第三讲:钻孔偏斜的危害及其规律

一、钻孔偏斜的危害在目前技术条件下,钻孔施工经常会出现程度不同的偏斜(尤其是深孔).偏斜程度超过一定范围,钻孔就要部分或全部报废,并给施工本身带来困难.钻孔打偏了,从设计的勘探线偏到另一条已探过的勘探线,钻孔就失去作用;钻孔控制间距缩短了,可能减少储最(图1),控制间距超过了原设计间距,会使储量降级,或者打不到矿体(图2);钻孔顺层跑,与矿体平行深进,就打不到矿,或者穿不透矿体,钻孔也会失去作用(图3).     

开化黄山矿区钻孔偏斜规律研究及控制措施

在深部矿产资源勘查中,孔深＞500 m的钻孔越来越多,钻孔偏斜问题日显突出。根据浙江省开化黄山矿区萤石矿勘查钻孔测斜数据,对钻孔偏斜的原因从地质条件和施工工艺等方面进行了分析。认为钻孔偏斜有一定的规律可循：斜孔钻进特殊的车轮效应是引起钻孔方位向钻头自转方向偏斜的基本原因;特殊的地质构造和不当的施工工艺是造成钻孔偏斜异常出现的重要因素。因此,预防钻孔偏斜的措施必须从地质设计和钻探施工工艺2方面着手。     

煤矿井下保直钻进技术现状及展望

煤矿井下钻孔轨迹偏斜易导致治理盲区的出现,严重威胁煤矿安全高效开采。通过对导致钻孔偏斜的地质因素、技术因素和工艺因素的系统分析,得到了钻孔偏斜的根本原因。对现有保直技术的原理及其适用性进行了分析总结。钻孔保直是影响钻孔施工质量的因素,但目前钻孔保直技术或多或少都存在技术上的问题,不能在煤矿大范围推广使用,故在钻孔保直方面需要不断发展,研发出适用性强、易于现场实施的保直技术。应加强偏斜因素的深层次的研究、钻孔保直机具设备的研发等工作。     

地质勘探钻孔轨迹计算新模型

确定钻孔轨迹是分析处理钻孔偏斜问题的前提。将测斜参数中的孔深s作为变量,用多项式函数逼近的方式建立钻孔轨迹的参数方程,推导了确定钻孔轨迹空间位置的数学模型,通过算例表明模型有较好的精度。     

初级定向与受控定向钻进技术在金山矿区的应用

湖南省隆回县金山矿区地层板理发育,造斜强度大,钻孔偏斜一直是制约该矿区钻探施工的瓶颈问题。通过采用钻孔初级定向与使用LZ型连续造斜器实施受控定向相结合的施工工艺,钻孔轨迹得到有效控制,成功解决了金山矿区钻孔偏斜问题,达到了地质预期目的。     

钻孔治斜器介绍

由于地层构造和施工技术等原因,钻孔在钻进中的顶角、方位角与地质设计要求经常发生不同程度、不同方向的偏斜。为解决深孔钻进钻孔偏斜问题,在党和上极的领导下,我们根据偏心悬锤原理,设计出一种钻孔治斜器,实践经验证明,此种治斜器治斜效果显著,使用方便,操作简单。     

多功能定向钻探软件系统设计与开发

计算机软件辅助设计钻孔轨迹及其跟踪定位与监控是现代定向钻探工程和深部资源勘探发展的需要,针对地质勘探钻探工程特点和技术要求,多功能定向钻探软件开发以钻孔轨迹设计与分析监控为主,兼顾地质钻探工程技术成果生成,软件系统功能包括钻孔弯曲规律分析、钻孔轨迹坐标定位计算、初级定向钻孔设计、受控定向钻孔轨迹设计、三维空间钻孔轨迹动态演示和钻孔地质设计书生成、钻孔地质柱状图生成、钻探工程技术综合图生成,软件系统经实例验证并应用于工程实践。     

定向钻探技术在铜陵地区开发研究与成果应用

定向钻探技术即钻孔轨迹可控钻进技术。铜陵地区地质复杂多变,岩石化学和物理特性及空间形态的多变,使得钻孔偏斜呈现无规律性。奋战在该地区的321地质队,经过不懈努力,不断创新,率先探索定向钻探技术成功解决钻孔偏斜问题,实现了1主多枝全方位丛式群孔,轨迹控制理论和定位精度论证有了创新突破,技术水平达到了“有限自由控制”程度。近30余年来,定向钻探工作量完成21.4万m。该项技术可广泛应用于多种钻探工程中。     

湖南龙山矿区钻孔偏斜规律分析及控制

龙山金锑矿是位于湖南湘中地区龙山穹窿核心部位最具代表性的金锑矿床之一。由于劈理发育,在以往施工的所有钻孔都存在严重的偏斜现象。在查阅以往钻孔施工资料及相关参考文献的基础上,对造成钻孔偏斜原因及规律进行了统计分析,发现龙山矿区钻孔偏斜距离与钻孔设计孔深、岩层劈理、施工工艺等因素有关。提出了可以采用移动孔位法、改变倾角法、扭转安装法和采用合理的施工工艺等预防措施,减少了钻孔偏斜强度,提高了施工效率,保证了钻孔质量。     

受控定向孔偏斜钻进中偏斜力的探讨

受控定向钻进是利用孔底马达、偏斜器及定向器具，来施工一个预先设计的钻孔轨迹。偏斜器造成的偏斜力在定向钻进中直接影响造斜效果。本文结合定向钻进生产试验情况，就影响定向钻进的偏斜力问题加以讨论。     

钻孔随钻三维轨迹测量技术研究

煤矿井下钻孔施工中,在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下,施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大,无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。阐述了随钻钻孔三维轨迹测量技术,目的是通过对随钻三维轨迹测量技术的研究,精确控制瓦斯钻孔轨迹,解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度和钻孔轨迹的精确测量,使用三维轨迹成图方法显示。通过大量的数据采集与施工验证证明,该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节,避免了钻孔设计及施工的盲目性,提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

定向钻孔轨迹变化规律研究与动态设计方法

深部资源的勘探与开发离不开定向钻探,定向钻孔轨迹设计往往是成功实施的关键。定向钻孔设计首先必须科学研究定向钻孔轨迹变化规律。依据客观条件,合理选择模型,建立起函数关系,揭示出钻孔轨迹变化内在规律,提出了包含设计和检验于一体的动态跟踪设计方法。     

钻孔轨迹数学模型在地质勘探中的定位精度验证

简要介绍了几种主要钻孔轨迹数学模型。将4个钻孔的测斜数据代入不同的钻孔轨迹数学模型中，并将运算结果与4个钻孔深部被揭露点的坑内实测坐标进行对比，结论是不同钻孔轨迹数学模型对钻孔的定位差异给地质作图不构成重大影响。     

湖南沅陵官庄金矿大斜度钻孔施工工艺

根据沅陵官庄金矿区施工钻孔要求斜度大（最小45°）、矿区岩层岩性复杂、钻进中常遇10-70 m厚破碎带、有较大漏失现象、掉块比较严重、有时有轻微坍塌等情况,有针对性地进行钻头选用、施工工艺选择,并对泥浆配置技术、配制工艺进行研究应用,有效地减少了孔内事故的发生,满足了岩（矿）心采取率要求,大大提高了台月效率。     

济宁岱庄煤矿石膏体充填孔钻探施工技术

煤矿可采煤层覆岩石膏体充填是提高资源回采量、防止村镇密集区地面沉降塌陷而采取的一种新措施。以济宁岱庄煤矿石膏体充填孔为例,介绍了该孔的设计、主要技术要求及钻进技术参数。提出了应用PHP—HPAN优质泥浆,以提高钻进速度;正确使用钻具组合,每100m测斜一次以防止钻孔弯曲等切实可行的技术措施。从泥浆配制、焊接、下管、管路加工及安装的质量检验角度,详细介绍了成井的技术要点,并对固井作业中的冲孔、制浆和泵浆几个过程进行了说明。     

Double Porosity Finite Element Method for Borehole Modeling

Summary. This paper considers the mechanical and hydraulic response around an arbitrary oriented borehole drilled in a naturally fractured formation. The formation is treated as a double porosity medium consisting of the primary rock matrix as well as the fractured systems, which are each distinctly different in porosity and permeability. The poro-mechanical formulations that couple matrix and fracture deformations as well as fluid flow aspects are presented. A double porosity and double permeability finite element solution for any directional borehole drilled in the fractured porous medium is given. Compared with conventional single-porosity analyses, the proposed double-porosity solution has a larger pore pressure in the matrix and a smaller tensile stress in the near-wellbore region. The effects of time, fracture, mud weight, and borehole inclination in the double-porosity solution are parametrically studied to develop a better understanding of physical characteristics governing borehole problems.     

湘中地区岩溶发育规律及钻孔堵漏研究

介绍了湘中地区岩液发育的基本规律,以及利用岩溶发育规律指导钻孔堵的方法和工程实例。     

棘爪机构伸缩式钻孔水力开采装置的设计与试验

钻孔水力采矿由于安全系数高、工程效益和生态环境保护好等优点在国外一直被研究和使用。我国相关的科研院所也正在开展研究。本文在分析研究国外钻孔水力开采装置的基础上,研制了具有自主知识产权的棘爪机构伸缩式钻孔水力开采装置。该装置利用机械式伸缩水枪的方式扩大水力开采矿层的范围,创新性地采用棘爪机构固定水枪的伸出角度,从而提高单孔开采量,降低开采成本。初步野外实验结果表明,该装置结构设计合理、工作可靠性高,可有效进行开采,达到了预期的目标。