在冻结造孔工程中防斜、纠斜之探索

葛士友

摘要：几年来，我队的冻结造孔工程相继施工了淮南顾桥矿、朱集矿，山东郓城矿、梁山杨营矿、梁宝寺一号井、二号井，河南许昌泉店矿、赵固二矿、新河矿等，后来又移师山西、内蒙等地。冻结造孔工程，我在防斜、纠斜方面积累了相当丰富的经验。矿井建设通常采用立井开拓方式，其新生界冲积层一般采用冻结法施工，冻结法施工的第一步就是冻结造孔，冻结钻孔深度根据冲积层和风化带厚度决定。为满足冻结设计交圈要求，因此，在施工中要严格控制钻孔偏斜，则需做好钻孔的防斜与纠斜工作。

关键词：矿井施工;冻结造孔;钻孔防斜 ;钻孔纠斜

一、钻孔防斜：

1.确保设备的安装质量，移至孔位后对钻机认真找正，安装稳固、周正，使转盘中心、钻孔中心和游动滑车提升中心“三点一线”，确保开孔垂直度把好开孔关;

2.开孔使用的粗径钻具要直，正确选择钻具组合，增强钻具的导向性和稳定性，减小孔壁间隙，减小下部钻具弯曲。

3.不得使用弯曲、变形的钻具，钻具连接后同心度要好。粗径钻具应有足够的长度。

4.钻进中要精心操作，根据进尺速度和钻孔柱状图准确判层，换层钻进时要合理使用压力，软变硬时，降低钻压，待钻进0.5m后再恢复到该地层应使用的正常压力;当硬变软时，适当减小压力，降低转速。

钻进时给压均匀，并根据地层情况合理掌握钻压、转速和泵量。砂层中转速快给进，粘土层中转速慢给进，防止快进时泥包钻头;基岩应高钻压低转速。控制孔底钻压为钻铤在孔内总重量的75—80%，采用悬吊钻进。

下钻接近孔底时，要慢放，严禁墩钻，用新钻头时应轻压慢转30分钟后，再逐步加大钻压正常钻进。

二、钻孔纠斜：

钻孔偏斜必须遵循“以防为主，纠偏为辅”的方针，加强施工人员的责任心，并严格按有关技术要求施工，加强技术监督的力度，杜绝蛮干行为。施工时，工程技术人员应充分研究易偏地层，分析易偏原因，找到适合该地区施工的防偏方法和纠偏措施，及时指导施工人员防偏纠偏。

（一）传统方法“垫、移、扫、扩”

1.扫孔纠偏法：

一般在粘土层中发生孔偏，可利用原有钻具，更换三翼钻头或多翼钻头进行扫孔纠偏。这种方法是从喷嘴出来的泥浆直接冲刷翼层外刃与孔壁接触的地方，可使钻头的翼片，特别是底外刃不产生泥包现象，始终保持锋利状态，便于和孔壁接触扫出新的台阶把孔纠直。

2.扩孔纠偏法：

使用原有钻具，换用比原来钻头大的钻头扩大孔经，钻至原深度时更换原钻头，开钻前应将钻具吊离孔底约1m左右，然后慢速给进开出一个新孔，当钻进2m，钻孔已修直后，再转入正常钻进。

3.垫、移钻塔法：

出现孔斜时，采用垫架子、移架子是一种行之有效的方法。发现孔斜时，应先采用垫架子方法，如行不通时，应采用移架子法。推架子时应不起钻具，把架子朝孔斜方位上的方向移，要做到快速、稳妥。实际原理就是利用上部孔段较直，控制底部孔斜。但必须保证孔口孔位不超规定。

（二）采用井下动力钻具（螺杆）作定向纠偏。螺杆钻纠偏是冻结造孔中最为有效的纠偏方法

1.螺杆钻具的结构及工作原理

①螺杆钻具的工作原理

螺杆钻具是一种将液体的压力能转化为转动的机械能的容积式井下动力钻具。螺杆钻具接在钻头的上面，高压泥浆流经螺杆钻具的马达时，产生扭矩，驱动马达的转子转动，从而带动下面的钻头工作向钻孔偏斜的反方向造斜，来达到纠偏目的。

②螺杆钻具的结构及其作用

螺杆钻具主要由旁通阀、马达、万向轴、传动轴四部分组成。

旁通阀设置在马达的上部，由阀体、阀芯、阀座、弹簧和滤套组成。它的作用是起下钻时连通钻柱内外空间，以保持内外压力平衡。马达是螺杆钻具的动力结构，在泥浆的作用下，转子在定子中作偏心转动，把泥浆的压力能转化为转动的机械能。万向轴的作用是将马达传出的偏心转动转化为定轴转动。传动轴的作用是将万向轴传来的运动传给下面的钻头。

螺杆钻纠偏的成败与地层、陀螺仪提供的数据参数、定向设计安装角和纠偏钻进设计段长以及纠偏后的钻进参数有关。其中：定向的精度直接决定着纠偏的成败;纠偏钻进时弯接头的度数以及钻进的段长，直接影响着纠偏的效果;纠偏后的钻具组合及钻进参数也会对纠偏效果产生较大的影响。为取得较为理想的纠偏效果，应做好以下工作：

a.定向前應对钻孔进行精确测斜，以便精确定向

b.认真分析钻孔的偏斜情况，做出正确的定向方案。

c.选择合适的弯度的螺杆钻具，以往工程配备1.00、1.250、1.50等多种弯度的螺杆钻具供纠偏时选择。近年来，我单位冻结造孔施工中广泛使用5LZ120D型螺杆钻具。

d.采用陀螺定向仪定向时，工程技术人员在操作过程中要细心，把人为误差减小到最低限度。

e.纠偏钻进。钻压一般取8000～12000N;钻进段长一般为4～7m，具体据钻孔的偏斜情况及螺杆弯接头的度数而定。

f.纠偏后要及时进行测斜，根据测斜情况决定其钻具组合与钻进参数。当纠偏后的方位正确，顶角较小时，则用短钻铤加压钻进（钻压一般取12000～16000N）;当纠偏后的方位正确，顶角较大时，则用长钻铤轻压钻进（钻压一般取4000～6000N）;当纠偏后的方位正确，顶角较理想时，则用长钻铤正常钻压钻进（钻压一般取8000～10000N）。

g.定向纠偏的钻具组合：

钻头——螺杆钻具——钻铤——钻杆——立轴。

2.螺杆钻具的纠斜成果

例一：山东梁山杨营矿主井N3号孔