專利名稱：：垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及垂直孔鉆探
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：目前糾偏技術(shù)主要采用螺桿鉆具進(jìn)行糾斜，螺桿鉆具是一種以鉆井液為動(dòng)力，把井液的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榫裸@具的動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)鉆井作業(yè)。這種方法對(duì)鉆井液的壓力和流量有很高的要求，如果鉆孔孔徑小的話井液壓力所產(chǎn)生的動(dòng)力就達(dá)不到鉆進(jìn)所需的動(dòng)力。目前常用的螺桿鉆具直徑大多在100mm以上，對(duì)于鉆進(jìn)直徑小于100mm的鉆孔糾偏難以控制。由于小口徑鉆探的鉆探精度低，對(duì)于探礦鉆孔難以準(zhǔn)確地圈定出礦的位置、規(guī)模及提供精確的礦產(chǎn)儲(chǔ)量。對(duì)于帷幕注漿孔，不能準(zhǔn)確地計(jì)算出注漿孔的漿液擴(kuò)散半徑，故帷幕注漿效果較差。故影響了探礦鉆孔的經(jīng)濟(jì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法，其方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性高；它可以很好地控制鉆孔的偏斜范圍，可使鉆孔的鉆進(jìn)軌跡重新回到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，不受鉆井液水壓和流速的影響，提高小口徑鉆探的鉆探精度；對(duì)于探礦鉆孔能夠更加準(zhǔn)確的圈定出礦的位置、規(guī)模，提供精確的礦產(chǎn)儲(chǔ)量；對(duì)于帷幕注漿孔，由于能控制注漿鉆孔的偏斜范圍；可更加準(zhǔn)確計(jì)算出注漿孔的漿液擴(kuò)散半徑，保障了帷幕注漿效果的實(shí)現(xiàn)，特別適用于小口徑垂直孔的鉆探工作，有效提高其經(jīng)濟(jì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的主要技術(shù)方案是一種垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法，其特征在于具有以下步驟1)、測(cè)斜鉆孔鉆進(jìn)到一定深度后進(jìn)行測(cè)斜，如果鉆孔偏距即將超出設(shè)計(jì)偏距或鉆孔孔底傾角較大，需要進(jìn)行糾斜，則決定對(duì)其測(cè)斜；2)、糾斜位置選擇位置選擇在地層完整、致密堅(jiān)硬的地段；3)、制作偏心楔偏心楔采用內(nèi)平鉆桿制作，楔面要具有一定長(zhǎng)度，偏心楔底端開(kāi)口，開(kāi)口從底端到頂端均勻變化；偏心楔底部墊起部分采用內(nèi)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(zhǎng)度，用電焊把每個(gè)連接部位焊接牢固，并把偏心楔內(nèi)部打磨平滑，不允許出現(xiàn)毛剌、臺(tái)階、突起等情況；根據(jù)不同情況制定了不同厚度的偏心楔；4)、制作并安裝定位器定位器采用一定長(zhǎng)度的管加工而成，外徑小于鉆桿直徑，內(nèi)徑等于定位靴的外徑；定位鍵固定在定位器內(nèi)部，定位鍵的位置在偏心楔開(kāi)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(nèi)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(kāi)口的上部鉆桿內(nèi)，要保證定位器的固定強(qiáng)度和與鉆桿的同心度，避免晃動(dòng)，并且與鉆桿之間固定；5)、下放偏心楔偏心楔制作好安裝定位器后，和鉆桿連接并下放到鉆孔底部；下放前計(jì)算好孔深、偏心楔和鉆桿的長(zhǎng)度，確保偏心楔能夠順利下到孔底糾斜位置；下放過(guò)程中鉆桿間的連接扣要擰緊，避免在糾斜過(guò)程中由于內(nèi)部的糾斜鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，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采用鉆孔閉合方位、孔底方位與孔底傾角相結(jié)合的方法共同分析，來(lái)確定糾斜定向方位；7)、偏心楔定向偏心楔下放到孔底后，將連接有定位靴的陀螺定向儀放到鉆桿內(nèi)，下放到鉆桿底部，使定位靴進(jìn)入到定位器內(nèi)，通過(guò)定位器觀測(cè)偏心楔的方位，在孔口轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿改變偏心楔的方位，使偏心楔方位達(dá)到糾斜設(shè)計(jì)的方位；在孔口固定好鉆桿，升上測(cè)斜儀；在鉆桿內(nèi)下小一級(jí)別鉆桿，將偏心楔上端的定位器取出；8)、糾斜鉆具鉆進(jìn)糾斜鉆具采用小于鉆桿內(nèi)徑的糾斜鉆桿、鉆具，下放到鉆桿底部；糾斜鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)速和壓力，使糾斜鉆具緩慢通過(guò)偏心楔，鉆進(jìn)一定長(zhǎng)度；提升糾斜鉆桿、鉆具和偏心楔；在鉆孔內(nèi)下入前端帶導(dǎo)正的鉆具進(jìn)行擴(kuò)孔；擴(kuò)孔結(jié)束后，去掉前端導(dǎo)正，正常鉆進(jìn)。所述的根據(jù)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(dāng)孔底傾角小于0.5。時(shí)，糾斜定向方位按照閉合方位來(lái)確定；(2)當(dāng)孔底傾角大于0.5。小于1°時(shí)，糾斜定向方位按照孔底方位和閉合方位的平均方位來(lái)確定；(3)當(dāng)孔底傾角大于1°時(shí)，糾斜定向方位按照孔底方位來(lái)確定，如果孔底方位與閉合方位相差較大時(shí)(大于50°)，糾斜定向方位可以往閉合方位旋轉(zhuǎn)10-20°。所述的糾斜位置選擇糾斜最好在基巖中進(jìn)行，位置選擇在地層巖性完整、致密堅(jiān)硬的地段。為保持糾斜效果，鉆進(jìn)至糾斜位置以下一定長(zhǎng)度后，進(jìn)行鉆孔測(cè)斜，檢查糾斜效果，觀測(cè)其傾角和偏斜方位的變化，如果效果好可繼續(xù)鉆進(jìn)，否則重復(fù)上述方法再次進(jìn)行糾斜。本發(fā)明的積極效果是可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，其方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性高；能夠很好的控制鉆孔的偏斜范圍，可使鉆孔的鉆進(jìn)軌跡重新回到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，不受鉆井液水壓和流速的影響，提高小口徑鉆探的鉆探精度；對(duì)于探礦鉆孔能夠更加準(zhǔn)確的圈定出礦的位置、規(guī)模，提供精確的礦產(chǎn)儲(chǔ)量；對(duì)于帷幕注漿孔，由于能控制注漿鉆孔的偏斜范圍，可更加準(zhǔn)確計(jì)算出注漿孔的漿液擴(kuò)散半徑，保障了帷幕注漿效果的實(shí)現(xiàn)；特別適用于小口徑垂直孔的鉆探工作，有效提高其經(jīng)濟(jì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。圖1是本發(fā)明工作狀態(tài)鉆進(jìn)前的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的左視圖。圖3是圖1中的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明工作狀態(tài)鉆進(jìn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是鉆孔軌跡及閉合方位角平面圖。圖1圖5中，1.地面設(shè)備，2.鉆桿，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.糾偏鉆具。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及實(shí)施例作詳述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。參見(jiàn)圖1、圖4，本發(fā)明陀螺偏心糾斜技術(shù)一個(gè)實(shí)施例操作步驟如下，以小75mm直徑垂直鉆孔為例1、糾斜位置的選擇鉆孔鉆進(jìn)到一定深度后進(jìn)行測(cè)斜，如果鉆孔偏距即將超出設(shè)計(jì)偏距或鉆孔孔底傾角較大，則需要進(jìn)行糾斜。糾斜工作在基巖中進(jìn)行，位置選擇在地層巖性完整、致密堅(jiān)硬的地段。2、偏心楔的制作偏心楔采用小75mm鉆桿制作，楔面長(zhǎng)度控制在2_2.5m，偏心楔底端開(kāi)口約占鉆桿的2/3，頂端開(kāi)口約占鉆桿的1/3，開(kāi)口從底端到頂端均勻變化。偏心楔底部墊起部分采用內(nèi)貼和外貼兩種方式，墊起的高度要緩慢平滑上升，墊起長(zhǎng)度1-1.5m，用電焊把每個(gè)連接部位焊接牢固，在使用砂輪把偏心楔內(nèi)部打磨平滑，不允許出現(xiàn)毛剌、臺(tái)階、突起等情況。陀螺偏心糾斜技術(shù)中偏心楔面厚度是關(guān)系到糾斜效果的重要因素，根據(jù)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(dāng)傾角大于r時(shí)，楔面厚度30-35mm;(2)當(dāng)傾角小于1°大于0.5°時(shí)，楔面厚度20-30mm;(3)當(dāng)傾角小于0.5。時(shí)，楔面厚度15-20mm;(4)在掃過(guò)井、處理過(guò)事故和使用水泥注起來(lái)進(jìn)行糾斜的，由于鉆孔井壁遭到破壞，楔面厚度增大一個(gè)等級(jí)。3、定位器的制作和安裝定位器采用尼龍膠管加工而成，外徑尺寸58mm，內(nèi)徑尺寸47mm，長(zhǎng)200mm，定位鍵固定在定位器的中間部位。加工好之后要對(duì)定位器的內(nèi)壁進(jìn)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(kāi)口的上部鉆桿內(nèi)，定位鍵的位置在偏心楔開(kāi)口面的中心線上，由于鉆桿規(guī)格略有差異，使鉆桿的內(nèi)徑不太相同，內(nèi)徑稍大的鉆桿可以在定位器外壁纏少量膠帶，以增加固定強(qiáng)度和與鉆桿的同心度，避免晃動(dòng)，并且與鉆桿之間用鉚釘鉚住，固定好之后要把定位器你殘留的塑料屑、鐵屑等擦拭干凈。4、偏心楔的下放偏心楔制作好安裝定位器后，連接小75mm鉆桿下放到鉆孔底部。下放前計(jì)算好孔深、偏心楔和鉆桿的長(zhǎng)度，確保偏心楔能夠順利下到孔底糾斜位置。下放過(guò)程中鉆桿間的連接扣要擰緊，避免在糾斜過(guò)程中由于糾斜鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)小75mm鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，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采用鉆孔閉合方位、孔底方位與孔底傾角相結(jié)合的方法共同分析，來(lái)確定糾斜定向方位。主要方法有以下幾種(l)當(dāng)孔底傾角小于O.5°時(shí)，糾斜定向方位按照閉合方位來(lái)確定；(2)當(dāng)孔底傾角大于0.5。小于1°時(shí)，糾斜定向方位按照孔底方位和閉合方位的平均方位來(lái)確定；(3)當(dāng)孔底傾角大于r時(shí)，糾斜定向方位按照孔底方位來(lái)確定，如果孔底方位與閉合方位相差較大時(shí)(大于50°)，糾斜定向方位可以往閉合方位旋轉(zhuǎn)10-20°。6、偏心楔定向偏心楔下放到孔底后，將連接有定位靴的陀螺定向儀放到小75mm鉆桿內(nèi)，下放到5鉆桿底部，使定位靴進(jìn)入到定位器內(nèi)，通過(guò)定位器觀測(cè)偏心楔的方位，在孔口轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿改變偏心楔的方位，使偏心楔方位達(dá)到糾斜設(shè)計(jì)的方位。在孔口固定好鉆桿，升上測(cè)斜儀。在鉆桿內(nèi)下入底端帶絲錐小42mm鉆桿，將偏心楔上端的尼龍定位器取出。7、糾斜鉆具的鉆進(jìn)糾斜鉆具采用小60mm鉆具制作，長(zhǎng)度1.5-2m，上部與小42mm鉆桿連接，下放到小75mm鉆桿底部。糾斜鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)速和壓力，使糾斜鉆具緩慢通過(guò)偏心楔，鉆進(jìn)3-5m后，提升糾斜鉆具和偏心楔。在鉆孔內(nèi)下入前端帶導(dǎo)正的小75mm鉆具進(jìn)行擴(kuò)孔，導(dǎo)正長(zhǎng)度20-30cm。擴(kuò)孔結(jié)束后，去掉前端導(dǎo)正，正常鉆進(jìn)，為保持糾斜效果，糾斜位置一下20m內(nèi)不可提高鉆進(jìn)的速度和壓力。鉆進(jìn)至糾斜位置以下25-30m后，進(jìn)行鉆孔測(cè)斜，檢查糾斜效果，觀測(cè)其傾角和偏斜方位的變化，如果效果好可繼續(xù)鉆進(jìn)，否則重復(fù)上述方法再次進(jìn)行糾斜。8、方法應(yīng)用實(shí)例鉆孔K301設(shè)計(jì)孔深420m，設(shè)計(jì)鉆孔最大偏距2.4m。鉆孔鉆進(jìn)至145m時(shí)進(jìn)行了測(cè)斜，發(fā)現(xiàn)鉆孔的偏距即將達(dá)到設(shè)計(jì)的最大偏距，而且鉆孔孔底傾角(斜度)較大，決定對(duì)其糾斜。根據(jù)上述方法，偏心楔楔面厚度設(shè)計(jì)為31cm，定向方位設(shè)計(jì)為212。的反方向32°，對(duì)其進(jìn)行了糾斜工作，鉆進(jìn)至170m后進(jìn)行了測(cè)斜檢查糾斜效果，發(fā)現(xiàn)鉆孔的傾角變小，偏距的增大趨勢(shì)減慢，但由于鉆孔方位沒(méi)有發(fā)生太大變化，偏距仍然還在增加，決定在170m處進(jìn)行第二次糾斜。楔面厚度設(shè)計(jì)為25cm，定向方向設(shè)計(jì)為187°的反方向7度，進(jìn)行了第二次糾斜，鉆進(jìn)至200m后進(jìn)行測(cè)斜檢查糾斜效果，發(fā)現(xiàn)鉆孔的鉆進(jìn)方位發(fā)生了變化，偏距開(kāi)始變小，直到終孔偏距都在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，糾斜取得了非常好的效果。如圖5所示，偏心楔定好方位后，把陀螺定向儀和定位器取出，在小75mm鉆桿內(nèi)下入暢Omm糾斜鉆具，通過(guò)偏心楔底部墊起部分的擠壓作用，改變鉆孔的方位走向，達(dá)到糾斜的目的。糾斜鉆進(jìn)3-5m后，取出小75mm鉆桿和小60mm糾斜鉆具，采用底端帶導(dǎo)正鉆頭的小75mm鉆具進(jìn)行擴(kuò)孔。擴(kuò)孔結(jié)束后去掉導(dǎo)正鉆頭，采用正常小75mm鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)。W301鉆孔全孔測(cè)斜記錄見(jiàn)表1，孔眼軌跡圖件圖5.表1陀螺測(cè)斜儀測(cè)試報(bào)告文件名D:VJDT-6陀螺儀\K301-410.DAT測(cè)試時(shí)間06-10-308:13:57—9:05:29<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>采用陀螺偏心糾斜方法能夠很好的控制鉆孔的偏斜范圍，提高小口徑鉆探的鉆探精度。對(duì)于探礦鉆孔能夠更加準(zhǔn)確的圈定出礦的位置、規(guī)模，提供精確的礦產(chǎn)儲(chǔ)量。特別是對(duì)于帷幕注漿孔，通過(guò)控制注漿鉆孔的偏斜范圍，能夠更加準(zhǔn)確計(jì)算出注漿孔的漿液擴(kuò)散半徑，保障了帷幕注漿效果的實(shí)現(xiàn)。權(quán)利要求一種垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法，其特征在于具有以下步驟1)、測(cè)斜鉆孔鉆進(jìn)到一定深度后進(jìn)行測(cè)斜，如果鉆孔偏距即將超出設(shè)計(jì)偏距或鉆孔孔底傾角較大，需要進(jìn)行糾斜，則決定對(duì)其測(cè)斜；2)、糾斜位置選擇位置選擇在地層完整、致密堅(jiān)硬的地段；3)、制作偏心楔偏心楔采用內(nèi)平鉆桿制作，楔面具有一定長(zhǎng)度，偏心楔底端開(kāi)口，開(kāi)口從底端到頂端均勻變化；偏心楔底部墊起部分采用內(nèi)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(zhǎng)度，用電焊把每個(gè)連接部位焊接牢固，并把偏心楔內(nèi)部打磨平滑，不允許出現(xiàn)毛刺、臺(tái)階、突起等情況；根據(jù)不同情況制定了不同厚度的偏心楔；4)、制作并安裝定位器定位器采用一定長(zhǎng)度的管加工而成，外徑小于鉆桿直徑，內(nèi)徑等于定位靴的外徑；定位鍵固定在定位器內(nèi)部，定位鍵的位置在偏心楔開(kāi)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(nèi)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(kāi)口的上部鉆桿內(nèi)，要保證定位器的固定強(qiáng)度和與鉆桿的同心度，避免晃動(dòng)，并且與鉆桿之間固定；5)、下放偏心楔偏心楔制作好安裝定位器后，和鉆桿連接并下放到鉆孔底部；下放前計(jì)算好孔深、偏心楔和鉆桿的長(zhǎng)度，確保偏心楔能夠順利下到孔底糾斜位置；下放過(guò)程中鉆桿間的連接扣要擰緊，避免在糾斜過(guò)程中由于內(nèi)部的糾斜鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，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采用鉆孔閉合方位、孔底方位與孔底傾角相結(jié)合的方法共同分析，來(lái)確定糾斜定向方位；7)、偏心楔定向偏心楔下放到孔底后，將連接有定位靴的陀螺定向儀放到鉆桿內(nèi)，下放到鉆桿底部，使定位靴進(jìn)入到定位器內(nèi)，通過(guò)定位器觀測(cè)偏心楔的方位，在孔口轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿改變偏心楔的方位，使偏心楔方位達(dá)到糾斜設(shè)計(jì)的方位；在孔口固定好鉆桿，升上測(cè)斜儀；在鉆桿內(nèi)下鉆桿，將偏心楔上端的定位器取出；8)、糾斜鉆具鉆進(jìn)糾斜鉆具采用小于鉆桿內(nèi)徑的糾斜鉆桿、鉆具，下放到鉆桿底部；糾斜鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)格控制鉆進(jìn)的轉(zhuǎn)速和壓力，使糾斜鉆具緩慢通過(guò)偏心楔，鉆進(jìn)一定長(zhǎng)度；提升糾斜鉆桿、鉆具和偏心楔；在鉆孔內(nèi)下入前端帶導(dǎo)正的鉆具進(jìn)行擴(kuò)孔；擴(kuò)孔結(jié)束后，去掉前端導(dǎo)正，正常鉆進(jìn)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法，其特征在于所述的根據(jù)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(dāng)孔底傾角小于0.5。時(shí)，糾斜定向方位按照閉合方位來(lái)確定；(2)當(dāng)孔底傾角大于0.5。小于T時(shí)，糾斜定向方位按照孔底方位和閉合方位的平均方位來(lái)確定；(3)當(dāng)孔底傾角大于T時(shí)，糾斜定向方位按照孔底方位來(lái)確定，如果孔底方位與閉合方位相差較大時(shí)(大于50°)，糾斜定向方位可以往閉合方位旋轉(zhuǎn)10-20°。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法，其特征在于所述的糾斜位置選擇糾斜在基巖中進(jìn)行，位置選擇在地層巖性完整、致密堅(jiān)硬的地段；4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法，其特征在于所述的為保持糾斜效果，鉆進(jìn)至糾斜位置以下一定長(zhǎng)度后，進(jìn)行鉆孔測(cè)斜，檢查糾斜效果，觀測(cè)其傾角和偏斜方位的變化，如果效果好可繼續(xù)鉆進(jìn)，否則重復(fù)上述方法再次進(jìn)行糾斜。全文摘要本發(fā)明的目的是提供一種垂直鉆孔陀螺偏心糾斜法，涉及垂直孔鉆探
技術(shù)領(lǐng)域：
。步驟為測(cè)斜；糾斜位置選擇；制作偏心楔；制作并安裝定位器；下放偏心楔；選取糾斜方位；偏心楔定向；糾斜鉆具鉆進(jìn)糾斜。本發(fā)明的積極效果是可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，其方法簡(jiǎn)便，準(zhǔn)確性高；能夠很好的控制鉆孔的偏斜范圍，可使鉆孔的鉆進(jìn)軌跡重新回到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，不受鉆井液水壓和流速的影響，提高小口徑鉆探的鉆探精度；對(duì)于探礦鉆孔能夠更加準(zhǔn)確的圈定出礦的位置、規(guī)模，可提供精確的礦產(chǎn)儲(chǔ)量；對(duì)于帷幕注漿孔，可更加準(zhǔn)確計(jì)算出注漿孔的漿液擴(kuò)散半徑，保障了帷幕注漿效果的實(shí)現(xiàn)；特別適用于小口徑垂直孔的鉆探工作，有效提高其經(jīng)濟(jì)效益。文檔編號(hào)E21B7/04GK101709625SQ20091007580公開(kāi)日2010年5月19日申請(qǐng)日期2009年10月28日優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日發(fā)明者于同超,劉殿鳳,唐英杰,宋峰,蔣鵬飛,賈偉杰,韓貴雷申請(qǐng)人:華北有色工程勘察院有限公司