CN103352687B

CN103352687B - 控制钻孔孔斜的方法

Info

Publication number: CN103352687B
Application number: CN201310291595.6A
Authority: CN
Inventors: 金志斌; 冯建江; 李向东; 张建均; 甘强; 刘昕
Original assignee: China Ge Zhou Ba Group Is Second Project Co Ltd
Current assignee: Hubei Yichang Dingcheng Engineering Technology Service Co ltd; China Gezhouba Group No 2 Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: CN103352687A

Abstract

本发明为在水工及其它建筑工程中的控制钻孔孔斜的方法，包括1）钻进；2）孔斜测量；3）设置矫正器：在孔道钻进过程中孔斜出现偏移超标倾向，在采取校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并加设专用导向设施后效果不明显的情况下，设置矫正器控制孔斜偏差；4）纠偏钻孔：根据孔斜实测数据，分析钻孔进程中孔底孔道轴线偏移方向及偏移量，根据分析结果确定矫正器设置的数量和设置位置，矫正器设置后，钻机钻头轴线方向将趋向前期孔道轴线偏移相反的方向纠偏；5）循环采用上述控制措施及纠偏方法继续钻进，直至终孔。本发明方法简单，安全可靠，经济实用，方便快捷，能有效地控制钻孔孔斜。

Description

控制钻孔孔斜的方法

技术领域：

本发明涉及的是一种在水工及其它建筑工程中的控制钻孔孔斜的方法。

背景技术：

在水工及其它建筑工程锚固等特殊孔道钻进过程中，由于钻具（钻具中总钻杆由多节钻杆通过前后端的螺纹孔和螺方连接部）连接而成，自重、接头间隙及岩石地质条件复杂等因素，往往会出现钻孔孔道轴线偏移倾向，并会导致钻孔终孔偏斜率超出孔斜精度要求，从而影响施工质量与进度。目前在孔道钻进过程中孔斜出现偏移超标倾向，在采取校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并加设专用导向设施等基本控制措施后，效果不明显，仍然不能很好解决孔斜超标问题。

发明内容：

本发明目的是为了提供一种简单、安全可靠、经济实用、方便快捷，能有效地控制钻孔孔斜的方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明控制钻孔孔斜的方法包括以下步骤：

1）钻进：

通过测量放线确定孔位、方向和倾角，并同时准确架设固定钻机。各项准备工作完毕并经检查合格后，开孔钻进；

2）孔斜测量：

在孔道钻进过程中及时掌握特殊孔斜精确数据及偏移倾向。发现钻孔孔斜偏移有超标倾向时，及时校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并采取加设专用导向设施等基本措施进行控制，在此过程中，增加孔斜测量密度，及时获取数据，为下一步控制措施提供依据；

3）设置矫正器：

在孔道钻进过程中孔斜出现偏移超标倾向，在采取校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并加设专用导向设施等基本控制措施后效果不明显的情况下，设置矫正器控制孔斜偏差；

4）纠偏钻孔：

根据孔斜测量数据，分析钻孔进程中孔底孔道轴线偏移方向及偏移量，然后，根据分析结果确定矫正器设置的数量和设置位置，矫正器设置后，钻机钻头轴线方向将趋向前期孔道轴线偏移相反的方向。纠偏钻孔过程中，辅以控制钻压、风压、钻速、转速，及加设专用导向设施等基本控制措施，孔道轴线将逐渐得以修复。在此过程中，增加孔斜测量密度获取数据，并依据获取的数据及时调整矫正器的设置数量和设置的位置；

5）循环采用上述控制措施及纠偏方法继续钻进，直至终孔；

上述矫正器中筒体两端有与前、后钻杆配合的内螺纹孔和外螺纹连接台。

上述的方法中设置矫正器的位置是依据计算和钻孔前按钻孔实际情况对钻具进行模拟组装，并实测钻具不同情况的下垂挠度而定。

上述的矫正器中筒体两端有与前、后钻杆螺纹配合的内螺纹锥孔和外螺纹连接锥台。

上述的筒体周边有回风返渣槽。

本发明方法简单、安全可靠、经济实用、方便快捷，能有效地控制钻孔孔斜，并得到工程实践的检验。

附图说明：

图1为本发明方法工艺流程图。

图2为钻杆自然下垂致使钻孔轴线偏移示意图。

图3为本发明方法用于钻杆趋于向上偏移、并向下矫正示意图。

图4为本发明方法用于钻杆趋于向下偏移、并向上矫正示意图。

图5为多个矫正器与钻杆连接示意图。

图6单个矫正器与钻杆连接示意图。

图7为图5、图6的A—A剖面图。

具体实施方式：

本发明控制钻孔孔斜的方法包括以下步骤（参见图1）：

1）钻进：

2）孔斜测量：

在孔道钻进过程中，由于钻具自重、接头间隙及岩石地质条件复杂等因素，会出现钻孔孔道轴线偏移理论轴线倾向。由于特殊孔道的钻孔精度要求高，因此钻孔时必须定期采用测斜仪测斜，及时掌握特殊孔斜精确数据及偏移倾向，发现钻孔孔斜偏移有超标倾向时，及时校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并采取加设专用导向设施等基本措施进行控制，在此过程中，增加孔斜测量密度，及时获取数据，为下一步控制措施提供依据；

3）设置矫正器：

若在孔道钻进过程中孔斜出现偏移超标倾向，在采取校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并加设专用导向设施等基本控制措施后，效果不明显的情况下，此时采取纠偏技术设置矫正器控制孔斜偏差；

4）纠偏钻孔：根据孔斜实测数据，确定孔斜偏移方向确定的位置及数量，

根据孔斜测量数据，分析钻孔进程中孔底孔道轴线偏移方向及偏移量，然后，根据分析结果确定矫正器设置的数量和设置位置；

矫正器设置后，钻机钻头轴线方向将趋向前期孔道轴线偏移相反的方向纠偏钻孔过程中，辅以控制钻压、风压、钻速、转速，及加设专用导向设施等基本控制措施，孔道轴线将逐渐得以修复。在此过程中，增加孔斜测量密度获取数据，并依据获取的数据及时调整矫正器的设置数量和设置的位置；

5）循环采用基本控制措施及纠偏技术继续钻进，直至终孔。

参见图5、图6、图7，矫正器筒体1两端有与前、后钻杆螺纹配合的内螺纹孔2和外螺纹锥台3。筒体周边有回风返渣槽4。筒体中内孔1—1为通气体孔。

图2～图7中序号5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15分别为钢支架、钻机、对中定位架、孔道、孔壁、钻杆、冲击器、锤头、钻杆理论轴线、钻杆实际轴线、轴线偏角。

结合附图详细说明矫正方法：

图2是不采取任何辅助措施的钻孔示意图。由于钻具自重及钻具接头间隙的原因，钻具在孔口对中定位架和孔底钻头两个支点间自然下垂，钻头钻进呈现向上的趋向，钻孔轴线将会逐渐趋于向上偏移；

图3是孔道轴线发生向上偏移趋势的情况后，采取措施向下矫正。此时，依据测斜数据，分析孔道轴线发生向上偏移趋势的程度，确定矫正器设置的位置和数量。主要是通过孔口对中定位架7（支点）和孔中矫正器（16—1支点）之间的钻杆在重力作用下自然下垂，经过矫正器（16—1支点）形成的杠杆作用使矫正器（16—2支点）上翘支撑到孔道上壁；然后，矫正器（16—2支点）至孔底之间的钻杆、冲击器及钻头在重力作用下自然下垂，从而达到逐渐向下矫正的目的：

1）矫正器16—2设在距锤头12约3—5m的钻杆接头处（根据不同材质、钻杆直径、钻杆壁厚选取），矫正器16—1设在距矫正器16—2约1.5—2m处。之后，通过钻具自重和杠杆作用矫正钻孔方向。

2）矫正器16的数量，主要依据孔道轴线发生向上偏移趋势的程度选择：

如果轴线向上偏移趋势较轻，可以设2—3个矫正器来矫正孔道轴线。

如果轴线向上偏移趋势比较明显，可以设1—2个矫正器来矫正孔道轴线。

设置矫正器后，孔道轴线将趋向偏移的反向即向下矫正。钻孔时辅以基本控制措施，孔道轴线将逐渐得以修复。

3）矫正器设置的位置，主要依据计算和钻孔前按钻孔实际情况对钻具进行模拟组装，并实测钻具不同情况的下垂挠度，作为钻孔时矫正器设置的依据。

由于钻杆下垂挠度受材质刚度、钻杆直径、加工工艺等诸多因素的影响，矫正器设置位置的计算数据仅供参考，钻具组装实测数据将作为主要依据。

图4是孔道轴线发生向下偏移趋势的情况后，采取措施向上矫正。此时，依据测斜数据，分析孔道轴线发生向下偏移趋势的程度，确定矫正器设置的位置和数量。主要是通过孔口对中支架7（支点）和孔底冲击器12处矫正器16（支点）或孔底钻头12（支点）之间的钻杆10在重力作用下自然下垂，经过支点形成的杠杆作用使冲击器和锤头上翘，从而达到向上矫正的目的：

1）如果轴线向下偏移趋势较轻，可以在冲击器和钻杆之间架设2—3个或1—2个矫正器来矫正孔道轴线（偏移轻者设1—2个；偏移更轻者设2—3个）。设置矫正器后，孔道轴线将趋向偏移的反向即向上矫正。

2）如果轴线向下偏移趋势比较明显，此时可依据偏移趋势程度确定在冲击器和钻杆之间架设1—2个矫正器或者先取消矫正器，按图示一的方式钻孔，孔道轴线将逐渐趋于向上进行矫正（即向偏移趋势的反方向矫正），直至向下偏移趋势程度较轻后，再在冲击器和钻杆之间架设1—2个矫正器继续进行向上矫正。待偏移趋势程度更轻后，将冲击器和钻杆之间的矫正器调整为2—3个继续进行向上矫正，直至孔道轴线方向逐渐趋于正常。

3）总之，孔道轴线发生向下偏移趋势后，在相应位置设置合适数量的矫正器后，孔道轴线将趋向偏移的反向。矫正钻孔时，再辅以基本控制措施，孔道轴线将逐渐得以修复。

矫正过程中增加测斜密度，依据矫正情况及时调整矫正器的数量和设置位置。

钻具选择：由于不同厂家出厂的产品差异诸多，对钻具的下垂挠度影响较大，从而影响到钻孔质量，因此，必须慎重选择钻具。钻具应该选择材质刚度较大、直径较粗、壁厚较大的产品；另外，在满足钻机性能的情况下，尽量多配置长钻杆，以减少接头数量。依据以上原则选择钻具，达到减少钻具下垂挠度的目的。

本发明适用于各种特殊孔道的轴线控制和矫正，具有工艺简单、安全可靠、经济实用、方便快捷，能有效地控制钻孔孔斜等特点。

上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims

1.控制钻孔孔斜的方法

1）钻进：

通过测量放线确定孔位、方向和倾角，并同时准确架设固定钻机，各项准备工作完毕并经检查合格后，开孔钻进；

2）孔斜测量：

钻孔时定期采用测斜仪测斜，及时掌握特殊孔斜精确数据及偏移倾向，发现钻孔孔斜偏移有超标倾向时，及时校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并采取加设专用导向设施进行控制，在此过程中，增加孔斜测量密度，及时获取数据；

3）设置矫正器：

在孔道钻进过程中孔斜出现偏移超标倾向，在采取校核、加固钻机，控制钻压、风压、钻速、转速，并加设专用导向设施后效果不明显的情况下，设置矫正器控制孔斜偏差；

4）纠偏钻孔：根据孔斜实测数据，分析钻孔进程中孔底孔道轴线偏移方向及偏移量，根据分析结果确定矫正器设置的数量和设置位置，矫正器设置后，钻机钻头轴线方向将趋向前期孔道轴线偏移相反的方向纠偏钻孔过程中，辅以控制钻压、风压、钻速、转速，及加设专用导向设施孔道轴线将逐渐得以修复，增加孔斜测量密度获取数据，并依据获取的数据及时调整矫正器的设置数量和设置的位置；

5）循环采用上述控制措施及纠偏方法继续钻进，直至终孔，

上述矫正器中筒体两端有与前、后钻杆螺纹配合的内螺纹孔和外螺纹连接台。

2.如权利要求1所述的控制钻孔孔斜的方法，其特征在于设置矫正器的位置是依据计算和钻孔前按钻孔实际情况对钻具进行模拟组装，并实测钻具不同情况的下垂挠度而定。

3.如权利要求1或2所述的控制钻孔孔斜的方法，其特征在于矫正器中筒体两端有与前、后钻杆螺纹配合的内螺纹锥孔和外螺纹连接锥台。

4.如权利要求1或2所述的控制钻孔孔斜的方法，其特征在于筒体周边有回风返渣槽。