摘 要：为了能够保证施工设备的正确安装的同时，确定合理的钻具结构。通过对造成钻探工程施工中钻孔弯曲的地质、技术和工艺等因素的分析，阐述了产生偏斜的原因及预防措施，并对采取的纠正方法进行了详细的说明。
关键词：
钻探工程；钻孔弯曲；影响因素；预防措施；纠正方法
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：1672-3198（2013）19-0180-02
1 引言
钻孔弯曲往往会使钻探工程造成水文钻探中深井泵无法下入、钻具在孔内弯曲变形、打丢矿体、遗漏断层、升降钻具困难到达钻孔、钻杆折断事故增多中等不良后果。而且钻孔弯曲是无法避免的，但是，只要采取适当的措施就能够做到把钻孔弯曲程度控制在施工设计范围之内。因此，必须要充分认识钻孔弯曲的原因和钻孔弯曲规律，并按预知的弯曲规律钻进到预期的空间位置，使设计的钻孔与钻孔弯曲的规律相适应，此外，为了保证钻进顺利进行，如果在设计钻孔时遇到孔斜的特殊地层或自然条件，应在提前做好准备预防措施的前提下进行设计和施工。只有这样做才能做到预防钻孔弯曲并尽量避免钻孔弯曲的产生。钻探施工中还有可能因受自然因素和技术因素的不定性的影响使得钻孔轨迹往往偏离设计轨迹，产生钻孔弯曲。
2 钻孔弯曲的原因
地质、技术和工艺三类因素是造成钻孔弯曲条件的原因。自转和公转运动是钻杆柱一般情况下同时进行的主要运动，在钻进过程中，围绕钻孔轴线转动，使钻头在不同的时刻朝着不同的方向钻进。产生弯曲的原因之一可能由于钻杆柱在钻具倾斜面稳定在某一方向时会只作自转而不作公转运动，使钻具轴线偏离钻孔轴线。另外当存在孔壁间隙和使钻具弯曲的力时即使钻具倾斜面方向稳定，钻具也会向着倾斜面钻进，产生钻孔弯曲。
（1）地质因素：地质因素是客观存在无法避免的，主要是岩石的构造特征和岩层的软硬相兼性影响着钻孔的弯曲。因此只能通过工艺技术措施来减弱它的促斜作用。岩石本身具有层理、片理等构造特征造成钻头易沿岩层倾斜方向钻进，从而导致了岩石的破碎效率不高，当钻头在倾斜岩层中钻进时，钻孔极易产生垂直于层面的弯曲。钻孔由硬岩层进入软岩层时，基本保持着原来的方向钻进。这主要是因为尽管钻具有偏离层面垂线方向的趋势，但由于上方孔壁岩性较硬，限制钻具偏倒使钻头。但是钻孔从软岩层进入硬岩层，由于软、硬部分抗破碎能力的不同，以锐角穿过软硬交替的岩层界面时，使钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲。
（2）技术因素：这些因素会对钻孔工作产生严重的影响，但是一般可以采取相应措施进行避免大部分具有人为的性质技术因素，开孔施工前产生钻孔弯曲的原因主要包括：立轴不铅垂，未下孔1：3管或孔口管方向不合要求，钻机基础不平等。钻具的结构和尺寸不合理是造成钻进过程中的钻孔弯曲的技术原因。为了保证排除岩屑冲洗液畅通，现行地钻进方法中，钻头直径往往大于钻杆柱直径。同时，孔壁与钻具之间的空隙必然存在，主要原因是钻头在钻进过程中不可避免产生一定程度的扩壁。钻具弯曲的力也是客观存在的，钻杆柱为一细长柔性杆件，在压力的作用下轴向压力将沿弯曲钻杆产生水平分力导致钻杆柱将产生弯曲变形，所以即使孔壁间隙不大也会使钻孔产生较大的弯曲，而且钻具越长在轴向压力作用下越易被压弯。
（3）工艺因素：钻进方法和钻进规程参数是影响钻孔弯曲的主要工艺因素。产生不同的破碎机理及孔壁间隙主要是因为采取了不同的钻进方法。钢粒钻进时产生的钻孔弯曲程度最大。硬质合金钻进时一般钻孔弯曲程度中等。金刚石钻钻孔弯曲最小。钻进规程参数在钻具刚度足够时是影响钻孔弯曲的重要因素。钻具只围绕自身轴线自转而不作公转会导致倾斜面有固定方向，从而导致钻孔弯曲。钻压过大会使得钻具与孔壁摩擦阻力增加，导致钻杆柱甚至钻具弯曲，使钻头紧靠孔壁一侧。如果转速过低，钻进中冲洗液量使用过大，钻具与孔壁长时间研磨，会扩大孔壁间隙。在较软的岩层中，会冲刷、破坏孔壁，扩大孔壁间隙。同样如果转速过高，也会导致孔壁间隙增加，其主要原因是由钻杆柱回转离心力增大，导致的钻具的横向振动和扩壁作用的加剧。由此可见，造成钻孔弯曲的因素包括了钻压、转速、冲洗液量等钻进规程参数的选择不当。
3 孔预防方法
造斜力和降斜力二者之间的平衡造成了一个钻孔的孔斜变化。为了减小钻头上的造斜并起到控制孔斜的作用，可以采取有力的防斜钻具，使孔斜不超一定的允许范围，允许加大钻压提高钻速。为了能够取得预期的效果在特定钻孔条件下采取有效钻进技术措施与操作技术的同时需要掌握井下地层变化规律。
4 钻孔精心制定组织设计
为了能够实现优质高产的目的。设计必须要在掌握了矿区内地质综合井检资料地质倾角规律的基础上进行，保证钻孔的施工能够满足要求和适合地质情况。（1）有关控制办法及技术操作规程的制定过程中应依据地质综合井检资料。（2）做好钻具组合、钻井液参数、钻头及钻进参数的设计，根据钻孔要求做好设备选型，作业期间所受最大负荷不得超过钻机额定负荷能力的80%。（3）做好钻孔发生偏斜时的措施。为了能够进一步指导钻进工作，必须按要求及时分析研究、测斜、作图。
检修好机械设备，保证钻机运转正常，钻机在载荷下不偏离，不晃动；设备安装做到平衡正确。确保设备、安装、开孔质量。（1）钻场要确保满足使用厚度并且地基经过夯实保证其坚实平整；（2）钻机安装必须保证天车、游车和转盘中心三点在一条铅垂线上并且机器水平、稳固。（3）把好开孔关是防斜的基础，所以应做到：开孔前，认真对钻机找平找正；选用调直的四方钻杆，采用高转速，小压力钻进，并保证开孔时使天车，方钻杆、孔位在同一垂线上选用的钻铤、钻具要直。严格按设计要求对转盘找平找正。全面钻进时要使翼片对称以减少泵量，使用合金钻头以轻压慢转钻进，在软地质层钻进时，改善冲洗液性能。应加钻铤和导向使得两翼或多翼全面钻头。
5 孔钻具要求
目前根据钻孔钻进所用的管材条件，为了能够尽可能减小下部钻柱与孔壁的间隙，宜选用直径大、刚性大的钻铤。为了使回转时的稳定性增加，所用钻杆、岩心管要笔直，连接后要同心。为了增强钻具的导向性能，钻具结构符合：岩心管最好采用高频表面淬火厚壁无缝钢管，可用莱利特合金补强以增加耐磨性；一般粗径钻具长为7～10m左右为宜。为了改善整套钻具的工作条件可以采用钻铤加压使得粗径钻具有一定重量。
6 孔采用合理的钻进方法和钻进工艺
正确地根据地层特点如坚硬的地层可使用镶齿钻头钻进行选择钻进方法进行钻进。钻进以减少钻孔弯曲。钻杆与岩心管的选择应正确的与钻配合同时必须考虑回转钻进中的弹性振动对钻孔的影响。选择合理的钻具组合搭配：为了能够减轻对钻头的俯冲压力，一般深度大于500m的钻孔具有伸缩性增大直径较细的钻杆柔性增强的特点，所产生的俯冲压力也大，可以减小钻具的伸缩性。根据岩层的研磨性、软硬、破碎性、抗压能力等选择，在不同的岩层水量、转速，合理采用进尺速度，确定钻进技术合理的参数及操作技术。，根据换层时钻孔弯曲的一般规律，轴心压力要适当减轻主要是因为当岩石换层时，在岩层由软变硬时钻孔最容易弯曲此时转数也应适当降低为正常钻进压力的三分之二，当岩层由硬变软时，应适当加长粗径，钻具轴心压力也要适当降低为正常给进钻压的三分之一。在钻进松散地层或破碎带时，要加长粗径钻具，采用优质泥浆，并严格控制冲洗液量，以保护孔壁，使孔径不致过大。利用新工艺，新技术，采用综合手段，选择更新的钻探工艺，控制钻孔弯曲，使钻孔按照设计方案和路线行进。
7 结束语
钻探施工过程中，为了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，尽可能将钻孔控制在允许偏斜的范围内。需要对该地域施工情况进行系统研究和具体分析。以了解该区地层因素，配合相应的钻探技术、工艺措施，尽量减少地层因素对钻孔的弯曲影响。从而实现设计钻孔所要求的地质目的同时又能符合煤田钻探工程规范、规程的要求。
参考文献
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