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摘要：超深冻结孔的偏斜控制是钻孔施工的主要难点，不仅关系到钻孔质量，而且与钻孔施工效率紧密相关。本文对国内、亚洲最深的山东新巨龙东副立井井筒冻结钻孔施工偏斜控制进行了总结。
前言
冻结钻孔的偏斜质量是冻结孔最主要、最难控制的质量指标，钻孔偏斜质量控制水平直接决定钻孔质量并影响施工效率。随着冻结深度不断延伸、设计对钻孔偏斜要求越来越严，钻孔偏斜控制越来越难，攻克了超深冻结孔偏斜控制的难题就等同于解决了超深冻结孔施工技术难题。本文总结了山东新巨龙东副立井958米超深冻结钻孔偏斜控制中遇到的难题及解决办法。
一、工程概况
山东新巨龙能源有限责任公司东副立井表土厚度631.11米，表土、风化基岩及部分基岩段采用冻结法施工。采用防孔+内孔插花差异+中孔插花+外孔布置冻结方案。冻结深度958米，为国内、亚洲冻结深度之最。
二、地层条件分析
井检孔揭露的井筒地层，自上而下依次为第四系（Q）底界深度149.50米、新近系（N）底界深度630.20米、二叠系石盒子组（P1-2sh）、山西組（P1s）底界深度977.14米。
表土段厚地层以黏土为主，含多层、厚层状粘土、粉质粘土，，钻孔施工易缩颈，地层变层多，钻孔偏斜不易控制，各层岩性不同纠斜效果差异大。基岩风化带疏松破碎，易坍塌，钻孔易偏斜。基岩段埋藏深构造复杂，地层倾角大、裂隙发育，钻孔易偏斜。
三、钻孔设计
新巨龙东副立井设计各类冻结孔142个，其中防孔15个，孔深为320m；内孔19/19个，孔深为636m/648m；中孔36个，孔深为958m；测温孔4个，孔深641m/958m/636m（2个），水文孔2个、孔深为149m/246m，钻孔总工程量为96842m。
四、施工中遇到问题
（一）表土段施工。
表土段深度达631米，地层以黏土为主，施工中因各层岩性不同，纠斜效果差异较大，纠斜效果差，纠斜频繁施工效率低，钻孔质量不易保证。
1.同样是1.5度的螺杆钻具400米至500米纠深1米钻孔10m增幅可以减小35mm，570米至600米纠深1米钻孔10m增幅只能减10mm。
2.因局部地层软纠斜后提钻下钻进钻具时地层缩颈钻具下到纠斜处卡住下不到孔底，扫孔到底后纠斜趋势扫没测斜后无效果或纠斜后测斜效果理想调整钻进钻具施工纠斜趋势无。
3.局部地层软，纠谢效果差，正常纠斜不回，加大纠深回的太快。
（二）基岩段施工。
基岩段地层埋藏深，局部地层坚硬，因地层倾角裂隙钻孔偏斜严重、纠斜效果，纠斜频繁、钻进效率低等难题。
五、解决办法与对策
（一）表土段施工
1.上部偏斜控制以移塔、垫塔、扫孔为主。
根据表土层以粘土为主的情况，上部开孔20m测井后利用移塔控制钻孔增幅和调整钻孔偏斜趋势（方位），钻孔增幅较小时利用垫塔控制钻孔增幅、趋势，利用扫孔修正钻孔下部一二十米钻孔偏斜增幅，微调整钻孔偏斜趋势。施工中根据钻孔偏斜趋势，不断总结移塔方位和距离，效果显著大部分钻孔可施工至300m左右不用纠斜，移塔、垫塔、扫孔不同于用螺杆钻具纠斜需频繁调整钻具，基本不影响正常钻进，施工效率大大提高。
如图1所示N34孔测斜和移塔图，浅黄色虚线为移塔轨迹，暗黄色为终孔测斜平面投影图，其余黑色为过程测斜投影。该钻孔没有纠斜靠移塔、垫塔、扫孔控制钻孔偏斜636m钻孔纯钻进时间只用了不到4天时间，加冻结管下放时间共计4天半成孔。
图1 N34孔测斜和移塔图
2.转变施工理念，采取提前控制的理念。
为提高钻孔施工效率不采取加大测斜间隔，减少测斜时间来提高施工效率的方法，而是转变施工理念采取提前预防控制钻孔偏斜的理念，上部施工根据钻孔偏斜情况照规范要求测斜间隔不超过50m，增加测斜频率勤控制，控制钻孔偏斜以控制钻孔偏斜增幅为主，控制钻孔偏值为辅，通过移塔、垫塔、扫孔确保钻进时钻具垂直度减少钻孔偏斜。下部施工时也是控制在钻孔增幅较小和孔间距留有余量时及时纠斜，提高纠斜效果。
3.不断摸索总结各段地层纠斜规律，提高纠斜效果。
根据地层规律，不断摸索各段地层纠斜效果，通过不断总结纠斜效果得出结论：400米至500米纠深1米钻孔10m增幅可以减小35mm左右，560米至600米纠深1米钻孔10m增幅只能减10mm左右。施工中根据不同地层调整纠斜参数，确保纠斜效果。通过摸索该井筒表土段地层软纠斜时反扭矩较小，表土段设定纠斜方位时反转角考虑10°左右纠斜效果理想。
如表1、表2所示300m至400m纠斜时：N31孔357m测斜10m增幅70mm，纠深3.8m，纠斜后测斜钻孔反方向增幅为34mm；而表3、表4所示400m至500m纠斜时：Z13孔430m测斜10m增幅82mm，纠深3.2m，纠斜后测斜钻孔反方向增幅为67mm。
1.纠斜时精心操作确保纠斜效果。
（1）纠斜前提前检修好钻机、泥浆泵，确保纠斜时泵压和流量；（2）确保泥浆性能，控制泥浆含沙量减少螺杆钻具磨损，防止测井时返浆造成测斜、定向事故，控制泥浆粘度防止岩粉沉淀于纠斜段钻具下不到底影响纠斜效果；（3）为防止表土段地层软纠斜后提出螺杆钻具，下钻进钻具时到纠斜处钻具下放困难下，纠斜后可上下提螺杆钻对纠斜段划孔。如不去不可扫孔防止地层软把纠斜趋势给扫没，可用钻机稍微带车让钻具缓慢旋转到底或上下轻微攒动下放到底；（4）纠斜后根据纠斜情况，采用稳斜、增斜、降斜的钻进方法，特殊情况可组合采用移塔、垫塔措施确保纠斜效果；（5）纠斜后加密测斜防止纠斜趋势不稳定，纠斜测井后钻进20至30m再测斜一次待纠斜趋势稳定后再转入正常钻进，如效果不理想采用移塔、垫塔、调整钻机参数控制。 2.提前控制避开纠斜效果差地段。
针对570m至600m纠斜效果差的情况，通过提前控制避开该层位纠斜。
3.边钻进边扩孔，即控制了钻孔偏斜，又节省了钻孔到底后单独扩孔时间，高了施工效率。
为防止地层缩颈径冻结管下放困难，钻进过程中在钻杆接手上加焊刮刀，即可修正钻孔偏斜又可扩孔。
（二）基岩段施工
1、施工中加强测斜仪器管理确保测斜儀、定向仪精度，保证测斜资料准确性，提高纠斜效果。测斜仪偏值误差控制在0.3‰，方位误差控制在10°以内，定向仪误差900m控制在5°以内。
2、根据地层倾角导致钻孔有规律偏斜情况，施工中采取提前预偏措施，减少纠斜次数提高施工效率。
如图2所示箭头所指方向为地层倾角导致钻孔偏斜方向，Z13孔在450m时开始向预偏，进入基岩后钻孔因地层倾角影响自动，开始沿地层倾角方向偏斜，施工中减少了纠斜提高了施工效率。
3、不断总结纠斜参数，提高纠斜效果，确保施工效率。
根据地层倾角影响钻孔偏斜情况，确定纠斜参数特别是纠斜方位时，考虑地层倾角对钻孔偏斜影响确保纠斜效果，若钻孔偏斜趋势与地层倾角斜交，设定钻孔纠斜方位时考虑地层倾角影响10-15°。
4、提前控制钻孔偏斜，钻孔10m增幅控制在100mm之内提高纠斜效果、施工效率。
5、提前控制避开710m左右坚硬地层段纠斜，提高施工效率。
通过不断摸索改进钻孔偏斜控措施，636m浅冻结孔施工时间由7、8天缩短至5天左右，958m深冻结孔施工时间由20天缩短至17天左右，大大提高了施工效率、效益。
结语
综上所述，冻结孔偏斜控制是钻孔施工技术的关键，偏斜控制的方法有预偏、推塔、垫塔、扫孔、扩孔、螺杆钻具纠斜等各有不同的适用地层，为确保钻孔偏斜控制效果施工中应根据不同的地层选用一种或几种方法组合使用。
参考文献：
[1]煤矿冻结法开凿立井工程技术规范，MT/T 1124-2011，2011-04-12：37～38.
[2]张强，李志清.城郊矿主、副井筒冻结孔施工技术[J].建井技术，2001（05）：21-23.
[3]吴金城. YL—10O型液动螺杆钻在冻结孔纠偏中的应用[A]. .地层冻结工程技术和应用——中国地层冻结工程40年论文集[C].：，1995：7.
前言
冻结钻孔的偏斜质量是冻结孔最主要、最难控制的质量指标，钻孔偏斜质量控制水平直接决定钻孔质量并影响施工效率。随着冻结深度不断延伸、设计对钻孔偏斜要求越来越严，钻孔偏斜控制越来越难，攻克了超深冻结孔偏斜控制的难题就等同于解决了超深冻结孔施工技术难题。本文总结了山东新巨龙东副立井958米超深冻结钻孔偏斜控制中遇到的难题及解决办法。
一、工程概况
山东新巨龙能源有限责任公司东副立井表土厚度631.11米，表土、风化基岩及部分基岩段采用冻结法施工。采用防孔+内孔插花差异+中孔插花+外孔布置冻结方案。冻结深度958米，为国内、亚洲冻结深度之最。
二、地层条件分析
井检孔揭露的井筒地层，自上而下依次为第四系（Q）底界深度149.50米、新近系（N）底界深度630.20米、二叠系石盒子组（P1-2sh）、山西組（P1s）底界深度977.14米。
表土段厚地层以黏土为主，含多层、厚层状粘土、粉质粘土，，钻孔施工易缩颈，地层变层多，钻孔偏斜不易控制，各层岩性不同纠斜效果差异大。基岩风化带疏松破碎，易坍塌，钻孔易偏斜。基岩段埋藏深构造复杂，地层倾角大、裂隙发育，钻孔易偏斜。
三、钻孔设计
新巨龙东副立井设计各类冻结孔142个，其中防孔15个，孔深为320m；内孔19/19个，孔深为636m/648m；中孔36个，孔深为958m；测温孔4个，孔深641m/958m/636m（2个），水文孔2个、孔深为149m/246m，钻孔总工程量为96842m。
四、施工中遇到问题
（一）表土段施工。
表土段深度达631米，地层以黏土为主，施工中因各层岩性不同，纠斜效果差异较大，纠斜效果差，纠斜频繁施工效率低，钻孔质量不易保证。
1.同样是1.5度的螺杆钻具400米至500米纠深1米钻孔10m增幅可以减小35mm，570米至600米纠深1米钻孔10m增幅只能减10mm。
2.因局部地层软纠斜后提钻下钻进钻具时地层缩颈钻具下到纠斜处卡住下不到孔底，扫孔到底后纠斜趋势扫没测斜后无效果或纠斜后测斜效果理想调整钻进钻具施工纠斜趋势无。
3.局部地层软，纠谢效果差，正常纠斜不回，加大纠深回的太快。
（二）基岩段施工。
基岩段地层埋藏深，局部地层坚硬，因地层倾角裂隙钻孔偏斜严重、纠斜效果，纠斜频繁、钻进效率低等难题。
五、解决办法与对策
（一）表土段施工
1.上部偏斜控制以移塔、垫塔、扫孔为主。
根据表土层以粘土为主的情况，上部开孔20m测井后利用移塔控制钻孔增幅和调整钻孔偏斜趋势（方位），钻孔增幅较小时利用垫塔控制钻孔增幅、趋势，利用扫孔修正钻孔下部一二十米钻孔偏斜增幅，微调整钻孔偏斜趋势。施工中根据钻孔偏斜趋势，不断总结移塔方位和距离，效果显著大部分钻孔可施工至300m左右不用纠斜，移塔、垫塔、扫孔不同于用螺杆钻具纠斜需频繁调整钻具，基本不影响正常钻进，施工效率大大提高。
如图1所示N34孔测斜和移塔图，浅黄色虚线为移塔轨迹，暗黄色为终孔测斜平面投影图，其余黑色为过程测斜投影。该钻孔没有纠斜靠移塔、垫塔、扫孔控制钻孔偏斜636m钻孔纯钻进时间只用了不到4天时间，加冻结管下放时间共计4天半成孔。
图1 N34孔测斜和移塔图
2.转变施工理念，采取提前控制的理念。
为提高钻孔施工效率不采取加大测斜间隔，减少测斜时间来提高施工效率的方法，而是转变施工理念采取提前预防控制钻孔偏斜的理念，上部施工根据钻孔偏斜情况照规范要求测斜间隔不超过50m，增加测斜频率勤控制，控制钻孔偏斜以控制钻孔偏斜增幅为主，控制钻孔偏值为辅，通过移塔、垫塔、扫孔确保钻进时钻具垂直度减少钻孔偏斜。下部施工时也是控制在钻孔增幅较小和孔间距留有余量时及时纠斜，提高纠斜效果。
3.不断摸索总结各段地层纠斜规律，提高纠斜效果。
根据地层规律，不断摸索各段地层纠斜效果，通过不断总结纠斜效果得出结论：400米至500米纠深1米钻孔10m增幅可以减小35mm左右，560米至600米纠深1米钻孔10m增幅只能减10mm左右。施工中根据不同地层调整纠斜参数，确保纠斜效果。通过摸索该井筒表土段地层软纠斜时反扭矩较小，表土段设定纠斜方位时反转角考虑10°左右纠斜效果理想。
如表1、表2所示300m至400m纠斜时：N31孔357m测斜10m增幅70mm，纠深3.8m，纠斜后测斜钻孔反方向增幅为34mm；而表3、表4所示400m至500m纠斜时：Z13孔430m测斜10m增幅82mm，纠深3.2m，纠斜后测斜钻孔反方向增幅为67mm。
1.纠斜时精心操作确保纠斜效果。
（1）纠斜前提前检修好钻机、泥浆泵，确保纠斜时泵压和流量；（2）确保泥浆性能，控制泥浆含沙量减少螺杆钻具磨损，防止测井时返浆造成测斜、定向事故，控制泥浆粘度防止岩粉沉淀于纠斜段钻具下不到底影响纠斜效果；（3）为防止表土段地层软纠斜后提出螺杆钻具，下钻进钻具时到纠斜处钻具下放困难下，纠斜后可上下提螺杆钻对纠斜段划孔。如不去不可扫孔防止地层软把纠斜趋势给扫没，可用钻机稍微带车让钻具缓慢旋转到底或上下轻微攒动下放到底；（4）纠斜后根据纠斜情况，采用稳斜、增斜、降斜的钻进方法，特殊情况可组合采用移塔、垫塔措施确保纠斜效果；（5）纠斜后加密测斜防止纠斜趋势不稳定，纠斜测井后钻进20至30m再测斜一次待纠斜趋势稳定后再转入正常钻进，如效果不理想采用移塔、垫塔、调整钻机参数控制。 2.提前控制避开纠斜效果差地段。
针对570m至600m纠斜效果差的情况，通过提前控制避开该层位纠斜。
3.边钻进边扩孔，即控制了钻孔偏斜，又节省了钻孔到底后单独扩孔时间，高了施工效率。
为防止地层缩颈径冻结管下放困难，钻进过程中在钻杆接手上加焊刮刀，即可修正钻孔偏斜又可扩孔。
（二）基岩段施工
1、施工中加强测斜仪器管理确保测斜儀、定向仪精度，保证测斜资料准确性，提高纠斜效果。测斜仪偏值误差控制在0.3‰，方位误差控制在10°以内，定向仪误差900m控制在5°以内。
2、根据地层倾角导致钻孔有规律偏斜情况，施工中采取提前预偏措施，减少纠斜次数提高施工效率。
如图2所示箭头所指方向为地层倾角导致钻孔偏斜方向，Z13孔在450m时开始向预偏，进入基岩后钻孔因地层倾角影响自动，开始沿地层倾角方向偏斜，施工中减少了纠斜提高了施工效率。
3、不断总结纠斜参数，提高纠斜效果，确保施工效率。
根据地层倾角影响钻孔偏斜情况，确定纠斜参数特别是纠斜方位时，考虑地层倾角对钻孔偏斜影响确保纠斜效果，若钻孔偏斜趋势与地层倾角斜交，设定钻孔纠斜方位时考虑地层倾角影响10-15°。
4、提前控制钻孔偏斜，钻孔10m增幅控制在100mm之内提高纠斜效果、施工效率。
5、提前控制避开710m左右坚硬地层段纠斜，提高施工效率。
通过不断摸索改进钻孔偏斜控措施，636m浅冻结孔施工时间由7、8天缩短至5天左右，958m深冻结孔施工时间由20天缩短至17天左右，大大提高了施工效率、效益。
结语
综上所述，冻结孔偏斜控制是钻孔施工技术的关键，偏斜控制的方法有预偏、推塔、垫塔、扫孔、扩孔、螺杆钻具纠斜等各有不同的适用地层，为确保钻孔偏斜控制效果施工中应根据不同的地层选用一种或几种方法组合使用。
参考文献：
[1]煤矿冻结法开凿立井工程技术规范，MT/T 1124-2011，2011-04-12：37～38.
[2]张强，李志清.城郊矿主、副井筒冻结孔施工技术[J].建井技术，2001（05）：21-23.
[3]吴金城. YL—10O型液动螺杆钻在冻结孔纠偏中的应用[A]. .地层冻结工程技术和应用——中国地层冻结工程40年论文集[C].：，1995：7.