CN102134978B

CN102134978B - 一种钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法及其所用装置

Info

Publication number: CN102134978B
Application number: CN2011100568745A
Authority: CN
Inventors: 胡郁乐; 张晓西; 张恒春; 罗光强
Original assignee: China University of Geosciences Wuhan
Current assignee: China University of Geosciences Wuhan
Priority date: 2011-03-09
Filing date: 2011-03-09
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2031-03-09
Also published as: CN102134978A

Abstract

本发明公开了一种钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法及其所用的PVC盛料管装置。所述方法包括：制备PVC盛料管装置；将所述PVC盛料管装置通过钻杆送入钻孔目标位置；用孔内搅拌钻头在孔内进行局部搅拌，搅碎PVC盛料管，使管内盛料在目标位置充分混合、挤压，与地层胶结合成整体，在短时间内形成人工孔壁，或者快速形成与地层岩石匹配的人工孔底。所使用的PVC盛料管装置至少包括PVC盛料管及孔内搅拌钻头，PVC盛料管通过设于其上端的挂环悬挂于孔内搅拌钻头下端。本发明提供的方法及装置使得下入钻孔时能准确定位，不易流失，凝结时间可控，固结体强度可控，经济有效，操作性好。

Description

一种钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法及其所用装置

技术领域

本发明涉及一种钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法及其所用装置，属于钻探工程领域。

背景技术

迄今为止，钻探是获取地下深部实物资料的惟一技术途径。但由于钻探工程是以不同地质成因的地质体(地层)为工作对象的隐蔽性工程，钻探施工经常遭遇断层带、构造带、破碎带，裂隙、多空隙、空洞等不良地质体，孔内普遍存在漏失、涌水、垮塌、掉块等复杂情况，导致井眼失稳严重，钻探效率低下，事故多，钻井周期长，钻探质量难以得到保障。钻探过程中的常规技术，如泥浆技术、灌浆护壁堵漏技术和套管方案往往不能解决复杂条件下的护壁堵漏问题，或者说技术经济性、可操作性并不能满足现场的要求。

同时，在钻井过程中，钻井井身轨迹的防斜、稳斜和控斜也是不可回避的问题，为了维持正常钻进，并达到地质目标要求，斜度超标的钻孔需要导斜钻进，进行纠斜；钻孔事故需要绕斜偏钻。这些导斜钻进是一个复杂的技术过程，需要相应的技术条件，但不论是螺杆钻具纠斜还是连续造斜器纠斜，在水泥灌浆形成的人造孔底上进行纠斜时，候凝时间长，也往往由于水泥浆结石体和地层可钻性差别大，不容易按既定方向偏斜，或造斜效率低。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本发明提供一种钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法及其所用装置，本发明提供的方法及装置使得下入钻孔时能准确定位，不易流失，凝结时间可控，固结体强度可控，经济有效，操作性好。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：一种钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法，所述方法包括以下步骤：

(1)制备PVC盛料管装置：

将PVC管一端的管头切割成瓜瓣状，将其并拢成圆锥状并用密封胶布包好作为管尖；

将由主料、辅料及拌合水组成的盛料置入PVC管内；

在PVC管上端安装堵头，并在堵头上安装挂环；

通过设于PVC盛料管上端的挂环将所述PVC盛料管悬挂于设于孔内搅拌钻头下端的悬挂环连接扣上，组成PVC盛料管装置；

(2)将所述PVC盛料管装置通过钻杆送入钻孔目标位置；

(3)将所述PVC盛料管装置送入钻孔目标位置后，用孔内搅拌钻头在孔内进行局部搅拌，搅碎PVC盛料管，使管内盛料在目标位置充分混合、挤压，与地层胶结合成整体，在短时间内形成人工孔壁，或者快速形成与地层岩石匹配的人工孔底。

用于不同用途时，盛料填装方式不同。当用于钻孔护壁堵漏时，将拌合水和辅料置于易碎容器中；将主料搅拌均匀，与易碎容器以间隔方式分层置于PVC管中，直到所有主料和辅料装完为止。当用于导斜偏钻时，存在两种盛料填装方式。可将拌合水置于易碎容器中；将所有主料与辅料在地表混合均匀，与易碎容器以间隔方式分层置于PVC管中。还可将所有主料、辅料与拌合水在地表混合均匀形成浆液；将所形成的浆液装入盛料管中。

用于不同用途时，所用盛料中主料与辅料的配伍方式不同，如下表所示：

可针对不同钻孔口径选配相应规格的PVC管，其中Φ59钻孔配Φ50PVC管；Φ75钻孔配Φ63PVC管；Φ95、Φ110钻孔配Φ90PVC管；Φ150，Φ130、Φ122钻孔配Φ110PVC管；Φ215钻孔配Φ200PVC管。

本方法所使用的PVC盛料管装置至少包括PVC盛料管及孔内搅拌钻头，其中PVC盛料管由管尖、管身、堵头及挂环组成，管尖设于PVC盛料管下端、呈圆锥状，盛料置于管身内，堵头设于PVC盛料管的上端，挂环设于堵头上；所述孔内搅拌钻头为双翼式钻头，由小直径钻杆、硬质合金齿、双翼片、单向阀及悬挂环连接扣组成，单向阀上设有过流孔，硬质合金齿安装于双翼片上，悬挂环连接扣设于孔内搅拌钻头下端，PVC盛料管通过设于其上端的挂环悬挂于悬挂环连接扣上。单向阀位于钻杆与钻头连接部位。

与现有技术相比，本发明提供的方法及装置具有以下优点：

1.使得下入钻孔时能准确定位，不易流失；

2.凝结时间可控，固结体强度可控；可用于复杂情形下的护壁堵漏及造斜，经济有效，操作性好。

附图说明

图1是本发明的PVC盛料管装置的整体结构示意图。

图2是本发明的PVC盛料管的结构示意图。

图3是本发明的孔内搅拌钻头的结构示意图。

图中：1-管尖；2-管身；3-堵头；4-挂环；5-辅料；6-易碎容器；7-主料；8-小直径钻杆；9-硬质合金齿；10-双翼片；11-过流孔；12-单向阀。13-孔内搅拌钻头；14-悬挂环连接扣；15-PVC盛料管。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明提供的钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法及其所用装置做进一步详细说明。

本发明的钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法是基于一种PVC盛料管装置，所述PVC盛料管装置至少包括PVC盛料管15及孔内搅拌钻头13，其中PVC盛料管由管尖1、管身2、堵头3及挂环4组成，管尖1设于PVC盛料管下端、呈圆锥状，盛料置于管内，堵头3设于PVC盛料管的上端，挂环4设于堵头3上；所述孔内搅拌钻头为双翼式钻头，由小直径钻杆8、硬质合金齿9、双翼片10、单向阀12及悬挂环连接扣14组成，单向阀上设有过流孔11，硬质合金齿9镶嵌安装于双翼片10上，悬挂环连接扣14设于孔内搅拌钻头13下端，PVC盛料管通过设于其上端的挂环4悬挂于悬挂环连接扣14上。单向阀12位于钻杆与钻头连接部位。

所选用的小直径钻杆为3m长、Φ42mm的短钻杆，其与工作钻杆连接，在保障传递钻机搅拌轴载和扭矩的同时，还有利于盛料管在孔内得到充分均匀的搅拌。设于钻杆与钻头连接部位的单向阀12保障在送PVC料管的起下钻过程中，钻杆内泥浆的正常流动，单向阀则在搅拌过程中上顶，自动封闭钻杆端口，防止被搅拌的固化浆液进入钻杆内腔，堵塞钻杆。搅拌完成后，送水使单向阀下行，过流孔11外露，使钻杆内腔与钻孔环隙相通，避免提钻时，钻杆内堵水。下文分别以进行护壁堵漏及导斜偏钻为实施例对本发明提供的方法进行详细说明。

实施例1：护壁堵漏

当在钻探过程中遭遇漏失、涌水、垮塌、掉块等复杂情况，可采用本发明提供的方法及装置进行护壁堵漏。

具体护壁堵漏步骤如下：

(1)制备PVC盛料管装置；

如图所示，将PVC管一端的管头切割成瓜瓣状，将其并拢成圆锥状并用密封胶布包好作为管尖1。在进行护壁堵漏时，将拌合水和辅料5置于易碎容器6中；将主料7搅拌均匀，与易碎容器6以间隔方式分层置于PVC管内，直到所有主料和辅料装完为止。然后在PVC管上端安装堵头3，并在堵头上安装挂环4。接着通过设于PVC盛料管上端的挂环4将所述PVC盛料管悬挂于设于孔内搅拌钻头下端的悬挂环连接扣上，组成PVC盛料管装置。

(2)将所述PVC盛料管装置通过钻杆送入钻孔目标位置；

(3)将所述PVC盛料管装置送入钻孔目标位置后，用孔内搅拌钻头在孔内进行局部搅拌，搅碎PVC盛料管，使管内盛料在目标位置充分混合、挤压，与地层胶结合成整体，在短时间内形成人工孔壁，达到护壁堵漏目的。

可针对不同用途选用不同主料与辅料配伍，如下表所示：

上表中，早强剂可选用氯化钙、氯化钠、三氯化铁、三乙醇胺、硫酸盐类等；速凝剂可选用水玻璃、氢氧化钙、711型、红星1型等。减水剂可选用M型、MF型、NNO型、FDN型等；固化剂可选用二氨基甲苯(催化剂)和水(反应剂)等；树脂类可选用脲醛树脂、糠醛树脂、环氧树脂等；酸性固化剂可选用磷酸、硫酸铝、氟硅酸以及盐酸等。

实施例2：导斜偏钻

当在钻探过程中出现井身倾斜时，可采用本发明提供的方法及装置进行导斜偏钻。

具体导斜偏钻步骤如下：

(1)制备PVC盛料管装置；

如图所示，将PVC管一端的管头切割成瓜瓣状，将其并拢成圆锥状并用密封胶布包好作为管尖1。在进行导斜偏钻时，存在两种填装盛料的方式，可将拌合水置于易碎容器6中；将所有主料7与辅料5在地表混合均匀，与易碎容器6以间隔方式分层置于PVC管内。也可将所有主料7、辅料5与拌合水在地表混合均匀形成浆液；将所形成的浆液装入盛料管内。然后在PVC管上端安装堵头3，并在堵头上安装挂环4。接着通过设于PVC盛料管上端的挂环4将所述PVC盛料管悬挂于设于孔内搅拌钻头下端的悬挂环连接扣上，组成PVC盛料管装置。

(2)将所述PVC盛料管装置通过钻杆送入钻孔目标位置；

(3)将所述PVC盛料管装置送入钻孔目标位置后，用孔内搅拌钻头在孔内进行局部搅拌，搅碎PVC盛料管，使管内盛料在目标位置充分混合、挤压，快速形成与地层岩石匹配的人工孔底，利于导斜偏钻。

用于导斜偏钻时，主料为水泥浆，辅料为碎石，砂等骨料。

针对不同钻孔口径选配相应规格的PVC管，其中Φ59钻孔配Φ50PVC管；Φ75钻孔配Φ63PVC管；Φ95、Φ110钻孔配Φ90PVC管；Φ150，Φ130、Φ122钻孔配Φ110PVC管；Φ215钻孔配Φ200PVC管。

Claims

1.一种钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法，其特征在于包含如下步骤：

（1）制备PVC盛料管装置：

将由主料、辅料及拌合水组成的盛料置入PVC管内，用于导斜偏钻时，主料为水泥浆，辅料为骨料；用于护壁堵漏时盛料中的主料与辅料配比如下表：

；

在PVC管上端安装堵头，并在堵头上安装挂环；

（2）将所述PVC盛料管装置通过钻杆送入钻孔目标位置；

（3）将所述PVC盛料管装置送入钻孔目标位置后，用孔内搅拌钻头在孔内进行局部搅拌，搅碎PVC盛料管，使管内盛料在目标位置充分混合、挤压，与地层胶结合成整体，在短时间内形成人工孔壁，或者快速形成与地层岩石匹配的人工孔底。

2.根据权利要求1所述的钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法，其特征在于：当用于钻孔护壁堵漏时，将拌合水和辅料置于易碎容器中；将主料搅拌均匀，与易碎容器以间隔方式分层置于PVC管中，直到所有主料和辅料装完为止。

3.根据权利要求1所述的钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法，其特征在于：当用于导斜偏钻时，将拌合水置于易碎容器中；将所有主料与辅料在地表混合均匀，与易碎容器以间隔方式分层置于PVC管中。

4.根据权利要求1所述的钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法，其特征在于：当用于导斜偏钻时，将所有主料、辅料与拌合水在地表混合均匀形成浆液；将所形成的浆液装入盛料管中。

5.根据权利要求1所述的钻孔护壁堵漏或导斜偏钻方法，其特征在于：针对不同钻孔口径选配相应规格的PVC管，其中Ф59钻孔配Ф50PVC管；Ф75钻孔配Ф63PVC管；Ф95、Ф110钻孔配Ф90PVC管；Ф150，Ф130、Ф122钻孔配Ф110PVC管；Ф215钻孔配Ф200PVC管。

6.一种根据权利要求1所述的方法所用的PVC盛料管装置，其特征在于：至少包括PVC盛料管及孔内搅拌钻头，其中PVC盛料管由管尖、管身、堵头及挂环组成，管尖设于PVC盛料管下端、呈圆锥状，盛料置于管身内，堵头设于PVC盛料管的上端，挂环设于堵头上；所述孔内搅拌钻头为双翼式钻头，由小直径钻杆、硬质合金齿、双翼片、单向阀及悬挂环连接扣组成，单向阀位于钻杆与钻头连接部位，单向阀上设有过流孔，硬质合金齿安装于双翼片上，悬挂环连接扣设于孔内搅拌钻头下端，PVC盛料管通过设于其上端的挂环悬挂于悬挂环连接扣上。