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偏斜取心是什么 关于偏斜取心的详细介绍

偏斜取心是指当某一段岩矿心的质量、数量达不到设计要求,需要采取全尺寸样品时,可采用人工造斜的方法打偏斜孔取心。

简介

在固体矿产钻探深孔施工中,所钻遇的地层层位较多,遇复杂地层由于地层客观原因或操作不当等综合因素,导致时有孔内事故发生。在处理孔内事故时若需偏斜,采用传统的偏心楔偏斜技术不仅成功率不高、所需时间长、成本较高,而且会给继续施工带来钻孔安全隐患。鉴于此,根据钻孔偏斜原理,探索出绳索取心钢球偏斜技术,解决了实际施工中所遇问题,取得很好效果 [1]

钻孔偏斜技术现状

国内外常用钻孔偏斜技术有螺杆马达钻进技术、机械连续造斜器定向造斜技术、偏心楔偏斜技术等,在处理孔内事故中若钻孔方位偏差元特殊要求,常使用偏心楔,也有使用螺杆马达。

钻孔结构

ZK-3钻孔设计结构为:∅110mm开孔钻穿第四系表土层进入金顶山组砂质页岩2m下入∅108mm表层套管;∅91mm钻进至70m下入∅89mm技术套管隔离含水层表水系;再用∅77mm(NQ+²)继续钻进至设计孔深(1120m) [2]

偏斜工艺的选择

绳索取心同径偏斜允许的偏斜角度,受到如下因素的影响:钻具及岩心管总成的长度、刚度;钻具与孔壁间的间隙;岩心管与钻具间的问隙等。经反复计算及模拟演示,在内管总成设定为理论刚性状态的情况下,∅56mm内管长度3.3m,内管与 77mm钻杆环空间隙为5.5mm,在总成长度1m、钻杆弯曲度≥0.2°/m时,才能满足岩心管与总成顺利通过的要求。然而在进行地表试验中,钻杆弯曲度增大到0.25。/m时,岩心管与总成均能顺利通过,弯曲度再增加就有明显的阻塞感。NQ钻具钻杆与钻孔孔壁的间隙为5mm,则钻孔弯曲度应不大于钻杆弯曲度的2倍,即小于0.5°/m。

钢球支撑小径锥面钻头定位偏斜技术

钢球支撑小径锥面钻头定位偏斜的基本原理参见图1。

图1

图1

在∅78mm完整孔底放置一只∅22mm的钢球,用∅58mm的长锥面硬质合金钻头作前导向钻头,∅78mm变径导向钻头做扩孔钻头,两只钻头之间连接一根长2.8m的∅56 mm钻杆(∅56mm钻杆越长偏斜角度越小,钻杆越短偏斜角度越大,但必须保证初始弯曲度在其弹性变形范围内以免屈服变形折断而发生新的事故),进行造斜定位:即用锥面钻头将钢球挤压到一边孔壁,钻头受钢球反作用力而靠向另一边孔壁,操作钻机使∅58mm的长锥面硬质合金钻头冲击压迫孔底,使钻头尖部进入孔底形成可靠钻头定位点,待钻头越过钢球后钻进2.7m(保证钢球不要损伤后钻头),然后起钻换用常规∅56mm单管硬质合金钻具加深导斜孔段并打捞钢球(此步骤是为确保造斜一次成功,如果水泥的凝固强度大于或等于孔壁岩层的强度,此道工序可省略)。用∅78mm扩孔钻头加 8mm导向钻头导斜孔段扩到∅78mm。用NQ+²绳索取心钻具钻进,待出新孔后,完成造斜施工 [2]

总结

随着钻探工作量的增加和市场化竞争机制的形成以及工程利润的下滑,对工程事故处理的及时性、经济性,越来越得到各工程施工队伍和钻探工程业界重视。在加强钻探施工工艺优化的同时,一套简易完善的事故处置措施的实施,对降低施工成本,提高施工质量及效益是非常有益的 [3]

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