CN113445916A - 一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，包括以下步骤：S1：拆下原钻头并在钻具上安装扫孔纠偏钻头，扫孔纠偏钻头中的扫孔刀头的轴线与刀盘轴线的夹角为35°～40°；S2：将扫孔纠偏钻头放入孔内并回转下放，当下放扫孔纠偏钻头至孔壁发生偏斜的位置上方20～30m处后，提高扫孔纠偏钻头的回转速度进行纠偏扫孔钻进作业；S3：扫孔刀头接触偏斜孔壁后，采取减压钻进方法，切削钻除偏斜孔壁的岩层；S4：对偏斜位置采用上下反复扫孔方法钻进，直至钻孔垂直度满足设计要求。本发明扫孔钻进时纠偏效果好、效率高，且扫孔过程中不容易卡钻，保证成孔质量。
Description
技术领域
本发明涉及矿山、市政工程建设技术领域，特别是涉及一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法。
背景技术
利用深井钻机、泥浆正循环工艺是钻进小直径深井成孔的常规施工方法。在钻进过程中遇到较硬的基岩层时容易发生成孔偏斜，如不及时进行纠偏处理，有可能造成成孔偏斜度逐步增大直至不满足设计要求，严重时可能造成成孔失败。普遍的做法是采用钻头上提至偏斜段以上，重新上下反复扫孔纠偏。目前，常规普通钻头在处理偏斜时的扫孔过程中容易发生钻齿接触基岩面后打滑，扫孔纠偏效果较差、进度慢且容易发生卡钻事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，以解决上述现有技术存在的问题，扫孔钻进时纠偏效果好、效率高，且扫孔过程中不容易卡钻，保证成孔质量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，包括以下步骤：
S1：在钻孔发生偏斜时，将孔内钻具和原钻头取出，拆下所述原钻头并在所述钻具上安装扫孔纠偏钻头，所述扫孔纠偏钻头包括扫孔刀头、刀头基座、刀盘和钻具连接件，多个所述扫孔刀头通过所述刀头基座固定于所述刀盘下端并沿所述刀盘周向均匀分布，所述扫孔刀头的轴线与所述刀盘轴线的夹角为35°～40°，所述刀盘固定连接于所述钻具连接件下端，所述钻具连接件用于安装于所述钻具上；
S2：将所述扫孔纠偏钻头放入孔内，下放所述扫孔纠偏钻头并驱动其回转扫孔，当下放所述扫孔纠偏钻头至孔壁发生偏斜的位置上方20～30m处后，提高所述扫孔纠偏钻头的回转速度进行纠偏扫孔钻进作业；
S3：所述扫孔刀头接触偏斜孔壁后，采取减压钻进方法，切削钻除偏斜孔壁的岩层；
S4：对偏斜位置采用上下反复扫孔方法钻进，直至钻孔垂直度满足设计要求。
优选的，步骤S3中，所述采取减压钻进方法中，施加在所述扫孔纠偏钻头上的钻压为钻头在泥浆中重量的10％～15％。
优选的，步骤S4中，所述采用上下反复扫孔方法钻进中，每钻进8～12m检测成孔垂直度。
优选的，步骤S1中，安装所述扫孔纠偏钻头后，对所述扫孔纠偏钻头进行对中校核，使所述扫孔纠偏钻头与孔位偏差不大于10mm。
优选的，所述扫孔刀头为牙轮钻头，四个所述牙轮钻头沿所述刀盘周向均匀分布。
优选的，所述刀盘中部设有水口，所述水口与所述钻具连接件内部连通作为扫孔钻进过程中泥浆进出通道。
优选的，所述钻具连接件为顶端设有螺纹的钢管。
优选的，所述刀盘为圆形钢板，所述刀盘与所述钻具连接件焊接连接。
优选的，所述刀盘和所述钻具连接件之间固定连接有加强筋。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，与采用普通钻头扫孔纠偏相比，扫孔刀头的轴线与刀盘轴线的夹角为35°～40°，在进行扫孔纠偏作业时，增加了扫孔刀头相对于倾斜孔壁的接触面积，从而能够充分利用扫孔刀头表面靠外的切削齿对偏斜孔壁的岩层进行切削，纠偏效果好，效率高，钻头不易卡住，而且，在扫孔刀头接触偏斜孔壁后，采取减压钻进方法，切削钻除偏斜孔壁的岩层，能够降低扫孔刀头的磨损，保证切削效率，通过上下反复扫孔钻进，进而保证成孔质量满足要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法中的扫孔纠偏钻头的结构示意图，；
图2为图1中扫孔纠偏钻头的仰视图；
图中：100-扫孔纠偏钻头、1-扫孔刀头、2-刀头基座、3-刀盘、4-钻具连接件、5-水口、6-加强筋。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，以解决现有技术存在的问题，扫孔钻进时纠偏效果好、效率高，且扫孔过程中不容易卡钻，保证成孔质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～2所示，本实施例提供一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，包括以下步骤：
S1：在钻孔发生偏斜时，将孔内钻具和原钻头取出，拆下原钻头并在钻具上安装扫孔纠偏钻头100，扫孔纠偏钻头100包括扫孔刀头1、刀头基座2、刀盘3和钻具连接件4，多个扫孔刀头1通过刀头基座2固定于刀盘3下端并沿刀盘3周向均匀分布，扫孔刀头1的轴线与刀盘3轴线的夹角为35°～40°，刀盘3固定连接于钻具连接件4下端，钻具连接件4用于安装于钻具上；
S2：将扫孔纠偏钻头100放入孔内，下放扫孔纠偏钻头100并驱动其回转扫孔，当下放扫孔纠偏钻头100至孔壁发生偏斜的位置上方20～30m处后，提高扫孔纠偏钻头100的回转速度进行纠偏扫孔钻进作业；
S3：扫孔刀头1接触偏斜孔壁后，采取减压钻进方法，切削钻除偏斜孔壁的岩层；
S4：对偏斜位置采用上下反复扫孔方法钻进，直至钻孔垂直度满足设计要求。
在进行扫孔纠偏作业时，将普通钻头更换为扫孔纠偏钻头100，由于扫孔刀头1的轴线与刀盘轴线的夹角，即图1中θ角为35°～40°，优选为37°，增加了扫孔刀头1相对于倾斜孔壁的接触面积，从而能够充分利用扫孔刀头1表面靠外的切削齿对偏斜孔壁的岩层进行切削，纠偏效果好，效率高，钻头不易卡住，而且，在扫孔刀头1接触偏斜孔壁后，采取减压钻进方法，切削钻除偏斜孔壁的岩层，能够降低扫孔刀头1的磨损，保证切削效率，使通过上下反复扫孔钻进，进而保证成孔质量满足要求。
步骤S3中，采取减压钻进方法中，施加在扫孔纠偏钻头100上的钻压为钻头在泥浆中重量的10％～15％，优选为13％，降低扫孔刀头1的磨损，保证扫孔纠偏效率。
步骤S4中，采用上下反复扫孔方法钻进中，每钻进8～12m检测成孔垂直度，优选为每钻进10m检测成孔垂直度，保证钻孔垂直度满足设计要求。
步骤S1中，安装扫孔纠偏钻头100后，对扫孔纠偏钻头100进行对中校核，使扫孔纠偏钻头100与孔位偏差不大于10mm，以保证扫孔纠偏的成孔质量。
扫孔刀头1为牙轮钻头，四个牙轮钻头沿刀盘3周向均匀分布，但是并不局限于设置四个牙轮钻头，可根据钻孔孔径适应性调整牙轮钻头的数量。
刀盘3中部设有水口5，水口5与钻具连接件4内部连通作为扫孔钻进过程中泥浆进出通道，在泥浆泵作用下，可通过水口不断向孔内注入泥浆，能够及时将牙轮钻头上附着的岩屑进行冲洗，便于扫孔钻进的进行。
钻具连接件4为顶端设有螺纹的钢管，水口5与钢管内相连通，将钢管顶端螺纹连接在钻杆或钻铤上后，在泥浆泵的作用下，可将泥浆注入至钢管内并从水口5流出，利于钻进的进行，通过螺纹连接方便可靠。
刀盘3为圆形钢板，刀盘3与钻具连接件4焊接连接，连接紧固，使用更加安全。
刀盘3和钻具连接件4之间固定连接有加强筋6，加强筋6可选择钢板，并与刀盘3和钻具连接件4焊接固定，加强筋6设置有四个，均布于钻具连接件4周围，提高结构强度。
具体的，在一深井钻孔工程中，设计钻孔深度为1000m，钻孔直径406mm，钻孔完成后孔深不小于设计孔深，钻孔垂直度确保钻孔垂直度控制偏差控制在1°以内。钻孔所在场地地层主要为：坡积粉质黏土层、冲洪积粉质黏土层以及卵石层、残积砂质黏土层，下伏基岩为侏罗系凝灰质砂岩。
钻孔用钻机为ZJ-30型深井钻机、泥浆泵为3NB-1000，并配有相应的钻杆、钻铤、钻头及相应配套辅助设备若干，钻孔垂直度测量仪器为测斜仪CX-5C。钻进至下部基岩段孔深800m时，经采用测斜仪对钻孔的垂直度进行测量，在孔段780m～800m处钻孔发生一定的偏斜，偏斜度约3％，随即开展钻孔纠偏作业：
(1)利用深井钻机及相应辅助设备，并准备扫孔纠偏钻头：刀盘为直径406mm、厚50mm的钢板，中部开孔径为75mm的水口，扫孔刀头为牙轮钻头，扫孔刀头的轴线与刀盘轴线的夹角θ为37°，钻具连接件为厚12mm、长500mm的顶端带螺纹的钢管，钢管直径为229mm，加强筋为厚度为30mm的钢板；
(2)将钻具连接件与钻机钻杆螺纹连接，并进行钻头对中校核，使钻头与孔位偏差不大于10mm；
(3)按照顺序逐节安放钻杆和钻铤，将扫孔纠偏钻头放入孔内，开启泥浆泵，向孔内不断注入符合设计要求的泥浆，并边缓慢下放钻杆边回转扫孔；
(4)将扫孔纠偏钻头下放至孔壁发生偏斜的位置上方20m～30m处，高速回转钻头进行纠偏扫孔钻进作业；
(5)在扫孔钻进中，尤其是钻头到达偏斜位置，扫孔刀头接触偏斜的孔壁后，采取减压钻进方法，施加在钻头上的钻压为钻头在泥浆中重量的10％～15％，切削钻除偏斜孔壁的岩层；
(6)对偏斜位置上下反复扫孔钻进，扫孔至800m深处孔底后利用测斜仪CX-5C检测成孔垂直度，若不满足设计要求，继续上下反复扫孔，直至钻孔垂直度满足设计要求。
采用本施工方法扫孔纠偏后，对偏斜段的成孔垂直度进行检测，本具体实例成孔垂直度偏差为0.5％，满足规范和设计要求。
由以上实施例可知，本发明提供的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，该方法解决了小直径深井在成孔过程发生的孔壁局部偏斜问题，扫孔效率高、不卡钻、纠偏效果好，可缩短处理时间，最终保证了成孔质量。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：在钻孔发生偏斜时，将孔内钻具和原钻头取出，拆下所述原钻头并在所述钻具上安装扫孔纠偏钻头，所述扫孔纠偏钻头包括扫孔刀头、刀头基座、刀盘和钻具连接件，多个所述扫孔刀头通过所述刀头基座固定于所述刀盘下端并沿所述刀盘周向均匀分布，所述扫孔刀头的轴线与所述刀盘轴线的夹角为35°～40°，所述刀盘固定连接于所述钻具连接件下端，所述钻具连接件用于安装于所述钻具上；
S2：将所述扫孔纠偏钻头放入孔内，下放所述扫孔纠偏钻头并驱动其回转扫孔，当下放所述扫孔纠偏钻头至孔壁发生偏斜的位置上方20～30m处后，提高所述扫孔纠偏钻头的回转速度进行纠偏扫孔钻进作业；
S3：所述扫孔刀头接触偏斜孔壁后，采取减压钻进方法，切削钻除偏斜孔壁的岩层；
S4：对偏斜位置采用上下反复扫孔方法钻进，直至钻孔垂直度满足设计要求。
2.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：步骤S3中，所述采取减压钻进方法中，施加在所述扫孔纠偏钻头上的钻压为钻头在泥浆中重量的10％～15％。
3.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：步骤S4中，所述采用上下反复扫孔方法钻进中，每钻进8～12m检测成孔垂直度。
4.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：步骤S1中，安装所述扫孔纠偏钻头后，对所述扫孔纠偏钻头进行对中校核，使所述扫孔纠偏钻头与孔位偏差不大于10mm。
5.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：所述扫孔刀头为牙轮钻头，四个所述牙轮钻头沿所述刀盘周向均匀分布。
6.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：所述刀盘中部设有水口，所述水口与所述钻具连接件内部连通作为扫孔钻进过程中泥浆进出通道。
7.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：所述钻具连接件为顶端设有螺纹的钢管。
8.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：所述刀盘为圆形钢板，所述刀盘与所述钻具连接件焊接连接。
9.根据权利要求1所述的用于小直径深井基岩段扫孔纠偏的施工方法，其特征在于：所述刀盘和所述钻具连接件之间固定连接有加强筋。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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