冻结造孔防斜保直实践与应用

黎耀斌

PracticeandApplicationofInclinePreventionandUprightGuaranteeofFreezePore-forming黎耀斌LIYao-bin（陕西省煤田地质局一三一队，韩城715400）（ShaanxiCoalfieldGeologyBureauBrigade131，Hancheng715400，China）

摘要院冻结造孔施工过程中，控制井斜靶域半径问题是冻结造孔的关键点。以陕西麟北煤业开发有限责任公司园子沟煤矿冻结造孔施工为例，本文着重分析冻结造孔施工中靶域半径控制及钻孔防斜保直、测斜、定向技术实践应用。

Abstract:Inthefreezepore-formingconstructionprocess,thecontroloftheradiusofinclinationtargetdomainiskeypointoffreezepore-forming.Takingthefreezepore-formingconstructionofYuanzigouCoalMineofShaanxiLinbeiCoalIndustryDevelopmentCo.,Ltd.asanexample,thispaperfocusesonanalyzingthecontrolofradiusofinclinationtargetdomaininfreezepore-formingconstructionandthepracticeapplicationofinclinepreventionanduprightguarantee,inclinemeasurementandtechnicalorientation.

关键词院冻结造孔；冲洗液；防斜；纠斜；定向Keywords:freezepore-forming；washingfluid；inclineprevention；inclinecorrection；orientation中图分类号院TD2文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）23-0134-021

工程概况园子沟煤矿位于陕西省宝鸡市麟游县西北部。采用立井开凿，年产600万吨，采用“三条立井”单一水平开拓全井田。井筒采用圆形断面，主井井筒直径8.20m，井口标高+1118.000m，井筒垂深596m；风井井筒直径7.50m，井口标高+1119.000m，井筒垂深596m；副井井筒直径9.20m，井口标高+1117.500m，井筒垂深621m。

井筒地层由老至新依次为：三叠系中统铜川组（T2t），侏罗系下统富县组（J1f）、中统延安组（J2y）、直罗组（J2z）、安定组（J2a），白垩系下统宜君组（K1y)、洛河组（K1l）、华池组（K1h），第四系全新统（Q4)地层。

园子沟煤矿主、副、风井三个井筒的冻结造孔工程，共设计钻孔169个，总工程量43327m。

2技术要求孔位：开孔孔位与设计孔位偏差不超过30mm。

孔径：孔径大于所下置冻结管管径10耀20mm。

孔深：下管深度必须达到设计要求，不得有负值。

钻孔测斜：为检查钻孔偏斜情况，要求每钻进30耀50m测斜一次，在易偏斜地层加密测斜次数，并每隔50m绘制钻孔实际偏斜方位图以指导施工。

钻孔质量要求：钻孔偏斜率不大于2译，防片帮孔终孔最大孔间距不大于2.5m，主孔终孔最大孔间距不大于2.9m。

3钻孔防斜技术3.1设备安装质量要求设备安装到孔位后，要认真仔细校正钻孔的中心位置，使转盘中心、钻孔中心和游动滑车提升中心成“三点一线”，然后对设备进行水平稳固安装，保证开孔垂直度和中心点。

3.2选择合理的钻具组合要选择井下专用钻具组合，开孔的粗径钻具同心度要高，增强钻具的稳定度和导向性，从而减小孔壁缝隙及下部钻具弯曲，避免斜孔。钻具组合：准190mm钻头+准159mm钻铤（3-5根）+准89mm钻杆+133mm方钻杆。

3.3钻具要求钻具质量达标；钻具连接后同心度要高，开孔所用的粗径钻具长度要求30-40m。

3.4严格控制钻进技术参数钻进时，依据进尺速度和钻孔柱状图把握钻层，换层钻进时调整钻压，当软层转变为硬层时适当降低钻压，钻进0.5m后恢复正常；当硬层转变为软层时适当减小压力，降低钻速。要掌握钻速和泵量。在砂层中钻进，钻速要快给进；在粘土层中钻进，钻速要慢给进；在基岩中钻进，要采用高钻压低钻速；在下钻接近孔底时慢放，不能使用墩钻，且孔底钻压是钻铤在孔内总重量的75%耀80%，使用悬吊钻进。

4测斜方法园子沟冻结造孔工程测斜方法为：0耀100m段使用光学对点器测斜（灯光测斜），100m以下井段使用JDT-VA型陀螺测斜仪测斜。

4.1灯光测斜0耀100m段，采用经纬仪及其配套设施进行。

4.2陀螺测斜100m以下井段测斜采用JDT-VA型陀螺仪测斜。正常钻进每30耀50m布置一个测点，并根据实际情况作适当的测点调整。在表土层和岩石的交界面要另外布置一个测点，且在容易偏斜地层增加测点。陀螺仪测斜同一点，必须上下复测，发现疑点要重新测量，确保测斜资料的可靠性。

5纠斜技术在园子沟冻结造孔工程中采用的是JDT-5A型陀螺定向仪配合5LZ146伊7.0型和5LZ130伊5.0型螺杆钻具定向纠偏。

5.1螺杆钻具的结构及工作原理螺杆钻具主要由南旁通阀、马达、万向轴和传动轴构成。南旁通阀在马达的上面，主要有阕体、阀芯、阀座、弹簧和滤套等部件，作用是在起下钻时，连接钻柱内外空间，保持内外压力平衡；马达是螺杆钻具的动力结构，它通过泥浆的冲刷，使转子在定子中偏心转动，把泥浆压力转化为机械能；万向轴主要是把马达传输出的偏心转动转化为定轴转动；传动轴的功能是把万向轴传输过来的运动传给下面的钻头。

螺杆钻具的工作原理就是把液体的压力能转化为转动的机械能，带动下面的钻工进行向钻孔偏斜的反方向造斜工作，实现纠斜打直。

5.2定向纠斜钻具组合准190mm钻头+螺杆钻具（5LZ146-7.0）+准159mm钻铤（1根）+准89mm钻杆+133mm方钻杆。

5.3螺杆钻具纠偏的影响因素地层、定向设计安装角、钻进参数等都会影响到螺杆钻具纠偏打效果。具体来说，定向精度决定纠偏成败，纠偏钻进时弯接头度数和钻进段长度都会影响纠偏效果。所以为了保证纠偏质量，要做到下面几点：淤钻孔测斜必须仔细精确，保证定向质量，并全面研究钻孔偏斜情况，提出相适应的定向方案或设计。于螺杆钻具的弯曲度进行严格的控制，一般来说，冻结造孔工程一般采用1毅，1.25毅，1.5毅的螺杆钻具进行纠偏工作。盂使用陀螺定向仪定向时，要按照规范要求操作，避免误差。榆严格控制钻进参数和定向长度，钻压控制在8000耀12000N，定向段长度4耀7m。虞严格进行纠偏后的测斜工作，根据测斜结果采用相应的稳斜钻具组合和钻进参数。稳斜钻进钻具组合是：椎190mm三牙轮钻头+椎159mm钻铤（1根）+椎89mm钻杆+立轴。

5.4螺杆纠斜钻进优点钻杆可以不转动，这样可以减少钻杆疲劳和磨损，减少钻杆折断事故，同时减少钻杆与孔壁摩擦造成的井径扩大、坍塌掉块及卡钻事故。对地层适应广；既可用于硬、坚硬的完整地层，也可用于破碎地层、第四系松软及中硬、软硬不均地层造斜。

5.5偏心楔造斜工具偏心楔定向纠斜钻进时，一次下楔的最大全弯曲角受楔顶角限制，如果偏斜孔段有急弯—“狗腿弯”，且难以实现同径纠斜。造斜一次耗钻时长，造斜和钻进效率低，造斜后的后续钻进困难大，一般不太实用。

5.6无楔机械式连续造斜工具可实现同径纠斜定向，造斜纠斜平稳无大“狗腿弯”，造斜纠斜强度在一定范围内可调，造斜纠斜弯曲度可以达到较大值，且效率高、配备器具少。

6冲洗液选择因冻结造孔钻探施工不取芯，且在孔直的情况下要保证工期快速钻进，所以钻进时岩粉颗粒较大，要求冲洗液悬浮和携带岩粉颗粒能力要强，具体配方为：1m3水+土粉10-15%+0.2%NaoH+0.8-1%CMC+（200PPM）PHP，其中PHP水解度为30%，冲洗液性能指标见表1。

7结束语井斜的纠斜方法还有人工垫塔法和移塔法，但是没有运用工器具效果明显。冻结造孔井斜的纠斜是钻井施工中的一大难题，在运用相关防斜打直技术时，要把地层、钻具组合、钻进参数等影响因素综合考虑，根据不同地区的具体情况，采用合理有效的防斜打直措施，提高钻进质量。

参考文献院[1]唐超民.冻结造孔法施工工艺浅谈[J].企业家天地,2007(08).[2]韩晓明,李晶岩,蔡永安.浅谈矿井建设中的冻结造孔法施工工艺[J].今日科苑,2009(18).[3]王宗金.浅谈冻结孔施工技术[J].西部探矿工程,2008(02).