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【摘 要】钻孔弯曲问题，历来被人们所重视，而且在不断的总结经验。本文从两个方面论述了钻孔弯曲的原因，提出了预防措施。
【关键词】钻孔弯曲 防斜钻铤 预防
钻孔弯曲度，在勘探地质和其他工程钻孔中，是一项重要的技术指标，特殊工程孔要求的则更严格一些。在勘探设计上，往往把钻孔设计成为一条垂直于地心的直线，这是理想要求。要想达到这一要求是很困难的，也是不可能的。所以，在勘探规程中，允许有一定的弯曲度。但是要想达到这一规定標准，也不是轻而易举的事。因为钻孔弯曲是由多方面的因素构成的，是很复杂的，这些因素在整个钻探工艺过程都在起作用。只有掌握了这些因素，采取有效措施去克服这些因素，才能将钻孔弯曲度限制在规定范围之内，从而取得良好的设计效果。
在我队以往钻探施工中，由于这个问题没有得到重视，使工程质量受到了影响，出现过丙级孔和报废孔，而且拖延了地质报告的时间。所以，孔斜这一课题对于我们是一个利害攸关而又迫切需要解决的技术难题。
一、孔斜原因的分析
（一）地质构造与岩性上的原因
臼沟矿区的勘探是在二叠纪煤系地层中钻进，地质构造复杂，地层倾角变化大，常在20-81度之间，软硬互层较多，泥质粉砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝土质泥岩均比较软，合金容易钻进。中细粒砂岩、细砂岩、砾状细砂岩硬度大，合金不易啃动，只有用钢粒和部分金刚石钻进，由于有上述条件，使钻孔容易弯曲。
岩层倾角的影响：岩层倾角若在20—30度之间则孔斜率大（顺层跑），若岩层倾角在40-81度之间孔斜率较小如ZK-7号孔和ZK-9、ZK-17号孔，顶角均合乎规范要求。
方位角变化，大部分沿顺时针方向偏转，只有个别孔反时针方向偏转，这是由于地质设计上使钻孔中心平面没有正交岩层走向（成锐角）而造成的。
（二）操作上的原因
1.安装开孔在这两个问题上往往注意不够，尤其是现在将安装人员分给钻机上，为了早开钻多进尺，在安装质量上很不重视，不是钻塔四角不水平，就是天车、立轴、孔口三点不在一直线上，如ZK-17号孔一个腿是垫起的，同时天车、立轴、孔口不在一直线上距孔口差了200 mm多，经过上级检查发现这一问题，也只好移移钻机对附着开钻。在ZK-9 号孔也是三点不在一直线上（相差200 mm多）不仅使钻孔偏斜而且造成键槽卡钻，钻具折断，找不到断头的恶性事故。开孔由于风化地层厚度大，一两个班就钻进30一40米，加上地层漏水，注意力都集中在堵漏上去了，等到把漏堵好，套管下好，一测量顶角，在套管中就差了2一3度。如ZK ---7号孔就是这样。
2.在使用钢粒上也控制不严，合金换钢粒由小班自己掌握，合金钻进进尺慢一点就换钢粒钻进，造成孔壁时大时小，在该矿区有8号和10号两台钻机施工，8号机喜欢用钢粒，孔斜就严重，10号机坚持用合金顶角控制在乙级标准以内。
3.在防斜工具的使用上也不够重视。感到问题严重时就用一用，碰到顶角没有超限，连工具丢到那里去了也找不到，如8号机既有扶正器，也有偏重钻铤，他们施工的钻孔总是弯曲，顶角常常超过规范要求，其重要原因之一是对防斜措施不重视。
二、防斜措施
钻孔弯曲给我队工程质量带来巨大的影响，在经济上也造成了不少损失，不采取切实有效的措施，很难完成技术指标，我们除在管理上和控制上（岗位责任制与奖金挂钩）加强外，在技术上采取了如下措施：
（一）偏重钻铤
如用68mm钻铤外套由91xlOmm厚壁管，在偏轻一侧（短径一边）钻一排直径为30mm深14mm孔间距300 mm共7个孔，钻铤长4.8米，厚壁管长4.2米套在钻铤上，一边靠紧钻铤一边离开3mm，两头用电焊焊牢，直径91mm厚壁管中心线与直径68mm钻铤中心线偏1、5 mm，用时下头接岩心管《粗径钻具，上头接钻铤。
防斜原理：1.钻铤外面再套厚壁管重量增大，使整个钻具的重心下移；2.增加了钻具的刚性，钻具的刚性是与轴惯性矩（J）成正比。轴惯性矩与钻具直径的四次方成正比，且壁厚愈厚，轴惯性矩愈大。3.减少了粗径钻具与孔壁之间的间隙。直径91mm是与钻头口径—样的，加上偏出3mm使长轴半径为47mm，短轴半径为44mm，47mm半径园为直径94mm，所以间隙较小。4.偏重离心力的冲磨作用，由于它一边重一边轻，当偏重钻铤围绕钻孔中心旋转时，将产生一个朝向重方的离心力，当钻孔歪斜后，偏重钻铤在重力作用下将产生一个分力，使钻头靠向孔壁下帮有自然减斜作用，由于离心力永远朝向偏重钻铤的重边，因此钻具每转一圈，分力和离心力便重合一次，使孔壁下帮受到一个较大的周期性的冲击磨擦，从而使已偏斜了的钻孔逐渐复直，从使用过的偏重钻铤磨损情况看也证实了这种原理。我们在臼沟矿区使用效果较好。
（二）防斜钻铤
偏重钻铤防斜，直孔施工顶角，并且超限3度才会起作用，另外偏重钻铤直径91xlOmm厚壁管磨损大，材料来源不易，这样也就限制了它的使用条件，为此不得不另谋出路，根据扶正器原理同时考现场工人操作方便而设计出防斜钻铤，防斜钻铤材料是用4.3-4.4米长的钻铤两头空出l米，中间距2.3 -2.5米用电焊焊6片筋，筋原为20 x13 x 300 mm，焊筋处的最大外径分94mm每根钻铤焊两组，一个孔内用三根焊筋的钻铤编出一个立根，同时最下面一头与粗径钻具（岩心管）相接，最上面一头与晋通钻铤相接。
防斜原理：1.筋片起扶正作用，在并壁上有一个接触点，其接触点的间距为半波长度的一半（直径68mm钻铤半波短为4.3--4.5）。2.相当于延长了粗径钻具，使用长度达到20米（对钢粒钻进的要求合金钻进为7-9米）故能起到防斜作用。3.减少了与井壁之间的间隙。
钻孔弯曲的防治，几年来我们取得了一定成效，但由于开动钻机少，实践机会不多，偶而因素不可预计，因此对事物的必然性还认识不足，有待于进一步研究和探讨。
【关键词】钻孔弯曲 防斜钻铤 预防
钻孔弯曲度，在勘探地质和其他工程钻孔中，是一项重要的技术指标，特殊工程孔要求的则更严格一些。在勘探设计上，往往把钻孔设计成为一条垂直于地心的直线，这是理想要求。要想达到这一要求是很困难的，也是不可能的。所以，在勘探规程中，允许有一定的弯曲度。但是要想达到这一规定標准，也不是轻而易举的事。因为钻孔弯曲是由多方面的因素构成的，是很复杂的，这些因素在整个钻探工艺过程都在起作用。只有掌握了这些因素，采取有效措施去克服这些因素，才能将钻孔弯曲度限制在规定范围之内，从而取得良好的设计效果。
在我队以往钻探施工中，由于这个问题没有得到重视，使工程质量受到了影响，出现过丙级孔和报废孔，而且拖延了地质报告的时间。所以，孔斜这一课题对于我们是一个利害攸关而又迫切需要解决的技术难题。
一、孔斜原因的分析
（一）地质构造与岩性上的原因
臼沟矿区的勘探是在二叠纪煤系地层中钻进，地质构造复杂，地层倾角变化大，常在20-81度之间，软硬互层较多，泥质粉砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、铝土质泥岩均比较软，合金容易钻进。中细粒砂岩、细砂岩、砾状细砂岩硬度大，合金不易啃动，只有用钢粒和部分金刚石钻进，由于有上述条件，使钻孔容易弯曲。
岩层倾角的影响：岩层倾角若在20—30度之间则孔斜率大（顺层跑），若岩层倾角在40-81度之间孔斜率较小如ZK-7号孔和ZK-9、ZK-17号孔，顶角均合乎规范要求。
方位角变化，大部分沿顺时针方向偏转，只有个别孔反时针方向偏转，这是由于地质设计上使钻孔中心平面没有正交岩层走向（成锐角）而造成的。
（二）操作上的原因
1.安装开孔在这两个问题上往往注意不够，尤其是现在将安装人员分给钻机上，为了早开钻多进尺，在安装质量上很不重视，不是钻塔四角不水平，就是天车、立轴、孔口三点不在一直线上，如ZK-17号孔一个腿是垫起的，同时天车、立轴、孔口不在一直线上距孔口差了200 mm多，经过上级检查发现这一问题，也只好移移钻机对附着开钻。在ZK-9 号孔也是三点不在一直线上（相差200 mm多）不仅使钻孔偏斜而且造成键槽卡钻，钻具折断，找不到断头的恶性事故。开孔由于风化地层厚度大，一两个班就钻进30一40米，加上地层漏水，注意力都集中在堵漏上去了，等到把漏堵好，套管下好，一测量顶角，在套管中就差了2一3度。如ZK ---7号孔就是这样。
2.在使用钢粒上也控制不严，合金换钢粒由小班自己掌握，合金钻进进尺慢一点就换钢粒钻进，造成孔壁时大时小，在该矿区有8号和10号两台钻机施工，8号机喜欢用钢粒，孔斜就严重，10号机坚持用合金顶角控制在乙级标准以内。
3.在防斜工具的使用上也不够重视。感到问题严重时就用一用，碰到顶角没有超限，连工具丢到那里去了也找不到，如8号机既有扶正器，也有偏重钻铤，他们施工的钻孔总是弯曲，顶角常常超过规范要求，其重要原因之一是对防斜措施不重视。
二、防斜措施
钻孔弯曲给我队工程质量带来巨大的影响，在经济上也造成了不少损失，不采取切实有效的措施，很难完成技术指标，我们除在管理上和控制上（岗位责任制与奖金挂钩）加强外，在技术上采取了如下措施：
（一）偏重钻铤
如用68mm钻铤外套由91xlOmm厚壁管，在偏轻一侧（短径一边）钻一排直径为30mm深14mm孔间距300 mm共7个孔，钻铤长4.8米，厚壁管长4.2米套在钻铤上，一边靠紧钻铤一边离开3mm，两头用电焊焊牢，直径91mm厚壁管中心线与直径68mm钻铤中心线偏1、5 mm，用时下头接岩心管《粗径钻具，上头接钻铤。
防斜原理：1.钻铤外面再套厚壁管重量增大，使整个钻具的重心下移；2.增加了钻具的刚性，钻具的刚性是与轴惯性矩（J）成正比。轴惯性矩与钻具直径的四次方成正比，且壁厚愈厚，轴惯性矩愈大。3.减少了粗径钻具与孔壁之间的间隙。直径91mm是与钻头口径—样的，加上偏出3mm使长轴半径为47mm，短轴半径为44mm，47mm半径园为直径94mm，所以间隙较小。4.偏重离心力的冲磨作用，由于它一边重一边轻，当偏重钻铤围绕钻孔中心旋转时，将产生一个朝向重方的离心力，当钻孔歪斜后，偏重钻铤在重力作用下将产生一个分力，使钻头靠向孔壁下帮有自然减斜作用，由于离心力永远朝向偏重钻铤的重边，因此钻具每转一圈，分力和离心力便重合一次，使孔壁下帮受到一个较大的周期性的冲击磨擦，从而使已偏斜了的钻孔逐渐复直，从使用过的偏重钻铤磨损情况看也证实了这种原理。我们在臼沟矿区使用效果较好。
（二）防斜钻铤
偏重钻铤防斜，直孔施工顶角，并且超限3度才会起作用，另外偏重钻铤直径91xlOmm厚壁管磨损大，材料来源不易，这样也就限制了它的使用条件，为此不得不另谋出路，根据扶正器原理同时考现场工人操作方便而设计出防斜钻铤，防斜钻铤材料是用4.3-4.4米长的钻铤两头空出l米，中间距2.3 -2.5米用电焊焊6片筋，筋原为20 x13 x 300 mm，焊筋处的最大外径分94mm每根钻铤焊两组，一个孔内用三根焊筋的钻铤编出一个立根，同时最下面一头与粗径钻具（岩心管）相接，最上面一头与晋通钻铤相接。
防斜原理：1.筋片起扶正作用，在并壁上有一个接触点，其接触点的间距为半波长度的一半（直径68mm钻铤半波短为4.3--4.5）。2.相当于延长了粗径钻具，使用长度达到20米（对钢粒钻进的要求合金钻进为7-9米）故能起到防斜作用。3.减少了与井壁之间的间隙。
钻孔弯曲的防治，几年来我们取得了一定成效，但由于开动钻机少，实践机会不多，偶而因素不可预计，因此对事物的必然性还认识不足，有待于进一步研究和探讨。