張海剛

（山東天瑞重工有限公司，山東濰坊261041）

0 引言

由于天氣干旱，水位逐年下降，鉆灌溉用水井越來越廣泛。在水井鉆探施工過程中，經(jīng)常發(fā)生井孔傾斜的現(xiàn)象，尤其是200 米以上的深井，斜度較大時(shí)會(huì)對施工造成嚴(yán)重影響。鉆進(jìn)時(shí)，如果井斜度較大，造成阻力增加，鉆桿磨損嚴(yán)重；提鉆時(shí)，井斜可能會(huì)導(dǎo)致卡鉆，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成塌孔，埋鉆。井孔傾斜是施工中造成事故的主要因素，影響著工期、成本和質(zhì)量，探討井孔傾斜問題成為行業(yè)內(nèi)具有重要意義的課題。

圖1 軟硬地層交互對井斜的影響示意圖

1 造成井斜的原因

造成井斜的原因有三個(gè)方面：地層結(jié)構(gòu)、鉆壓力大小以及設(shè)備安裝。

1.1 地質(zhì)因素對井斜的影響

地質(zhì)因素是造成井斜的客觀原因。一般來說，灌溉水井所遇到的地層為第四系和第三系地層，其特點(diǎn)是上部松散、下部致密，軟硬不均，多軟硬互層。軟硬地層抗破碎能力不同，造成鉆速高低不等，引起井孔傾斜（見圖1）。另外，層與層的接觸面不水平，傾斜角度決定著鉆孔彎曲的方向。

在影響井斜的地質(zhì)因素中，主要因素是地層傾角。其他因素對井斜的影響都與地層傾角有關(guān)。根據(jù)鉆井實(shí)踐可得到地層傾角對井斜的影響規(guī)律：地層傾角＜45°時(shí)，井孔一般沿地層上傾方向偏斜；地層傾角＞60°時(shí)，井孔將沿地層下傾方向傾斜；地層傾角在45°-60°之間時(shí)，井孔傾斜不穩(wěn)定?？傊?，如果單從地層因素考慮，井斜不會(huì)超過地層傾角。

1.2 鉆壓力對井斜的影響

目前水井鉆進(jìn)主要是采用鉆桿自重加壓，沒有配備鉆壓儀，鉆壓力的大小由剎車把控制，全憑操作者的感覺和經(jīng)驗(yàn)。鉆進(jìn)速度慢時(shí)就狠加壓，鉆壓力太大，鉆桿彎曲，易造成井孔傾斜。

1.3 設(shè)備安裝對井斜的影響

現(xiàn)在施工中采用的潛孔鉆機(jī)，多配備水平儀。鉆井開始前調(diào)整液壓支腿，使鉆機(jī)保持水平。鉆進(jìn)過程中，由于鉆機(jī)震動(dòng)以及鉆具、鉆桿重量的增加，導(dǎo)致水平失衡，如果不及時(shí)調(diào)整，就可能造成井斜。

2 預(yù)防和控制井斜的施工方法

造成井斜的原因多種多樣，而分辨各種因素需豐富的經(jīng)驗(yàn)及理論知識(shí)。個(gè)人認(rèn)為，施工前對地形、地貌進(jìn)行理論和實(shí)際的探測，施工時(shí)對各關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行量化，鉆進(jìn)過程中仔細(xì)觀察隨時(shí)調(diào)整，能夠有效地避免井斜。

（1）水井專用履帶式潛孔鉆機(jī)進(jìn)入場地前應(yīng)盡量將支腿處的地基硬化，避免施工過程中機(jī)臺(tái)振動(dòng)造成地基下沉，致使鉆機(jī)不水平，引起井斜。另外，施工過程中應(yīng)隨時(shí)注意觀察水平儀狀態(tài)并及時(shí)調(diào)整。

（2）對于表層泥層較深的地形應(yīng)采用螺旋鉆頭鉆進(jìn)至石層[1]；對于表層地質(zhì)較硬的工況，潛孔鉆進(jìn)前禁止使用扭力，并輕微加推進(jìn)力使表層形成一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基準(zhǔn)孔，可在隨后的鉆進(jìn)過程中防止坍塌或傾斜。

（3）當(dāng)鉆頭由軟地層進(jìn)入硬地層時(shí)，應(yīng)盡量減小鉆壓力，不使鉆具產(chǎn)生彎曲，中速鉆進(jìn)，到鉆頭完全進(jìn)入硬地層時(shí)逐漸加壓，加速鉆進(jìn)。當(dāng)鉆頭由硬地層進(jìn)入軟地層時(shí)，勻速鉆進(jìn)，鉆進(jìn)中經(jīng)常上下提升鉆頭，將巖渣吹干凈。發(fā)現(xiàn)井斜時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理，切不可鉆完孔后再處理。

（4）對于鉆壓大小的影響，采用專門的下部加壓鉆具，如鉆鋌、加壓塊等控制，加大鉆具的剛性，盡量不使用鉆桿重量加壓。在機(jī)臺(tái)安裝指重表，嚴(yán)格控制鉆壓力。

（5）在鉆具的合適位置加裝扶正器，減小環(huán)形間隙[2]。潛孔鉆工作時(shí)，建議加裝兩個(gè)扶正器。上扶正器的理論位置為鉆桿的最大彎曲長度。考慮到井徑的擴(kuò)大、扶正器的磨損、以及沖擊器的長度，實(shí)際位置應(yīng)降低5%-10%。比如89 鉆桿，上扶正器的理論位置為鉆頭上方17 米處，實(shí)際安裝位置在15-16 米之間。下扶正器應(yīng)安裝在上扶正器和潛孔沖擊器中間，以保持剛性和導(dǎo)正性。

3 結(jié)束語

在水井鉆進(jìn)中選擇合適的施工方法，如在鉆進(jìn)巖層轉(zhuǎn)換時(shí)調(diào)整軸壓，采用螺旋鉆頭鉆進(jìn)土層，或采用扶正器，均可有效防止水井施工孔傾斜造成下管難的問題。