充填钻孔单孔深井的钻探方法与流程

1.本发明涉及深井钻孔技术领域，尤其涉及充填钻孔单孔深井的钻探方法。


背景技术：

2.充填钻孔项目位于辽宁省本溪市南芬区思山岭乡思山岭村，属龙新矿业招标项目，是国内已经查明登记的最大单体铁矿，最大垂直深度达到1500米。其在建过程中施工的充填钻孔是属于目前中国最深的充填钻孔，其充填钻孔的深度为1147米，为海拔 187m到
‑
960m，地区地层老、岩性多变，岩石研磨性强、可钻性差，具有较大施工难度。同时，要求充填钻孔精准入巷，偏斜率不超过2.5
‰
，精准度要求高。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的问题是如何在地层结构复杂且跨度大的情况下实现单孔钻孔深度1147米、精准度2.5
‰
精准入巷问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：包括以下步骤:s1、钻孔：使用钻孔钻具组合将φ311.1mm钻头从海拔 187m到
‑
960m处，形成1147米深的钻孔，φ311.1mm钻头的钻压为60～100kn，转速为55rpm，泵量为30～40l/s，泵压为6～8mpa；s2、监测：在使用钻具组合进行钻孔的同时使用hlmwd无线随钻设备监测钻孔的垂直度，保证钻孔偏斜率≤2.5
‰
；同时下入螺杆和hlmwd无线随钻测斜仪控制井身轨迹，钻进过程中调整好滑动与复合钻进的比例，使井身轨迹相对平滑，利用hlmwd无线随钻测斜仪内部压力传感器感受泥浆压力变化,并通过无线传输方式以脉冲信号的形式将泥浆压力信号转换为电信号，从而使定位更加准确；s3、校验：使用陀螺测斜仪在地面确定对准一个方向，然后启动陀螺测斜仪下到井中，测量和记录仪器相对其实指向所转过的角度，对hlmwd无线随钻测斜仪采集的数据进行验证，保证钻孔偏斜率≤2.5
‰
；s4、通井：钻孔完毕后，采用通井钻具组合进行通井，通井无阻碍后大排量循环2周方可起钻，起钻前采用封闭钻井液对裸眼段进行封闭；s5、下管：钻孔通井完毕后，选用外径φ219mm（壁厚δ12 14耐磨层厚度mm）合金复合耐磨管作为充填管，将充填管逐段对准并进行螺纹连接，并在充填管的连接丝扣处涂抹丝扣油，每级套管串底端应具有浮箍、浮鞋，以满足下管、固井的安全要求，然后下放到钻孔中，管体承压＞12mpa，单根充填管重量为1.06吨，数量为128根，总质量为135吨；s6、固井：全井段水泥封固，采用水泥浆配方：p.o42.5级罐装水泥，水泥浆密度：1.75g/cm
³
（
±
0.03），以保证全井段固井的稳固效果；s7、标识：在充填管的上端加装井口保护装置，并在充填管的接箍上焊接明显的井号标志，井口保护装置为井口帽或盲板。
5.由于本发明选用了钻孔钻具组合将φ311.1mm钻头直接从海拔 187m到
‑
960m处，因此达到了单孔深度为1147米的大跨度的高精度精准钻孔，解决了因地质复杂且跨度大的情况下单孔深度及精准度难度较大的问题。
具体实施方式
6.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
7.项目地址：辽宁省本溪市南芬区思山岭乡思山岭村项目情况：单孔深度1147米，具体为海拔 187米~到
‑
960米地质情况：矿区内地层分为结晶基底和沉积盖层。其中，结晶基底在地表未出露，仅在钻孔内见到，由太古界鞍山群茨沟组和下元古界辽河群浪子山组组成，上述地层经历深成变质和热液变质，混合岩化作用强烈，岩石硬度高，可钻性差；沉积盖层由上元古界青白口系和震旦系、下古生界寒武系及新生界第四系组成。
8.钻遇地层：1、第四系（q）：深度0～10m；2、辽河群浪子山组（pt1l）：深度10～780m；
①
绿片岩；
②
白云石大理岩；
③
千枚岩；
④
石英岩。
9.3、鞍山群茨沟租（arcg）：深度780～1147米。
10.①
碳酸盐化赤铁石英岩（上部含铁岩层），厚度1.73～212.90m；
②
条纹条带状赤铁矿石（ⅰ号矿体），厚度20.21～216.01m；
③
条带状赤铁石英岩（或低品位赤铁矿石），厚度24.60～118.60m；
④
条纹条带状赤铁矿石（ⅱ号矿体），厚度2.18～416.46m；
⑤
条纹条带状磁铁矿石（ⅲ号矿体），厚度25.69～203.58m；
⑥
条带状磁铁石英岩（或低品位磁铁矿石），厚度12.70～110.50m；
⑦
条纹条带状磁铁矿石（ⅳ号矿体），厚度3.37～753.82m；
⑧
条纹条带状赤铁矿石（
ⅴ
号矿体），厚度6.95～147.33m；
⑨
碳酸盐化磁铁石英岩（或ⅳ号矿体及夹层），厚度1.40～341.01m；
⑩
滑石化磁铁石英岩（或ⅳ号矿体及夹层），厚度4.40～85.39m；
⑪
黑云角闪片岩（夹层或底部岩层），厚度1.70～198.40m。
11.根据地层岩性、技术要求、设备及施工条件等因素，确定钻进方法和选用钻具，设计了两种钻井方法，如下实施例1
‑
2所记载内容实施例1s1、钻孔：使用钻孔钻具组合将φ311.1mm钻头从海拔 187m到
‑
960m处，形成1147米深的钻孔，φ311.1mm钻头的钻压为60～100kn，转速为55rpm，泵量为30～40l/s，泵压为6～8mpa；
s2、监测：在使用钻具组合进行钻孔的同时使用hlmwd无线随钻设备监测钻孔的垂直度，保证钻孔偏斜率≤2.5
‰
；同时下入螺杆和hlmwd无线随钻测斜仪控制井身轨迹，钻进过程中调整好滑动与复合钻进的比例，使井身轨迹相对平滑，利用hlmwd无线随钻测斜仪内部压力传感器感受泥浆压力变化,并通过无线传输方式以脉冲信号的形式将泥浆压力信号转换为电信号，从而使定位更加准确；s3、校验：使用陀螺测斜仪在地面确定对准一个方向，然后启动陀螺测斜仪下到井中，测量和记录仪器相对其实指向所转过的角度，对hlmwd无线随钻测斜仪采集的数据进行验证，保证钻孔偏斜率≤2.5
‰
；s4、通井：钻孔完毕后，采用通井钻具组合进行通井，通井无阻碍后大排量循环2周方可起钻，起钻前采用封闭钻井液对裸眼段进行封闭；s5、下管：钻孔通井完毕后，选用外径φ219mm（壁厚δ12 14耐磨层厚度mm）合金复合耐磨管作为充填管，将充填管逐段对准并进行螺纹连接，并在充填管的连接丝扣处涂抹丝扣油，每级套管串底端应具有浮箍、浮鞋，以满足下管、固井的安全要求，然后下放到钻孔中，管体承压＞12mpa，单根充填管重量为1.06吨，数量为128根，总质量为135吨；s6、固井：全井段水泥封固，采用水泥浆配方：p.o42.5级罐装水泥，水泥浆密度：1.75g/cm
³
（
±
0.03），以保证全井段固井的稳固效果；s7、标识：在充填管的上端加装井口保护装置，并在充填管的接箍上焊接明显的井号标志，井口保护装置为井口帽或盲板。
12.所述钻孔钻具组合为：φ311.1mm钻头＋φ203mm螺杆（1
°
）＋hlmwd定向短节＋φ203mm无磁钻铤1根＋φ203mm钻铤2根＋φ178mm钻铤9根＋φ127mm钻杆。
13.表1
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实施例1钻孔钻头技术参数实施例2s1、钻孔：使用钻孔钻具组合将φ215.9mm牙轮钻头钻从海拔 187m到
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960m处，然后使用扩孔钻具组合将φ311.1mm组合钻头从海拔 187m到
‑
960m处的孔底，形成1147米深的钻孔；其余步骤与实施例1相同。
14.所述钻孔钻具组合为：φ215.9mm牙轮钻头＋φ172mm螺杆（1
°
）＋hlmwd定向短节＋φ178mm无磁钻铤1根＋φ178mm钻铤2根＋φ165mm钻铤9根＋φ127mm钻杆。
15.所述扩孔钻具组合为：φ311.1mm组合钻头＋φ203mm钻铤2根＋φ165mm钻铤10根＋φ127mm钻杆。
16.表2
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实施例2钻孔钻头、组合钻头技术参数
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。