短、重、细、柔，使轴线方向容易发生变化。

（1）纠斜钻具 ①使钻孔下垂的纠斜钻具 钻孔上漂是最常见的弯曲现象，纠斜钻具的上部常用粗大接头以保持与钻孔中心接近重合，中间连接杆细而柔，是下部短、粗、细的钻具能够下垂。②使钻孔上漂的纠斜钻具有短粗径钻具和塔式钻具。其中塔式钻具上小下大，上端倒向孔壁下帮，使钻具轴线向上偏斜。

（2）纠正钻孔方位角法 浅孔阶段（100m以内）发生偏斜时可反方向垫钻机来纠正；钻孔方位变化与旋转方向有关时，正反转交替钻进有明显的纠斜效果，如配合采用塔式钻具，效果会更好，但钻孔容易上漂。

（3）封孔法 将水泥浆灌入弯曲孔段后24～48小时后扫孔，扫孔时注意钻压，并且及时测量孔斜，这样可使已偏斜孔段得到有效的矫正。

（4）造斜机具纠斜法 采用人工造斜机具如导斜器、连续造斜器、孔地动力机钻具和造斜件配合的方法，能比较有效控制钻孔方向。

纠斜方法虽然很多，有的需要一定的设备和条件，有的效果不显著。即使是效果良好的手段，其作用也是有局限的，因此仍应着重于钻进中的防斜。

5.结束语

钻探施工过程中，必须了解该地区的地质地层因素，对该地区施工情况进行系统研究和具体分析，掌握该地区钻孔倾斜的规律，并依据这些规律合理设计钻孔，尽量减少地质地层因素对钻孔弯曲的影响。再配合相应的钻探技术、工艺措施，尽可能的将钻孔控制在允许范围内，从而达到钻探质量要求。

【参考文献】

[1]武汉地质学院.钻探工艺学（上册）[M].北京：地质出版社，1980.

[2]鄢泰宁.岩土钻掘工程学[M].武汉：中国地质大学出版社，2001.

[3]国土资源部人力资源开发中心[M].北京：地质出版社，1999.