强导斜地层勘查中受控定向钻探的应用研究

2018-01-30周星昊

世界有色金属 2018年14期

周星昊

（郑州祥隆地质工程有限公司，河南郑州 452370）

随着我国科技技术发展速度的不断提升，其中受控定向钻探技术，作为钻探工程施工中的一种比较先进的施工技术，在实际的运用过程中具有比较强的技术性，在当前我国各种地质勘测以及矿产的勘查工作当中，具有非常广泛的应用。针对我国某地区在一处矿区范围内，进行强导斜地层勘查钻孔施工中存在的疑难问题，有效开展了“受控定向钻探在强导斜地层勘测中的运用分析”，并且这一施工方式已经初步取得了明显的成果，对提升工程施工质量和施工效率起到了重要保障[1]。

1 工程概况

在受控定向钻探技术的实施过程当中，对我国某地区的铅锌矿区进行了有效实验，该矿区所在的区域铅锌银等金属含量比较丰富，在对该地质条件进行勘测过程中发现了矿源地之一。该矿区所在的区域范围主要是以钙质岩石为主要的构成类型，并且其中还夹杂着大理石层，岩石类型的级别在7～8级之间，通过我国地质调查局在天津地质调查院中正式立项处理，位于我国某省市的地质调查院来进行地质的调查工作。在施工过程中，设置出ZK2701的定向钻探孔，并且在深孔的设置深度上为360m，开孔角为10°，方位角为320°，在勘探过程中采用的是XY-5型的一整套岩心钻探施工设备。在正式开始钻探工作的时候，由于地层产生明显的倾斜，甚至在5～10m深处的部分，倾斜角的大小为1°，造成了在该勘测孔上无法依照正常的顶角和方位角来进行钻进，同时也很难设置出钻孔的深度以及层矿部分，在连续性开孔3次之后，其中在报废钻孔深度达到了400m之后，再进行连续的打孔3次，将勘测孔深度进展到400m之后，在第4个新开孔中对受控定向钻探技术加以运用。

2 受控定向钻探技术运用

在对受控定向钻探技术的有效运用过程中，在我国该地区的固体矿产区域的地质勘测过程中首次进行使用。结合了工程勘测的具体状况分析，重点运用的是YL-65型号的螺杆钻和与其配套的DG-38型号的单点定向测量仪。

2.1 螺杆钻定向仪的主体结构与特点

在YL-65型号的螺杆钻属于一种井下动力钻具，在实际的探测过程中主要通过旁通阀、发动机、传动链条以及万向轴等构件所构成。依据泥浆泵的整体压力与流量的推动，在泥浆泵中的钻井液，通过钻杆进入到了旁通阀驱动螺杆上，在发动机的进出口部分形成了一种稳定的压力差，并且通过发动机内部的转子旋转，将扭矩和转速通过万向轴与转动轴传递给钻头。

在DG-38型的单点定向仪，主要是通过井下仪器、绞车以及地面显示仪表这三个主要部分所构成。在井下一起上方面主要是根据偏心锤的工作原理设计而成，并且在上半部分的整体结构上，采用的是从上到下的横向轴承以及轴向钢球进行传动，在框架的一边安装偏心重锤。在探测管道产生倾斜的问题的时候，其中偏心块就会因为自重问题而朝着另外一边偏移，通过对这种性质比较特殊的框架的运用，在整体结构的内侧和外侧表面上，安装一个对应的绝缘环，并且在上面固定一种导电性能比较优良的金属丝来作为一种接触式开关，在偏心块处于最下边的通过最低点的时候，两边的连接线被正式接通，在离开该点的时候，两端的连接线断开，在通往地面仪表上产生的位置信号。

2.2 操作和计算方式

在造斜钻深入到孔底之后，进行仪器和人井的下放，在斜口管自动进行坐入以及定位的时候，通过通过人工转动钻杆的方式，在斜面上朝着方位以及设计的方向记性钻进，并且充分保证处于完全的吻合状态，在地面的仪表上面发出相应的信号，则说明了钻孔在方位上已经处于设计的位置之上，此时可以有效的拧紧和翻转，并且启动钻具之后进行定向上的钻进施工。

在计算的方式上导斜的工具与方向线，在中心点上存在不重合的现象，为了充分保证中心点不存在重合的问题，在定向线的中心位置进行角度调整。测量装合差是在定向接头外部边缘部分进行标注，同时向定向中心线上进行划分，将到斜线工具在母线上的位置，放置在定向接头的外部，要是这两个相线不重合的时候，则说明判断的值存在偏差，从定向接头的上端来进行观察，通过工具上方的顺时针方向，到中心点上的负值进行分析，其中存在比较明显的工具滞后性，并且在后者的测量准确度上还是存在一定的偏差。

在进行钻进工作过程当中，在钻孔的内部所承受的螺杆，在工作过程中产生反方向上的扭矩，并且在扭矩所产生的一个反向扭矩角上进行测量，使得在定向的母线上发生了严重的偏转问题，有效转变了钻进的整体方位。

2.3 纠斜过程中使用的重要技术措施

在施工现场配备一种性能优良的组合式的钻孔测量仪，分别由2个JXD以及两个JXL所构成。在测量钻孔顶端的小未交上，以JXD测量为主要的形势，其中4个仪器可以有效实现两个不同类型仪器相互之间的有效监测，在监测的结构上作为钻孔造斜的主要依据。

在螺杆的位置方面，对螺杆提供动力输出的主要是依靠水泵中的压力以及流量的大小，为了充分保证螺杆可以正常的工作，使用两台BW-200类型的泥浆泵进行联合性使用，并且还需要保证泵量达到180一250L/min,工作压力达到3.2MPa。在标记好了定位孔之后，进行纠斜处理之前，需要在孔口上使用红漆进行准确的标记，充分杜绝钻具产生转动的不良情况，同时在每次的纠斜工作之前，需要检查其中岩心的具体工作状况，尽可能的选择岩石比较软质的孔段材料，通过这种方式有效的延长了钻杆的实际使用寿命，并且还获得了比较理想化的纠斜效果。