铲子坪金矿区钻孔严重弯曲的力学机制定性分析

文章介绍了施工区地质概况;总结了钻孔弯曲规律和治斜效果;从力学观点分析了钻孔方位角和顶角变化的原因;提出了硬岩钻进的工作方法和防斜措施.     

岩心钻探定向钻孔轴线的设计方法

在一般情况下进行定向钻探,多半采用平面弯曲定向钻孔(包括单底定向钻孔和分技定向钻孔),并且以通过勘探线的垂直剖面作为设计立面,在此立面内设计孔身轴线.设计时只考虑钻孔顶角的变化,而不考虑方位角的变化.如果施工时地质条件和工艺技术因素不引起钻孔方位角的过分偏斜,那么这种设计方案是简单可行的.但是.当矿区岩层造斜强烈或工艺技术因素促斜严重时(例如岩层层理、片理发育或软硬交替频繁,且岩层走向与矿层走向又不一致;或者用钢粒钻进方法在均质岩层中打斜孔等),则施工的钻孔往往既产生顶角上漂,又产生较大的方位角偏斜.在此情况下,要控制钻孔在垂直立面内定向弯曲,就得花费很大的功夫,甚至最终还是控制不住,达不到预定     

使用厚壁岩心管防斜

我分队在一个铁矿区进行勘探评价,由于钻孔严重弯曲,以致施工效率低,质量差,报废工程多,影响矿山建设.过去一直没很好地解决钢粒钻进的防斜问题.74年以来,我们根据本矿区孔斜规律,采用厚壁岩心管加长粗径钻具的措施,控制顶角的变化从而达到稳定方位角之目的.一、厚壁岩心管防斜效果我们抓住钻孔顶角上漂幅度过大而导致方位角改变这一主要矛盾,从控制顶角上漂着手,采用厚壁岩心管加长粗径钻具的措施,使方位角变化幅度减小,取得了较好效果.表1所列为钻孔平均深度大致相同的情况下,采用厚壁岩心管防斜与采用普通岩心管钻进时钻孔弯曲情况的对比.     

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。     

定向钻进钻头运行轨迹调控

在定向钻孔施工中,结合地层促斜规律进行跟踪设计,控制钻头运行轨迹十分重要。实践证明,在具层理的二叠系地层中定向钻进,当钻孔定向弯曲方向相逆于岩层倾向(α=65°～80°),常规稳斜孔段自然弯曲表现为增斜;当钻孔定向弯曲方向相顺于岩层倾向(α=45°～65°),常规稳斜孔段自然弯曲表现为降斜,其顶角变化率均为1°～3°/100m。同时,钻孔方位也发生漂移,其方位漂移率为10°～30°/100m。因此在调整增斜孔段的终点方位和顶角时,要为稳斜孔段预留提前量。在定向造斜时,造斜钻具的工作角(β)决定着钻孔轴线的空间位置变化,理论计算的β值经过修正后才能作为造斜器在孔内的装置工作角(ω_0)。     

问与答

一、何谓初级定向钻进? 当前,我国一些钻进容易发生倾斜的矿区,为了使钻孔钻达靶点,根据矿区促斜规律,依据地质设计的钻孔要素,在规定允许的偏线距离内,利用该矿区钻孔的自然弯曲规律,采取适当的钻进技术措施,促使钻孔按设计的轨迹延深。这就是通常说的初级定向钻进。 影响钻孔自然弯曲强度的因素较复杂,主要有地层的各向异性,产状变化,孔壁与钻具间的间隙,使用的钻具组合及其本身的刚度,开孔的顶角、方位角以及采取的钻探技术参数等。 二、如何设计初级定向钻孔? 初级定向钻孔设计方法基本上有两种,一是由上向下设计。另一种是由下（见矿点）向上设计,然后根据设计计算出钻孔位置、钻机安装角度等。具体设计方法有绘图法和计算法（解释法）,一般设计方法如下; 根据各矿脉已施工的钻孔偏离实际开孔方位线距离平均数值,扭角按下式求得; SillQ WWH tn.smo a = arc sll---- AH·5110式中:0——钻孔项角 a——安装钻机扭角 BD——实际钻孔落点偏线距离 设计所得角。为实际偏角。当安装钻机扭角时,若钻机实际按顺时针方向偏斜,向过时针方向扭a角,若逆时针方向偏斜时,应按顺时针方向扭口角。 H、如何保证初级定向钻进的实现? 初级定向钻孔施工,首先要做好矿区已完钻孔弯曲规律的统计工作,找出各种地层的自     

钻孔弯曲的控制方法

钻进中由于各种因素的影响,钻孔顶角和方位角发生变化,使钻孔脱离设计的空间位置形成弯曲。钻孔严重弯曲就会影响矿体圈定和储量计算的准确性,甚至漏掉矿体,     

河南省板厂矿区小直径螺杆钻定向纠斜技术

根据河南省板厂矿区ZK1403孔前期钻探施工基本情况及定向纠斜地质要求确定了纠斜方案。从小直径螺杆定向纠斜的理论准备、设备仪器、施工过程以及钻进参数方面确定了有效的定向纠斜施工工艺,实现了自孔深958 m、顶角10°、方位角143°至孔深1100 m、顶角7°、方位角18°的成功纠斜。通过矿区纠斜效果,总结了该技术的优点及不足,为今后地质深孔定向纠斜施工提供借鉴。     

受控定向孔钻进用自动导航系统的分析研究

钻探工程中常用受控定向孔钻进。在受控定向孔钻进中,及时了解并掌握钻孔顶角、方位角、造斜器安装角度和孔底实时位置（孔深）等参数非常重要。俄罗斯钻探工作者研发的定向钻进用信息、工艺、自动导航集身于一体的自动导航,对于提高定向钻进效率、保证钻孔质量、提高钻探技术经济指标具有重要意义,值得我们参考。     

钻进工艺(之三)——钻孔的弯曲和测量

钻孔施工过程中,往往会发生不同程度的弯曲,通常也叫孔斜.钻孔弯曲就是指钻孔在施工过程中偏离了原设计方向.也就是说,钻孔的顶角和方位角均发生了变化.顶角即钻孔轴心线与垂直线之间的夹角,它与设计钻孔的倾角(开孔角度)之和等于90°.顶角的变化用顶角弯曲度来表示:     

造斜钻进时钻孔顶角和方位角与造斜工具安装角的计算

不论是用偏心楔造斜还是用连续造斜器或螺杆钻具造斜,都要经常遇到钻孔顶角、方位角以及造斜工具安装角等计算.本文以球面三角理论为基础.推出实用、方便、可靠的计算公式.造斜后钻孔顶角和方位角的计算已知造斜前的钻孔顶角、方位角和造斜工具的安装角与造斜角,那么造斜后的钻孔顶角和方位角是多大呢?钻孔弯曲参数的计算完全可以归结为球面三角形的计算,造斜孔段起止点的顶角和孔段全弯曲角(造斜角)即为球面三角形的边,方位角的改变值和造斜工具安装角的补角即为球面三角形的角.所以,利用球面三角学的理论,能导出钻孔弯曲参数计算的精确公式.     

金刚石钻进时钻孔的弯曲和预防

在当前技术条件下,钻孔都或多或少的发生弯曲,既有顶角弯曲,也有方位角弯曲.通常讲钻孔弯曲,是指钻孔偏离设计方向与位置.钻孔的弯曲,包括开孔不正或井口管按得不正引起整个钻孔偏离设计方向.也包括开孔是正的.而在钻进过程中钻孔自身逐渐发生弯曲.本文主要谈金刚石钻进时钻孔的弯曲和预防.某矿区自1970年下半年开始使用金刚石钻进,到74年上半年止已完工的钻孔有50多个.钻孔所遇到的主要地层为:     

松桃锰矿杨立掌矿区初级定向孔浅析

松桃锰矿,钻探工程质量最突出的问题,就是孔斜指标很难达到地质要求,在几个大矿区中,杨立掌矿区算是最有代表性的。1978—1979年两年中,共施工钻孔19个,多数钻孔因为孔斜超差降低钻孔等级,虽然当时在操作工艺上也采取了很多措施,又颁发了“预防孔斜的技术措施”等规章,也未从根本上解决,钻孔弯曲仍然很严重.为解决孔斜和矿心采取率这两个主要指标,改合金钻进为金刚石钻进.随钻探工艺的改革,矿心采取率完全达到地质要求,可钻孔弯曲仍未解决,又出现了新的情况——即钻孔方位角的扭转方向与合金钻进相反.带着     

对钻孔顶角弯曲度指标的探讨

钻孔弯曲度是岩心钻探工程六项质量指标之一。这项指标直接影响到钻孔穿矿部位的空间座标和矿体的形态问题。钻探工程是按照地质设计进行施工的，施工的结果应该达到地质工作的要求。但是在钻探施工过程中，由于地质和工艺技术方面的因素，钻孔顶角、方位角往往会发生变化，钻孔向不同方向弯曲，从而造成钻孔不同程度的偏离原设计的位置。钻孔弯曲既然目前还不能完全避免，弯曲的程度     

定向钻孔的设计与施工

定向钻孔设计是解决孔斜问题,特别是在地质条件复杂、钻孔较深等情况下,保证钻到预定的位置,满足地质要求的一种方法。58年竹山队斜孔钻进钻孔上漂现象严重（如CK_1孔终孔位置与设计要求就相差60米）,经采用了定向钻进后,就基本上能钻到预定地点,满足地质要求。现将其进行定向钻孔设计的步骤和方法介绍如下：一、研究钻孔的弯曲规律性竹山队钻进的岩石是5—6级炭质绢云母片岩,     

南岭科学钻探NLSD-1孔防斜及纠斜技术

南岭科学钻探NLSD-1孔位于赣南地区、武夷北东向构造带和南岭东西向构造带的交汇位置,钻遇岩层层理、板理、构造裂隙及劈理发育,钻孔内软硬互层、破碎带频繁出现,多处岩浆岩侵入,地质因素造成钻孔自然弯曲严重。为保证钻孔垂直度,采用了绳索取心式液动锤钻进、塔式绳索取心钻具钻进,以预防钻孔偏斜。遇强促斜地层,钻孔防斜技术工艺无法控制孔斜时,则采用定向钻进技术进行钻孔纠斜及侧钻,以达到人工干预钻孔轨迹的目的。经分析和研究,所采用的钻孔防斜和纠斜技术在深孔复杂、强促斜地层具有显著的防斜保直效果。     

江西省浮梁县朱溪矿区ZK5407深孔螺杆定向纠斜施工工艺技术

在简述朱溪矿区ZK5407孔前期钻探施工的基本情况后,根据定向纠斜地质要求等情况确定了纠斜总体思路。详细介绍了自孔深1288.70 m、顶角8.6°、方位角30°至孔深1637.25 m、顶角2.7°、方位角257°共17次的包括螺杆定向纠斜的理论准备、设备仪器、实施经过和钻进工艺在内的螺杆定向纠斜施工工艺,并阐述了开创江西省地矿系统深孔螺杆定向钻探先例之成果意义。     

钻孔治斜器

在目前钻探施工技术条件下,由于地层构造和施工技术等原因,致使钻孔在钻进中的顶角和方位角与地质设计要求经常发生不同程度不同方向的弯曲。但钻孔弯曲若超过设计允许范围时,就破坏了勘探网度,不能获得预期的效果,甚至完全失去了探矿作用,这都     

基于全角半距法钻孔偏斜距离计算公式的推导

钻孔弯曲的偏斜距离是地质钻探工程质量的一项重要指标。介绍了钻孔弯曲及钻孔弯曲计算模型中最常用的全角半距法。通过基于三维坐标系的钻孔轴线上各测点的空间位置的描述,借助于立体几何的方法,推导出钻孔中任一深度处偏斜距离的计算公式,讨论了顶角和方位角的变化对偏斜距离的影响程度,给出了一计算实例。     

钻孔坐标计算尺

在地质普查勘探工作中,钻探仍是一种重要的技术手段.根据测定钻孔的顶角和方位角的资料,进行钻孔测斜资料的整理及编制有关图件,归结起来,其方法有两类:一为作图法;另一为计算法.这两类方法在以往许多资料和教科书中都有论述.但是,不论作图法或计算法,都较烦琐.为此,我们提出一种"钻孔坐标计算尺",以便计算和作图.现简介如下:钻孔由于地层、构造、断裂、钻探机具和施工等方面原因,往往会产生弯曲,不能按设计方向钻进,特别在深孔和斜孔钻进中,