摘要
近年来在新疆伊犁盆地施工的砂岩型铀矿钻孔孔深大多在600~1000 m之间，钻孔终孔测井平均偏斜距在28 m左右，孔斜控制是影响伊犁矿区钻孔成孔质量的主要技术难题。伊犁盆地钻探施工多采用普通取心钻进工艺，成孔的钻杆与孔壁间的环状空间大，盆地内复杂地层引起的钻孔扩径现象普遍。普通取心钻进钻杆刚度小，钻杆在孔内转动时甩动弯曲幅度大，是导致孔斜控制困难的主要影响因素。中深孔钻孔偏斜距较大，影响地质成果质量和钻探经济效益。通过设计适合在伊犁盆地复杂地层内使用的扶正器并优化钻具组合，使伊犁盆地试验区内施工的中深孔平均偏斜距得到了大幅度的下降，该技术方案对同类型钻孔施工具有一定的借鉴性。
新疆伊犁盆地铀矿勘查区隶属于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州察布查尔锡伯自治县，工作区总面积约600 k
图1 除第四系外全孔取心普通地质孔结构
Fig.1 Conventional core drilling structure for the full hole (below overburden)
图 2 目的层取心普通地质孔结构
Fig.2 Conventional core drilling structure for the target formation
2018年，核工业二一六大队钻探工程院在伊犁南缘中西段、洪海沟地区开展中深孔钻探施工研究，勘查中深部三叠系小泉沟群。该项目施工的ZK7057号钻孔，终孔孔深1100.86 m，为历年来在伊犁盆地铀矿勘查工作中施工的最深孔，该孔终孔顶角28.65°，偏斜距176.99 m，孔斜超标。
2019年，核工业二一六大队钻探工程院在伊犁南缘中西段地区继续开展中深孔施工科研工作。该项目施工的445353钻孔终孔孔深1047.88 m，孔斜顶角28.10°，孔斜超标。
2019年共施工钻孔87个，累计工作量55676.16 m，平均孔深639.68 m，孔斜数据汇总见
2019年伊犁片区钻孔孔斜平均偏斜距较大，各子项目平均偏斜距差距较大，因偏斜距超标导致的降级孔有2个，对地质成果质量和钻探经济效益影响较大。
伊犁片区普通取心钻进软岩中深孔导致孔斜的因素有操作因素、地层因素、钻具组合和钻进工艺因素等。其中地层复杂，普通取心钻进钻杆刚度低，在孔内转动时甩动幅度大，是导致中深孔孔斜控制困难的主要影响因
根据伊犁片区历年测井资料统计，水敏、破碎、坍塌等易扩径孔段的成孔直径比钻头直径平均大约10%。其它孔段扩径、缩径现象并存，但幅度皆较小，孔径比钻头直径超差在±2%左右。因区内复杂地层占比较大，超径与缩径现象并存，如使用直径较小的钻头，形成较小的环状空间，则孔内泵压不稳，影响岩心采取率和孔内钻进安全。区内非目的层钻进段使用Ø113 mm及以上直径的钻头居多，下部目的层孔段在孔内占比较小，占5%~10%，多采用Ø98 mm双套钻头，钻孔成孔的环状空间较大。据孔径和孔斜测井数据对比分析得出，超径幅度在10%左右的孔段的孔斜增长率是非超径孔段的1~2倍，孔内环状空间越大导致的钻杆甩动幅度就越大，对孔斜的影响就越大。
核工业二一六大队在伊犁片区开展过绳索取心钻探技术的研究，孔斜控制较好，但伊犁片区全孔取心钻孔数量很少，使用绳索取心钻进目的层取心钻孔经济性差，未在该片区普及使用。近年来在伊犁片区开展的孔斜防控改进技术研究主要针对普通取心钻进工艺。2020年针对普通取心钻进钻杆刚度低、在孔内转动时甩动弯曲幅度大而导致孔斜的问题，进行了技术改进。
扶正器（见
图3 现场使用的扶正器
Fig.3 Centralizer used for drilling
针对普通取心钻进钻杆刚度小、成孔环状空间大、孔内超
扶正器主要在取心段使用，施工现场对扶正器的使用位置做了多组对比使用效果验证，通过现场试验优选最佳扶正器安放位置及相应的钻具组合。
优化钻具组
钻进参数的选择要在保证孔内钻进安全、高效的前提下，根据不同地层选择有利于孔斜控制的钻压、转速、泵量，以取得良好的孔斜控制效
试验区内施工的钻孔以普通地质孔为主，设计孔深在500~900 m。根据钻孔情况配置使用XY-5和XY-6N型立轴式钻机、A字形18 m钻塔、NBB250、NBB-260型泥浆泵等进行施工。
扶正器外径较粗，在软岩复杂地层使用会增加孔内风险，试验区应选在地层较稳定的片区。蒙其古尔P57-L0、阔斯加尔、梧桐沟片区上覆第四系地层厚度薄、稳定，下部破碎地层少，扶正器及钻具优化组合孔斜防控现场试验主要在以上3个片区实施。
2020年在蒙其古尔P57-L0、阔斯加尔片区使用扶正器共施工钻孔32个，其中800 m以深钻孔1个，700~800 m深钻孔9个，600~700 m深钻孔16个，500~600 m深钻孔6个，完成工作量20963.88 m。蒙其古尔P57-L0、阔斯加尔片区孔斜防控技术改进试验项目效果评价对比分析见
蒙其古尔片区孔斜达标率为100%，平均偏斜距由2019年的35.07 m下降至16.79 m，降幅52.12%。阔斯加尔片区孔斜达标率为100%，平均偏斜距由2019年的19.01 m下降至16.36 m，降幅13.94%。两个片区的钻孔平均偏斜距下降幅度明显，扶正器及钻具优化组合的孔斜防控技术应用效果良好。
梧桐沟煤田市场项目处于山边沟谷中，地势起伏大，地层有倾角，软硬地层交替频繁，孔斜控制较为困
2020年伊犁片区孔斜数据汇总分析见
2020年伊犁片区针对钻孔内钻杆与井壁间环状空间大导致的钻杆甩动弯曲这一影响孔斜控制的主要因素，采取使用扶正器、优化钻具组合等技术改进措施，现场试验验证能大幅降低中深孔钻孔的平均偏斜距，具有较高的推广应用价值和前景。
2021年计划继续完善孔斜防控技术项目实施方案，重点加强对扶正器的设计及使用进行改进，采取多点扶正、分级扶正的技术方案，继续提高扶正器的使用效果。
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