非开挖技术中定向钻进效果与弯曲问题分析

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1、非开挖技术中定向钻进效果与弯曲问题分析钻探方法中的导（定｝向技术作为非开挖技术核心内容已得到越來越广泛的应用。目前，非开挖技术中对导叫和定叫的界定尚未趋于明朗化，概念上，都是指使钻孔按一定没计轨迹钻到预定H标的钻进方法。但一般认为，导句钻进更强调人为因素“导”的作用，重视边钻、边测、边导的三“边”过程。而定向钻则强调人们利川地层和钻具料易形成弯曲的tl然特性來设计轨迹，以期达到预定n标，因此如何选择最佳的开孔位置和角度兄得尤为重要。勾传统定向钻进技术相比,非开挖中的定向方法要简单得多。木文是菽于这

2、个®木点來说明问题的。国内外导句钻机在实施导句钻进吋对入U点和入U角度的选择没奋定

3、4钻那么严格，在入u基木上是一个弯曲段，根裾设计轨迹要求，弯曲半径R可能不变，也可能是变化的（如分别由不同曲率半径的岡弧组成）,H此钻孔剖ifii可能冇£杂的形状，包括人工弯曲的孔段、向然弯曲孔段和直线孔段，整个剖面由直线孔段和弯曲半径不变或弯曲半径变化的曲线组成，这对以后的扩孔和铺管会带來一定影响，对设备能力也提出了挑战。导向设备一般设计得笨大粗:單:，对施工场地的面积奋一定的要求，这对于在拥挤的城市巷道里施工无

4、疑是一种打击。因此运川传统的小型钻机，采取定向钻进技术进行非开挖铺管成了较明智的选择。小型定向钻进方法运用到非7T•挖技术中，需掌握钻孔弯曲的某木规律，运用这些规律进行钻孔轨迹设计，在钻孔入u处准确定钻进过程屮选用合理的钻具和钻进规程,就能达到预期UI的。这种方法实施的钻孔•〒直度较高，轨迹起伏不大，扩孔、铺管也较为可靠。弯曲规律分析钻进过程屮产生钻孔弯曲是必然的，一般来说，这种弯曲是逐渐发生的，轨迹是相当平滑的/（H无论如何,对铺管來说弯曲足不利的。问题足如何利川这些£1然的和人工的弯llh规律

5、來克服弯曲，达到尽量平直的效果，即达到以“弯”纠“粤”的FI的。为此应该掌握弯曲的基本规律。弯曲的一般规律钻孔弯曲性质和弯曲强度同地质条什、钻进方法、钻具类型、钻进规程及某些技术因素有关。可以说，无论川何种钻进方让都会发生弯lllb卯表现出一些由某个因素起决定作川的规律。在用硬质合金进行回转定向钻进时，钻孔主要向A（按顺时针方向）偏斜，用牙轮钻尖钻进或冲击回转方法钻进时，钻孔方位上菽木上向左（按逆时针方向）偏斜,上下弯曲强度较小。在土层非均质情况下,实际钻孔轨迹总足偏14钻头遇阻最小的方队各14异

6、性度越商，表现得越明显。这里主要从钻其类型、钻进规程方而、时间因素、扩孔工序对钻孔弯曲影响等方而來进行分析。切削工具对钻孔弯曲强度的影响切削工具种类对钻孔弯曲强度有明影响，切削工具的结构和儿何尺十的不合理设计也容易导致钻孔的偏斜。川硬质合金切削具钻头钻进吋方位上A右弯曲,带外肋合金钻头这种现象更加明显，因此用合金钻头钻进一般地层进行孔u定h'd时，钻机轴线应稍句左偏。在钻进砂砾石地层时，由于砂砾的重力沉淀和离心作用，上下俯仰方向上呈上漂趋势，而方位上呈明姑右偏趋势。在湖南长沙的非开挖实践屮，釆用1

7、50合金钻头配1.5m岩芯管在砂砾层屮进行先导孔钻进，在2m的进尺里钻K上漂、右偏都达15cm以上。这种上漂现象在泵量越大的情况f越明敁。在这种情况下孔口定向应稍向左下偏。M时，为了减小A然弯曲强度，可用刚度人，长度人和直径人的钻具。规程参数对钻孔弯曲影响冋转钻进时，规程参数对钻孔弯曲有影响。其中主要有:轴载、钻M•转速、冲洗强度。一•般来说偏斜力随轴载的增加而增加，钻具偏斜程度和钻孔弯曲程度（特别是在机械钻速不高时）也可相应增加。众所周知，为了提高钻进速度，人们把轴载提高到一定的数值，如果轴载超

8、过一定程度，不仅钻杆可能发生鸾曲，而且钻孔也呈弯曲趋势。轴载越大,钻孔弯曲越严重。因此，在导向孔的施工过程中，靠单纯增大钻压是不可取的。转速决定回转的性质和弯曲形态，如果钻杆柱仅仅围绕自身轴线回转，则钻具在较为确定和固定的方向上钻进，钻孔弯曲方向是稳定的。另外，提高钻具转速，可使钻进孔段产生弯曲的各个因素的作用时间减少，弯曲机会也会T降。因此，必须提醒:在导h'd孔施r屮，低转速很界易造成钻孔弯曲。目前“非丌挖”而对对象主要是软土，因此，钻进时冲洗规程对钻孔弯曲的影响不可忽略。当液体流速很大时,孔

9、底部分的孔壁可能被冲毁，从血导致大的间隙并使钻具严重偏斜。当液体流速小吋，孔底被堵塞，使钻具端部呈“实心平失”形状，也易造成偏斜。理论上，使用所诮的“无钻尖”钻进方法应该好,因为在这种状态K多数的偏斜力不直接作川在钻具上，减小了人工因素造成的弯iih。实践屮正是通过在导叫钻尖前端设置喷嘴进行商灰射流来实现的。这样通过减少规程参数对钻孔弯曲影响的时间和程度来达到减小钻孔弯曲的鬥的。总之，钻进规程的介理配置可以提高钻进速度，改变规程参数的数值，可以调甘钻孔弯曲的程度。时间因素对钻孔弯曲