对接孔施工

对接孔施工

（一）对接孔概述

对接井钻探技术是受控定向钻探技术为适应国民经济快速发展的需要而发展起来的一门特殊专用技术,主要针对钻孔采矿,如可溶性井矿盐的开采上。

对接井钻井技术是将先进的科学技术运用到钻井中,保证两井在地下某一理想层位实施对接连通,从而实现两井连通水溶开采矿产,保证矿石的回采率,改善矿区管理,减少矿山建设费用,对于合理地开采矿区资源具有重大意义。可广泛应用于可溶性矿床、石油与天然气及地下煤炭气化、煤层瓦斯等开采工程中,也可用于钻孔采矿或深部隐伏矿床的勘探。此外,还可以用于许多特种钻井工程中。

（二）对接孔工艺

要实现两井在地下深处对接,就必须保证两井在对接靶点处的空间坐标值相等或非常接近。为此,在施工中必须解决以下技术难题：对接井设计、长距离连续造斜及井眼轨迹控制技术、井眼轨迹预测及井底参数预测、中半径水平钻井技术、井眼清洗与井壁稳定技术、数据处理及成井工艺等。

1.对接井设计

按照技术条件、工艺条件及地质条件,确定两口井的井位,并依据矿区要求及对接井要求进行设计。基本的对接方式有两种：两口斜井交叉对接、一口斜井与一口直井相对接。考虑到矿区尽可能多的采矿要求,兼顾技术条件与水平,一般斜井设计成中半径水平井。

全井分为直井井段,要求下人套管；过渡井段,便于纠正直井井段中出现的与设计井段的差值；连续造斜井段,有时为稳妥起见,有必要在连续造斜井段中留有一段20～30m的稳斜井段,对于地质情况不太熟悉的地区,更有必要留稳斜井段,以便在连续造斜井段中出现较大偏差时,利用稳斜井段纠偏。

2.孔身轨迹设计及控制技术

（1）造斜器具

一般采用大扭矩、长寿命、低转速的螺杆钻具,如国土资源部勘探技术研究所研制的YL-65、YL-70、YL-78等螺杆钻具。

（2）钻具结构

对接孔实施前,要认真对比分析不同结构钻具的造斜、稳斜及降斜因素,使孔底钻具,如各种弯接头、弯外管及配套器具达到最佳组合。

3.对接井施工

（1）垂直井段施工

对于对接井施工,无论哪一井段,都应严格按设计要求规范施工。垂直井段的施工任务是设法将井段打直,根据实际情况,可以采用满眼钻具配以稳定器保直,也可采用钻铤钻具,最好采用金刚石钻头（硬质合金或牙轮钻头的保直效果差些）。

为确保直井井段的施工,应每50m有一测点,以便及时发现偏差,进行纠正或采取其他措施。

（2）过渡井段施工

尽管在垂直井段施工中采取各种有效措施,但仍不可避免地要发生井斜,使实际井眼轨迹与设计存在误差,可以利用过渡井段进行纠偏,为后面的连续造斜井段施工创造较好的初始条件。

（3）连续造斜井段施工

连续造斜井段的施工精度是关系到两井是否成功对接的关键。因此,对这一井段的施工要求特别严、特别细,一般每进尺6～12m测斜一次,以确知该测点的井斜值与设计井眼轨迹的吻合度。同时,还可用于检测钻进过程中所确定的钻进工艺参数、钻具、钻头及安装角等是否合适,以及对钻进轨迹的监控程度与效果,以便做出及时修正。影响造斜钻进的因素有：地层因素、钻头结构与类型、钻具类型与级配、弯接头或弯外管类型、钻进工艺参数等,其中除地层因素不可控制外,其他因素都可利用。为此,建立了井眼轨迹预测模型软件,运用井眼轨迹预测,实施跟踪设计与修正,从而达到控制好连续造斜钻进的目的。所建立的井眼轨迹预测见图1-5所示。

图1-5 对接孔井眼轨迹预测模型

连续造斜井段的钻具组合为：造斜金刚石钻头—弯外管螺杆钻具—定向接头—无磁钻杆—绳索取心钻杆。

施工前,首先要检测弯外管性能指标,根据设计要求,选择弯外管类型。计算好造斜工具安装角,量好钻具的组合差,预测螺杆钻具工作时产生的反扭转角,从而确定定向时的工具面向角。工具面向角等于上述安装角、装合差及反扭转角三者之和。定好向后,要尽量确保在整个回次进尺中不改变,或只在一定合理区间内略有改变。因为工具面向角的改变,直接影响到造斜工具安装角的改变,从而井眼的井斜角或方位角也必定变化,使实钻井眼轨迹与设计存在偏差。因此,控制好造斜工具的安装角,即工具面向角不变是控制连续造斜钻进的关键技术之一,必须采用专门的控制设备与技术,使得在采用单点测斜定向仪的条件下,在频繁地松紧卡盘及上下倒杆中,保持钻具的安装角不变。

（4）稳斜井段施工

稳斜井段的施工视当时的具体情况而定。在施工过程中,应确保稳斜。由于工艺参数及地层因素的影响,预测可能出现的井斜角与方位角的变化,及时采取措施,必须采用专用机具与工艺,同时应勤测斜、勤检查。

4.对接井施工专用机具

1）大扭矩、长寿命、低转速的螺杆钻具,如国土资源部勘探技术研究所研制的YL-65、YL-70、YL-78等螺杆钻具,其造斜率可达0.4°～0.8°/m。

2）高精度测斜仪。其性能技术指标能达到或满足对接井施工的要求。

3）长寿命、大造斜率的造斜金刚石钻头。

4）各种专用控制设备与电缆清洗保护设备及保直钻具。

5）对接井施工的微机应用软件。

5.纠偏方向的确定

纠偏作业中,纠偏方向的确定是定向纠偏工序的重要一环。在试验中,钻孔纠偏方向的确定基本程序是：

1）测定孔口偏移坐标（孔口自定坐标x、y值）。

2）做出钻孔位移平面坐标图（图1-6）。

3）对照钻孔平面坐标图,在孔口基准圆上标注好钻孔偏移方向,其方向过孔口中心点的连线即为纠偏方向（亦为定向纠偏装置母线方向）。

图1-6 钻孔位移平面坐标图

1—孔口基准圆；2—偏移后的钻孔；R—孔偏移量；N—孔偏方向；M—孔纠偏方向

4）在钻孔位移平面坐标中量出“R”值即是纠偏量,还可用公式直接求得：

地勘钻探工：技师、高级技师