煤矿井下施工钻孔偏斜原因分析和对策

煤矿井下施工钻孔偏斜原因分析和对策

刘大伟刘伟丁银磊

兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿

摘要：目前随着我们国家经济正在不断的发展，我国的煤矿钻探工作也正在不断的进步，但是在实际的井下工作过程当中，由于受到各种因素的影响，很有可能会出现各种各样的问题，在此篇文章当中就主要针对煤矿井下施工钻孔偏斜的原因进行一个分析以及就那个影音提出一些对策进行一个了解。

关键词：煤矿井下；钻孔偏斜；原因分析；对策

1.前言

在进行煤矿的钻探的过程当中，受到各种因素的影响，会导致钻孔偏斜，就会发生一些很大的一些问题，因此在使用过程当中就要针对煤矿井下施工钻孔偏斜的出现的原因做了一些分析，然后针对一些问题提出一些主要的解决措施。

2.煤矿井下施工钻孔偏斜的原因

钻孔的施工过程中的实际空间位置偏离设计空间位置，即偏离设计轴线，称之为钻孔偏斜或孔斜。

钻孔空间形态三要素：钻孔深度、钻孔的顶角（或倾角）及钻孔方位角决定了钻孔在地下空间的位置，这三个因素称钻孔空间形态三要素。

孔斜的条件：钻孔发生偏斜的根本原因是粗径钻具在孔内歪倒，其轴线偏离钻孔轴线。而能使其歪倒的条件主要是：孔壁间隙大，为它提供空间条件；同时还要有倾倒力矩为它提供歪倒动力，再就是一个固定的歪倒方向。

孔斜过大,会使整个钻孔偏离设计位置,内偏、外偏或使相邻孔间距较大,影响冻结效果和质量。在偏斜的钻孔内,钻柱易靠在井壁的一侧。旋转时发生严重摩擦,在孔斜突变段钻杆弯曲易使钻杆磨损和发生疲劳折断,也可能造成井壁坍塌或键槽卡钻等事故。会造成下冻结管或套管困难,同时下入的管材不易居中,这往往使冻结管受力不均匀,容易产生断管事故发生。

1、地质条件因素

(一)钻进在较松软的煤或岩层时,松软层越厚,越容易改变钻孔的方向。

(二)在软硬交替的岩石中钻进,可钻性不同的岩层会产生不同的钻进速度,从而改变钻头的钻进方向。

(三)在破碎较严重的岩层中钻进,钻具在钻进方向上不容易被控制,钻头容易改变方向。

(四)在砾石层中钻进,因砾石比较圆滑对钻头产生偏滑作用,形成不均衡的阻力,易改变钻头前进方向,钻孔最容易偏斜。

(五)在遇到溶蚀孔洞、大断裂带或老空洞等情况时,也会产生钻孔的偏斜。

2、施工技术条件因素

(一)在开孔钻进中,因钻孔方位、倾角校放的不是很准确。造成钻机立轴与钻孔不在同一条中心线上造成钻孔的偏斜。

(二)开孔时立轴内的钻杆过长,立轴筒磨损间隙较大,容易使立轴产生较大的摆动,直接影响钻头在孔底钻进时的稳定性。

(三)使用了弯曲的岩心管、接首、钻杆等,都会使钻具连接后不正,导致钻孔歪斜。

(四)在扩孔钻进中,因孔内各处的硬度、孔径大小不一致,钻头可在钻孔内左右移动,靠向孔内一侧,使受压弯曲的钻杆挠度加大,钻头轴线与钻孔的轴线不重合,不能和钻进方向保持一致。

3、钻机具的操作组合方法不当因素

(一)钻机、钻具的组合使用不当。不能根据钻孔岩性和使用钻机的特点合理配置钻机和组合钻具。

(二)钻进施工时,误操作或钻机加压过大,导致钻杆产生严重的弯曲。

(三)在松散或较破碎的煤层或岩层中钻进,使用的冲洗液量过大,会较严重地破坏孔壁,造成孔内局部的塌孔,至使孔径无故扩大。加压钻进时,钻杆有弯曲空间,钻孔易产生偏斜。

在煤矿钻探井下施工过程中，钻具与钻机是钻孔工作开展的最基本保证，在实际的钻孔工作中，要想保证其钻孔工作顺利开展，保证钻井机具选择的合理性，并应用正确的操作方法是非常必要的。在实际应用中，由于不能依据钻机具的特点，以及施工地点的岩性特点，合理配置钻机具组合及施工方法，很容易引发钻孔偏斜的问题。另一方面，如果钻机的加压过大，或者是出现误操作，都很容易引发钻杆出现较严重的弯曲；如果钻进工作是在比较破碎或者是比较松散的岩层中开展，所应用的冲洗液量过大，就会导致孔壁的严重破坏，导致孔中出现局部的塌孔，会引发孔径的扩大，再进行加压钻进时，由于钻杆具有弯曲的空间，就容易导致出现钻孔的偏斜。

3.煤矿井下施工钻孔偏斜的解决方案

由上文中的分析可知，在开展煤矿钻探井下施工钻孔的过程中，由于受到地质条件、施工技术条件及机具条件等各方面因素的影响，很容易引发钻孔偏斜的问题，对整个井下施工的正常开展具有较大影响，在现有基础上，积极采取有效的防止钻孔偏斜的措施，提升钻孔的施工质量是非常必要的，下面就结合钻孔偏孔的原因，对相关的预防与处理措施予以简单分析探讨。

1、钻孔偏斜的预防措施

首先在开展钻孔施工之前，要能够保证钻机安装的稳固，保证其钻孔中心与立轴中心处于同一条直线上，并要严格依据设计要求中的倾角开孔、钻孔方位等开展施工，如果相关条件满足，可以在打好施工钻场的水泥基础地坪之后，下好钻机固定螺丝，并要在施工过程中打好固定地锚或者是压车柱，防止在施工过程中由于钻机的移动导致钻孔偏斜。钻孔过程中，应该尽量的应用满眼组合钻具，以便于钻具施工保持在孔中的中心位置，防止其偏移。

必须要能够保证孔口管的牢固性，整个开孔钻进的过程中，要对立轴上钻杆的长度予以合理控制，其长度不宜过长，否则会导致钻进过程中出现立轴的上下摆动幅度过大。

钻孔过程中应用到的所有钻具与钻机，都应该认真检查，选择正规厂家的产品，一旦发现有钻具上存在严重的磨损与弯曲现象，应该及时的予以更换，防止其对钻孔施工产生严重影响。

在钻进施工的过程中，应该做好钻压的调整工作，为了防止出现钻杆打弯，不能过量的加压，在出现岩层由硬变软或者是由软变硬的情况时，或者是出现岩层的破碎与完整的过渡时，应该减小钻进压力，并要控制好冲洗液的流量。

2、钻孔偏斜的处理对策

对于钻井施工过程中，钻孔偏斜的问题，常用的处理对策有：（1）扩孔纠偏法，该方法适用于浅孔中出现了比较严重的偏斜的情况下，可以应用加长的粗径钻具，所应用的钻具的直径最少要比原钻具大一倍，将其从孔口管底部的位置进行扩充，对钻孔的方向进行纠正。（2）组合钻具法，对于深度比较大的钻孔，为了有效避免其钻孔过程中出现偏斜，可以应用满眼组合钻具或者是钟摆纠偏组合钻具，以便于钻具始终在孔中处于居中的位置中，能够促使整个钻具满足刚、直、满、防拍那些的基本要求。（3）加长粗径钻具控制法，通常情况下，为了能够起到很好的纠偏作用，加长之后的粗径钻具的长度应该不小于原有钻具的二倍，对粗径钻具实施加长处理之后，会增大孔壁对于整个粗径钻具依据原有方向继续钻井的控制力，从而起到良好的控制钻孔偏斜的目的。（4）岩芯管慢速开孔法，在钻孔施工的过程中，想要保证施工钻孔具有良好的施工精度，并保证钻孔不出现偏斜，就需要在开孔施工的过程中，应用岩芯管慢速开孔，每钻进0.5毫米，就需要应用仪器对钻孔的倾角及方向进行校对，一旦发现问题，要及时予以矫正，一直到孔中能够加上导向的钻具为止。

4.结束语

根据这篇文章当中对于煤矿井下施工钻孔偏斜原因分析和对策的提出，可以看出目前的煤矿井下施工钻孔偏斜发生的原因有很多，但是通过这些对策的提出，能够更好的解决目前这些问题，促进我国煤矿产业的发展。

参考文献：

[1]李旭东.煤矿井下施工钻孔偏斜原因分析和对策[J].煤炭技术,2012(6).

[2]程龙艺,胡荣杰,李张鹏.井下钻孔精准施工保障技术[J].安徽科技,2013(1).