山东省鲁北地质工程勘察院 山东省德州市 253015
摘要：钻探孔垂直与否是实现钻孔能够顺利完成相关的技术问题，达到优化标准的重要体现。面临钻进过程中经常出现的偏孔问题及处理措施进行探讨，为出现偏孔提供经验。
关键词：钻孔偏孔 相关问题 处理措施
1、概况
随着中国大陆科学钻探工程项目的开展，对钻探技术质量提出了更高更好的要求，特别是提出在钻进过程中对井眼轨道垂直度控制的要求。在科学钻探过程中，保证钻孔基本垂直，是钻探能顺利实现更高更好的先决条件。但在实际钻进过程中，由于人为因素、岩层的高硬度、高陡斜、强研磨性等因素，钻进时极易发生钻孔弯曲，因而防止钻孔弯曲，保持垂直钻进就成为钻探技术质量的一个技术性关键点。因此，控制偏孔钻进对钻探工程具有重要意义。
2、导致偏孔的主要原因
2.1机械安装不稳：钻机安装支撑不稳是钻探工程经常出现的一种导致钻进过程中出现偏斜孔的最基本现象，主要体现在机械设备安装不仔细、各环节固定性差而造成钻进过程中出现偏孔。
2.2地面支撑选择不当：在钻进过程中由于地面选择在软弱土层、疏松回填层、倾斜地面、外加机械振动等不利条件，导致钻探机械摆放区域四只或者一只底座发生不均匀沉降的现象，从而出现偏孔。
2.3钻杆弯曲：钻杆不垂直造成偏斜，应该校正钻杆，保持垂直。钻进中压力过大会使钻杆发生弯曲现象，遇到硬质岩类时钻杆钻进过程中可能发生钻杆扭曲造成钻杆偏斜，导致偏孔。
2.4卡钻偏移：粘性土、松软砂土、全风化基岩体中，孔身段由直径小于孔径的硬质圆砾土、卵石、基岩由挤出、塌落形成阻碍钻进过程的现象，当钻头钻至卡孔处，钻杆上部发生偏移的方向正好是物质卡孔方向，继续钻进钻孔发生偏孔现象。
2.5地质构造
斜坡：斜坡面上腹土体为粘性土，下腹土体为硬质岩体，钻进过程中，当钻头钻至粘性土与硬质岩类交界处时，在下腹硬质岩较高面与粘性土较低面作用力不均匀的情况下，钻头只能够往作用力较小的粘性土较低面钻进，从而导致偏孔；
断层：断层主要发生在岩类中，一般情况是倾斜的，断层产生的裂缝在地下水长期的侵蚀作用下，正断层岩石在有可能不接触地下水侵蚀情况下，正断层岩石的硬度相对较高，逆断层岩石在接触地下水侵蚀情况下，逆断层岩石的硬度相对较低，当钻头钻至有地下水侵蚀逆断层岩体时，钻头会在不均匀作用力下发生偏孔现象；
岩溶：发生偏孔现象是在钻头钻至溶洞基岩底部不规则岩面上时，钻头与岩石是不完全接触的，导致钻头在不完全接触及压力不均的作用下往不受力的悬空面钻进，从而发生偏孔现象。
2.6孔底残留硬质岩类：当有硬质岩类物质残留在孔底部时，钻具自身重量较小，残留物质面积大于钻头的情况下，钻头与残留物质相接触时，残留物在支撑作用力下挤压钻头至相反方向继续钻机时，钻孔会发生偏孔现象。
2.7测量误差：在硬度较强的粘性土体、岩体中进行施钻时，孔身不易发生缩孔、变形现象，有效的利用钻杆进行钻孔垂直测量，在按照正常的下杆方法将钻杆沿孔底下放，当未达到孔底、钻杆无法下沉情况下，说明有偏孔现象。
2.8操作偏孔：在软土中钻进，钻速过快，孔径就不断变大，易发生偏孔现象。
2.9泥浆护壁不均：不均匀的钻孔泥浆护壁与岩土体粘聚力有所不同，泥浆较薄面比泥浆较厚面的粘聚力小，当钻进至不均匀泥浆护壁段时，较薄面先被钻穿，较厚面泥浆仍就粘聚在岩土体上，在作用力下继续钻进会导致偏孔。
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3、控制偏孔的处理措施
3.1机械安装不稳：整个机体的每个环节必须牢固，在开钻前必须检查钻齿与钻牙盖是否扣紧，必要情况下，在几钻机基座四脚处安装地锚，使其保证钻探整个机体稳固性增强。当钻机正确水平放置时，发生偏孔率质量降低。
3.2地面支撑选择不当：当地表是岩石时，只要将地表整平，钻机直接放置不会产生地面不均匀沉降现象，当地表是回填土、软土体、全风化基岩体时，如钻进过程中水泥浆或者可湿液体侵湿钻机底座土体时发生软化现象，造成机体整体或局部下沉，所以在选择钻机机体摆放岩土体区域时，必须进行必要的加固，比如增加钻机底座的受力面积，材料选择宽、厚、硬质水泥板，宽、厚的钢板、钢管，宽、厚、韧性较高的木质板，或者开挖至相对较硬的土层当作钻机机体支撑受力层等等手段时，均可以缓解由地面支撑选择不当而造成的机体不均匀下沉现象，钻进时减少偏孔率。
3.3钻杆弯曲：在钻探之前，所有钻具必须按照国家标准进行校核使用，钻杆的校正可以用锤掉法校正，将钻杆垂直放置，吊锤从钻杆顶端吊起，观察钻杆是否与吊锤线平行；水银水平器水平放置校正，将钻杆水平放置，水平器水平放置在钻杆中央使其水平器两端的水平测管与钻杆保持相当距离，且保证水平器水泡居中为止，观测钻杆是否发生弯曲，以上均属于校正钻杆的直接手段，可避免钻杆弯曲发生偏孔。
3.4卡钻偏移：当卡钻时，清除物质最好的办法是采用硬质金刚钻头低速高压、上下正循环操作方式将物质挤压至周围土体中，或者使用牙轮钻头以低压高速、正旋转方式磨碎物质，使其孔身无障碍物，实现无偏孔现象。
3.5地质构造
斜坡：钻头钻至粘性土与硬质岩类交界处时，由于岩性力学的差异，专业操作人员会明显感觉岩性施加压力不同、发出摩擦声，然后采用硬质金刚钻头低速高压、上下回转循环将交接处基岩进行垂直校正，达到减小继续钻进带来的偏孔程度。
断层：断层裂缝偏孔使用硬质金刚钻头低速高压、上下回转循环钻进、减小上部机械振动方式，或者使用牙轮钻头以低压高速、正旋转方式磨碎物质，确保逆断层在作用力下垂直钻进，实现减少偏孔程度。
岩溶：当岩溶体积不大时，可采用水泥浆灌满溶洞，待岩体与水泥浆胶结为一体，然后施工钻进，即可避免出现偏孔现象；当岩溶体积较大时，采用硬质金刚钻头低速高压、上下回转循环将不完整接触面垂直钻进，减小偏孔率。
3.6孔底残留硬质岩类：当无法用岩芯管取出孔低残留物质时，采用牙轮钻头低速高压、正循环钻进将残留物质磨碎，然后使用稠度大的泥浆液将残留物质从孔低清至孔口，保证无障碍物钻进。
3.7测量误差：当发生偏孔后，调整钻机沿孔位采用高压低速、上下回转循环钻进方法，待钻至偏孔位置时来回循环钻进，使其钻孔呈垂直状态，然后采用吊杆放置孔低是否达到要求。
3.8操作偏孔：机械操作人员必须经过专业培训，真正领会偏孔带来的直接后果，操作不当与地层软硬、钻速快慢、机械安装稳固、场地环境、特殊地质构造等因素有关，只有真正做到随遇策划、熟练控制的能力，才能够更有效的避免偏孔发生。
3.9泥浆护壁不均：分阶段进行泥浆护壁、稠度不等的泥浆护壁会产生护壁厚度不等，所以采用一次性、同等性质泥浆液护壁可以避免护壁不均匀，同时钻头接触面、受力面均匀，不致偏孔现象。
4、结语
虽然影响钻孔偏孔的因素较多，但是只要在施工过程中根据施工工艺，机具设备及岩土体的不同条件，认真分析、研究、采取有效合理的控制措施，加强施工过程的检测，完全可以减少或者避免钻井过程中偏孔，争取达到实现提高钻探质量的要求，愿偏孔技术经验的获 取能够有效的帮助钻探技术不够完善的机构和个人。
参考文献
[1]《简明岩土工程勘察设计手册》，北京：中国建筑工业出版社，
[2]《建筑工程地质勘探与取样技术规程》，北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2012
[3]《地质岩心钻探规程》，北京:中国地质科学院勘探技术研究所，2009
[4]《工程地质手册》第四版，北京:中国建筑工业出版杜，2007.02
论文作者:夏昌智,王立宝,邓荣庆
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：钻杆论文; 钻头论文; 钻孔论文; 现象论文; 断层论文; 泥浆论文; 钻机论文; 《基层建设》2018年第13期论文;