垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法的製作方法
2023-09-15 02:27:30
專利名稱：：垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法的製作方法
技術領域：
：本發明涉及垂直孔鑽探
技術領域：
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背景技術：
：目前糾偏技術主要採用螺杆鑽具進行糾斜，螺杆鑽具是一種以鑽井液為動力，把井液的壓力轉變為井下鑽具的動力，從而實現鑽井作業。這種方法對鑽井液的壓力和流量有很高的要求，如果鑽孔孔徑小的話井液壓力所產生的動力就達不到鑽進所需的動力。目前常用的螺杆鑽具直徑大多在100mm以上，對於鑽進直徑小於100mm的鑽孔糾偏難以控制。由於小口徑鑽探的鑽探精度低，對於探礦鑽孔難以準確地圈定出礦的位置、規模及提供精確的礦產儲量。對於帷幕注漿孔，不能準確地計算出注漿孔的漿液擴散半徑，故帷幕注漿效果較差。故影響了探礦鑽孔的經濟效益及經濟效益。
發明內容本發明的目的是提供一種垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法，其方法簡便，準確性高；它可以很好地控制鑽孔的偏斜範圍，可使鑽孔的鑽進軌跡重新回到設計範圍內，不受鑽井液水壓和流速的影響，提高小口徑鑽探的鑽探精度；對於探礦鑽孔能夠更加準確的圈定出礦的位置、規模，提供精確的礦產儲量；對於帷幕注漿孔，由於能控制注漿鑽孔的偏斜範圍；可更加準確計算出注漿孔的漿液擴散半徑，保障了帷幕注漿效果的實現，特別適用於小口徑垂直孔的鑽探工作，有效提高其經濟效益及經濟效益。本發明的主要技術方案是一種垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法，其特徵在於具有以下步驟1)、測斜鑽孔鑽進到一定深度後進行測斜，如果鑽孔偏距即將超出設計偏距或鑽孔孔底傾角較大，需要進行糾斜，則決定對其測斜；2)、糾斜位置選擇位置選擇在地層完整、緻密堅硬的地段；3)、製作偏心楔偏心楔採用內平鑽杆製作，楔面要具有一定長度，偏心楔底端開口，開口從底端到頂端均勻變化；偏心楔底部墊起部分採用內貼或外貼方式，墊起的高度要緩慢平滑上升，墊起部分要具有一定長度，用電焊把每個連接部位焊接牢固，並把偏心楔內部打磨平滑，不允許出現毛剌、臺階、突起等情況；根據不同情況制定了不同厚度的偏心楔；4)、製作並安裝定位器定位器採用一定長度的管加工而成，外徑小於鑽杆直徑，內徑等於定位靴的外徑；定位鍵固定在定位器內部，定位鍵的位置在偏心楔開口面的中心線上，定位鍵是為了固定和陀螺定向儀相連的定位靴用；定位器的內壁要求光滑，防止影響定位靴入靴；定位器安裝在偏心楔上開口的上部鑽杆內，要保證定位器的固定強度和與鑽杆的同心度，避免晃動，並且與鑽杆之間固定；5)、下放偏心楔偏心楔製作好安裝定位器後，和鑽杆連接並下放到鑽孔底部；下放前計算好孔深、偏心楔和鑽杆的長度，確保偏心楔能夠順利下到孔底糾斜位置；下放過程中鑽杆間的連接扣要擰緊，避免在糾斜過程中由於內部的糾斜鑽杆的轉動帶動鑽杆轉動，而改變偏心楔的定位方向；6)、選取糾斜方位糾斜方位的選取採用鑽孔閉合方位、孔底方位與孔底傾角相結合的方法共同分析，來確定糾斜定向方位；7)、偏心楔定向偏心楔下放到孔底後，將連接有定位靴的陀螺定向儀放到鑽杆內，下放到鑽杆底部，使定位靴進入到定位器內，通過定位器觀測偏心楔的方位，在孔口轉動鑽杆改變偏心楔的方位，使偏心楔方位達到糾斜設計的方位；在孔口固定好鑽杆，升上測斜儀；在鑽杆內下小一級別鑽杆，將偏心楔上端的定位器取出；8)、糾斜鑽具鑽進糾斜鑽具採用小於鑽杆內徑的糾斜鑽杆、鑽具，下放到鑽杆底部；糾斜鑽進過程中嚴格控制鑽進的轉速和壓力，使糾斜鑽具緩慢通過偏心楔，鑽進一定長度；提升糾斜鑽杆、鑽具和偏心楔；在鑽孔內下入前端帶導正的鑽具進行擴孔；擴孔結束後，去掉前端導正，正常鑽進。所述的根據不同情況制定不同厚度的偏心楔，主要方法可有以下幾種(l)當孔底傾角小於0.5。時，糾斜定向方位按照閉合方位來確定；(2)當孔底傾角大於0.5。小於1°時，糾斜定向方位按照孔底方位和閉合方位的平均方位來確定；(3)當孔底傾角大於1°時，糾斜定向方位按照孔底方位來確定，如果孔底方位與閉合方位相差較大時(大於50°)，糾斜定向方位可以往閉合方位旋轉10-20°。所述的糾斜位置選擇糾斜最好在基巖中進行，位置選擇在地層巖性完整、緻密堅硬的地段。為保持糾斜效果，鑽進至糾斜位置以下一定長度後，進行鑽孔測斜，檢查糾斜效果，觀測其傾角和偏斜方位的變化，如果效果好可繼續鑽進，否則重複上述方法再次進行糾斜。本發明的積極效果是可以有效解決現有技術中存在的問題，其方法簡便，準確性高；能夠很好的控制鑽孔的偏斜範圍，可使鑽孔的鑽進軌跡重新回到設計範圍內，不受鑽井液水壓和流速的影響，提高小口徑鑽探的鑽探精度；對於探礦鑽孔能夠更加準確的圈定出礦的位置、規模，提供精確的礦產儲量；對於帷幕注漿孔，由於能控制注漿鑽孔的偏斜範圍，可更加準確計算出注漿孔的漿液擴散半徑，保障了帷幕注漿效果的實現；特別適用於小口徑垂直孔的鑽探工作，有效提高其經濟效益及經濟效益。圖1是本發明工作狀態鑽進前的結構示意圖。圖2是圖1的左視圖。圖3是圖1中的局部放大結構示意圖。圖4是本發明工作狀態鑽進時的結構示意圖。圖5是鑽孔軌跡及閉合方位角平面圖。圖1圖5中，1.地面設備，2.鑽杆，3.陀螺定向儀(或井下儀)，4.井壁，4.偏心楔，6.定位器，7.定位靴，8.偏心楔底部墊起部分，9.糾偏鑽具。具體實施例方式以下結合附圖及實施例作詳述，但不作為對本發明的限定。參見圖1、圖4，本發明陀螺偏心糾斜技術一個實施例操作步驟如下，以小75mm直徑垂直鑽孔為例1、糾斜位置的選擇鑽孔鑽進到一定深度後進行測斜，如果鑽孔偏距即將超出設計偏距或鑽孔孔底傾角較大，則需要進行糾斜。糾斜工作在基巖中進行，位置選擇在地層巖性完整、緻密堅硬的地段。2、偏心楔的製作偏心楔採用小75mm鑽杆製作，楔面長度控制在2_2.5m，偏心楔底端開口約佔鑽杆的2/3，頂端開口約佔鑽杆的1/3，開口從底端到頂端均勻變化。偏心楔底部墊起部分採用內貼和外貼兩種方式，墊起的高度要緩慢平滑上升，墊起長度1-1.5m，用電焊把每個連接部位焊接牢固，在使用砂輪把偏心楔內部打磨平滑，不允許出現毛剌、臺階、突起等情況。陀螺偏心糾斜技術中偏心楔面厚度是關係到糾斜效果的重要因素，根據不同情況制定了不同厚度的偏心楔，主要分為以下幾種情況(i)當傾角大於r時，楔面厚度30-35mm;(2)當傾角小於1°大於0.5°時，楔面厚度20-30mm;(3)當傾角小於0.5。時，楔面厚度15-20mm;(4)在掃過井、處理過事故和使用水泥注起來進行糾斜的，由於鑽孔井壁遭到破壞，楔面厚度增大一個等級。3、定位器的製作和安裝定位器採用尼龍膠管加工而成，外徑尺寸58mm，內徑尺寸47mm，長200mm，定位鍵固定在定位器的中間部位。加工好之後要對定位器的內壁進行打磨，防止有小的毛剌影響定位靴入靴。定位器安裝在偏心楔上開口的上部鑽杆內，定位鍵的位置在偏心楔開口面的中心線上，由於鑽杆規格略有差異，使鑽杆的內徑不太相同，內徑稍大的鑽杆可以在定位器外壁纏少量膠帶，以增加固定強度和與鑽杆的同心度，避免晃動，並且與鑽杆之間用鉚釘鉚住，固定好之後要把定位器你殘留的塑料屑、鐵屑等擦拭乾淨。4、偏心楔的下放偏心楔製作好安裝定位器後，連接小75mm鑽杆下放到鑽孔底部。下放前計算好孔深、偏心楔和鑽杆的長度，確保偏心楔能夠順利下到孔底糾斜位置。下放過程中鑽杆間的連接扣要擰緊，避免在糾斜過程中由於糾斜鑽杆的轉動帶動小75mm鑽杆轉動，而改變偏心楔的定位方向。5、糾斜方位的選取糾斜方位的選取採用鑽孔閉合方位、孔底方位與孔底傾角相結合的方法共同分析，來確定糾斜定向方位。主要方法有以下幾種(l)當孔底傾角小於O.5°時，糾斜定向方位按照閉合方位來確定；(2)當孔底傾角大於0.5。小於1°時，糾斜定向方位按照孔底方位和閉合方位的平均方位來確定；(3)當孔底傾角大於r時，糾斜定向方位按照孔底方位來確定，如果孔底方位與閉合方位相差較大時(大於50°)，糾斜定向方位可以往閉合方位旋轉10-20°。6、偏心楔定向偏心楔下放到孔底後，將連接有定位靴的陀螺定向儀放到小75mm鑽杆內，下放到5鑽杆底部，使定位靴進入到定位器內，通過定位器觀測偏心楔的方位，在孔口轉動鑽杆改變偏心楔的方位，使偏心楔方位達到糾斜設計的方位。在孔口固定好鑽杆，升上測斜儀。在鑽杆內下入底端帶絲錐小42mm鑽杆，將偏心楔上端的尼龍定位器取出。7、糾斜鑽具的鑽進糾斜鑽具採用小60mm鑽具製作，長度1.5-2m，上部與小42mm鑽杆連接，下放到小75mm鑽杆底部。糾斜鑽進過程中嚴格控制鑽進的轉速和壓力，使糾斜鑽具緩慢通過偏心楔，鑽進3-5m後，提升糾斜鑽具和偏心楔。在鑽孔內下入前端帶導正的小75mm鑽具進行擴孔，導正長度20-30cm。擴孔結束後，去掉前端導正，正常鑽進，為保持糾斜效果，糾斜位置一下20m內不可提高鑽進的速度和壓力。鑽進至糾斜位置以下25-30m後，進行鑽孔測斜，檢查糾斜效果，觀測其傾角和偏斜方位的變化，如果效果好可繼續鑽進，否則重複上述方法再次進行糾斜。8、方法應用實例鑽孔K301設計孔深420m，設計鑽孔最大偏距2.4m。鑽孔鑽進至145m時進行了測斜，發現鑽孔的偏距即將達到設計的最大偏距，而且鑽孔孔底傾角(斜度)較大，決定對其糾斜。根據上述方法，偏心楔楔面厚度設計為31cm，定向方位設計為212。的反方向32°，對其進行了糾斜工作，鑽進至170m後進行了測斜檢查糾斜效果，發現鑽孔的傾角變小，偏距的增大趨勢減慢，但由於鑽孔方位沒有發生太大變化，偏距仍然還在增加，決定在170m處進行第二次糾斜。楔面厚度設計為25cm，定向方向設計為187°的反方向7度，進行了第二次糾斜，鑽進至200m後進行測斜檢查糾斜效果，發現鑽孔的鑽進方位發生了變化，偏距開始變小，直到終孔偏距都在設計要求範圍內，糾斜取得了非常好的效果。如圖5所示，偏心楔定好方位後，把陀螺定向儀和定位器取出，在小75mm鑽杆內下入暢Omm糾斜鑽具，通過偏心楔底部墊起部分的擠壓作用，改變鑽孔的方位走向，達到糾斜的目的。糾斜鑽進3-5m後，取出小75mm鑽杆和小60mm糾斜鑽具，採用底端帶導正鑽頭的小75mm鑽具進行擴孔。擴孔結束後去掉導正鑽頭，採用正常小75mm鑽具進行鑽進。W301鑽孔全孔測斜記錄見表1，孔眼軌跡圖件圖5.表1陀螺測斜儀測試報告文件名D:VJDT-6陀螺儀\K301-410.DAT測試時間06-10-308:13:57—9:05:29tableseeoriginaldocumentpage7採用陀螺偏心糾斜方法能夠很好的控制鑽孔的偏斜範圍，提高小口徑鑽探的鑽探精度。對於探礦鑽孔能夠更加準確的圈定出礦的位置、規模，提供精確的礦產儲量。特別是對於帷幕注漿孔，通過控制注漿鑽孔的偏斜範圍，能夠更加準確計算出注漿孔的漿液擴散半徑，保障了帷幕注漿效果的實現。權利要求一種垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法，其特徵在於具有以下步驟1)、測斜鑽孔鑽進到一定深度後進行測斜，如果鑽孔偏距即將超出設計偏距或鑽孔孔底傾角較大，需要進行糾斜，則決定對其測斜；2)、糾斜位置選擇位置選擇在地層完整、緻密堅硬的地段；3)、製作偏心楔偏心楔採用內平鑽杆製作，楔面具有一定長度，偏心楔底端開口，開口從底端到頂端均勻變化；偏心楔底部墊起部分採用內貼或外貼方式，墊起的高度要緩慢平滑上升，墊起部分要具有一定長度，用電焊把每個連接部位焊接牢固，並把偏心楔內部打磨平滑，不允許出現毛刺、臺階、突起等情況；根據不同情況制定了不同厚度的偏心楔；4)、製作並安裝定位器定位器採用一定長度的管加工而成，外徑小於鑽杆直徑，內徑等於定位靴的外徑；定位鍵固定在定位器內部，定位鍵的位置在偏心楔開口面的中心線上，定位鍵是為了固定和陀螺定向儀相連的定位靴用；定位器的內壁要求光滑，防止影響定位靴入靴；定位器安裝在偏心楔上開口的上部鑽杆內，要保證定位器的固定強度和與鑽杆的同心度，避免晃動，並且與鑽杆之間固定；5)、下放偏心楔偏心楔製作好安裝定位器後，和鑽杆連接並下放到鑽孔底部；下放前計算好孔深、偏心楔和鑽杆的長度，確保偏心楔能夠順利下到孔底糾斜位置；下放過程中鑽杆間的連接扣要擰緊，避免在糾斜過程中由於內部的糾斜鑽杆的轉動帶動鑽杆轉動，而改變偏心楔的定位方向；6)、選取糾斜方位糾斜方位的選取採用鑽孔閉合方位、孔底方位與孔底傾角相結合的方法共同分析，來確定糾斜定向方位；7)、偏心楔定向偏心楔下放到孔底後，將連接有定位靴的陀螺定向儀放到鑽杆內，下放到鑽杆底部，使定位靴進入到定位器內，通過定位器觀測偏心楔的方位，在孔口轉動鑽杆改變偏心楔的方位，使偏心楔方位達到糾斜設計的方位；在孔口固定好鑽杆，升上測斜儀；在鑽杆內下鑽杆，將偏心楔上端的定位器取出；8)、糾斜鑽具鑽進糾斜鑽具採用小於鑽杆內徑的糾斜鑽杆、鑽具，下放到鑽杆底部；糾斜鑽進過程中嚴格控制鑽進的轉速和壓力，使糾斜鑽具緩慢通過偏心楔，鑽進一定長度；提升糾斜鑽杆、鑽具和偏心楔；在鑽孔內下入前端帶導正的鑽具進行擴孔；擴孔結束後，去掉前端導正，正常鑽進。2.根據權利要求1所述的垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法，其特徵在於所述的根據不同情況制定不同厚度的偏心楔，主要方法有以下幾種(l)當孔底傾角小於0.5。時，糾斜定向方位按照閉合方位來確定；(2)當孔底傾角大於0.5。小於T時，糾斜定向方位按照孔底方位和閉合方位的平均方位來確定；(3)當孔底傾角大於T時，糾斜定向方位按照孔底方位來確定，如果孔底方位與閉合方位相差較大時(大於50°)，糾斜定向方位可以往閉合方位旋轉10-20°。3.根據權利要求1所述的垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法，其特徵在於所述的糾斜位置選擇糾斜在基巖中進行，位置選擇在地層巖性完整、緻密堅硬的地段；4.根據權利要求1、2或3所述的垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法，其特徵在於所述的為保持糾斜效果，鑽進至糾斜位置以下一定長度後，進行鑽孔測斜，檢查糾斜效果，觀測其傾角和偏斜方位的變化，如果效果好可繼續鑽進，否則重複上述方法再次進行糾斜。全文摘要本發明的目的是提供一種垂直鑽孔陀螺偏心糾斜法，涉及垂直孔鑽探
技術領域：
。步驟為測斜；糾斜位置選擇；製作偏心楔；製作並安裝定位器；下放偏心楔；選取糾斜方位；偏心楔定向；糾斜鑽具鑽進糾斜。本發明的積極效果是可以有效解決現有技術中存在的問題，其方法簡便，準確性高；能夠很好的控制鑽孔的偏斜範圍，可使鑽孔的鑽進軌跡重新回到設計範圍內，不受鑽井液水壓和流速的影響，提高小口徑鑽探的鑽探精度；對於探礦鑽孔能夠更加準確的圈定出礦的位置、規模，可提供精確的礦產儲量；對於帷幕注漿孔，可更加準確計算出注漿孔的漿液擴散半徑，保障了帷幕注漿效果的實現；特別適用於小口徑垂直孔的鑽探工作，有效提高其經濟效益。文檔編號E21B7/04GK101709625SQ20091007580公開日2010年5月19日申請日期2009年10月28日優先權日2009年10月28日發明者於同超,劉殿鳳,唐英傑,宋峰,蔣鵬飛,賈偉傑,韓貴雷申請人:華北有色工程勘察院有限公司