钻孔套管开窗技术工艺的应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com钻孔套管开窗技术工艺的应用杨传义李德心贾博(开凛地质勘探I程赴·河北，唐山)地质勘探钻孔和工程地质钻孔为了加固孔壁、封隔含水层等目的，搬据钻孔直径相应地插入高于DZ-40钢号的套管。在钳固的孔内开出分枝斜孔或封堵套管外环问隙，则需要首先对套管壁进行侧面开窗。1988年，在开滦煤矿范各庄矿区0—14水文观测孔对深648—658m处的套管壁连续开出d个窗口。将20～dOmm的粒料从钻孔内通过套管窗13送至外环问隙，并高压注入水泥浆，达到了封堵奥陶系灰岩涌水的目的。现就套管开窗技术工艺及其效果介绍于

2、后。一、开窗工具及操作方法lI开窗工具(1)导斜器：一般通过套管开窗需要打分枝孔时，应采用开13式导斜器，并将其固定在孔内。0一ld钻孔的目的是为了封堵奥陶系灰岩涌水，需要连续开出数个窗13，故设计了可提式导斜器(图1)。该导斜器共分3个部分，其上部为卡头，内径60mm，可以通过50mm钻lf于，卡头上装有3个锁紧螺钉，螺钉一5钻杆接触部位的直径为6mm·其下部为田定靴，山导管、精板、突块组成。滑板和突块的锥度为l：10，精板处于自由状态时，突块藏于导管内。当导斜器接触孔底后，精板相对上移，并带动突块产生横向位移(可达20~30mm)，即可

3、将导斜器卡于套管内而固定l导斜器中部为偏心楔，系用厚4．5ram的岩心管劈焊而成，其斜面长度根据所需要的导斜角而定。按照$Omm钻杆的允许弯曲度公式(1)估算。卿==——墨■-—一=三号_『}杀而丽(_=．62。式中．a口——50ram钻杆最大允许弯曲度(。)；o'o——钻杆允许弯曲应力(600kg／cm)}——导斜面有效l毛皮(以dm计)·50维普资讯http://www.cqvip.comr——钻杆半经(m)}——纵向弹性系数(2．1×10‘kg／cm)。图1(2)复式铣锥：外形似玉米状(图2)，全长300ram，最大直径75ram，镶

4、入K573硬质合金共8排，外出刃lmm．铣锥尖部的锥度与导斜器的导斜角接近。铣锥上肩部位加工倒角>30’，防止提拉时与套管壁挤卡。铣锥与钻杆连接丝扣的锥度l：16，l0扣／英寸，防止旋转时甩掉铣锥。圈2(3)定向器：需要定向开窗时使用。外形类似钻杆接头，内藏定向键(图3)，与JDF一5型陀螺测斜仪配合，达到定向目的。定向钻2．开窗操作首先在地面将导斜器、铣锥、定向器连接好(图d)，紧锁螺钉，一并下入孔内。当下至距孔底l～2m时，用陀螺测斜仪定向后，不要转动，将导斜器送到孔底，并稍加冲力(约2000kg-圈3m)，即可将锁紧的螺钉切断，与此同

5、时导斜器也自然卡固。然后将铣锥送到导斜面的下端至接触孔内套管壁，丈量好机上余尺，再将铣锥上提0．3～0．5m，使之处于自由状态，即可开泵送入冲洗液，同时开动钻机转盘馀徐扫下。当铣锥磨套管时，主杆的转数应为75r／rain，孔底钻压控制在200~300kg。铣锥工作平稳后，主杆转数可提高到150r／rain，钻压可增到500~800kg．铣磨l小时，即可将壁厚d．5ram的套管开出长620mm的三角形窗13，最大宽度可参照公式(2)估算。=口·√一(一sinaD·L)(2)5i维普资讯http://www.cqvip.com=a·√37．5一

6、(37．5一sin2X620)=67．96ram式中：——窗口最大宽度(ram)}R——铣锥最大半径(mm)Im——导斜角(，IL———铣磨长度(ram)。謇f下^圉{当需要在不同深度连续开窗时，应进行人工建造孔底，然后下人导斜器。导斜器可以多次使用，每次使用前需更换新的紧固螺钉。铣锥可视磨损情况进行修整或更换．二、0—14水文观测孔套管开窗及其效果0-14钻孔设计日的是长期观测奥陶系中统水位并兼矿区供永。钻孔位置处于开平向斜东南翼，地面标高+29．46m，设计孔探800m。钻探主要地层：0~74m为第四系冲积层I74~673．8m为石炭二

7、叠系(煤系)，穿过煤s主要煤层和K；、K：K-裂隙发育的薄层灰岩和铝土质泥岩(o层)}673．8~678．16m为奥陶系中统灰岩(Oz)。该孔经钻探施工对冲积层及煤以上均插入不同直径的套管并用水泥浆封闭止水。当钻进到孔深606．33m，遇K·灰岩时，泥浆全部漏失。改清水钻进到孔深678．16m，即进52维普资讯http://www.cqvip.com●人Oz灰岩4·36m·从取上的岩心观察，眶孔底2m处发现有约5~8nun的裂隙．当下入127ram套管进行注水泥浆封闭外环间隙时，发现水泥浆顺通浆孔全部漏失(通浆孔距套管底头I-2～2·0m，

8、~20mm共3捧10q-)t而通浆孔以下残留有水泥柱．随后注入加硫铝酸盐的早强水泥浆7m‘和2～5mm的砂、砾料约230t及黄豆300kg，均全部漏失，处理时间长达d个月无效。据