文档介绍：水平定向钻进在几种复杂地层的钻进工艺探讨
水平定向钻进在几种复杂地层的钻进工艺探讨
摘要:水平定向钻进(Horizontal Directional Drilling),即HDD,是应用于非开挖领域的一项重要施工技术。HDD在不同地层的施工工艺也有所不同,文章从几种复杂地层的特点入手,分析了在适用于这些复杂地层的施工工艺,在HDD工程应用中,要合理的结合地层的特点选择施工工艺,减小施工难度,顺利完成工程。
关键词:
水平定向钻进(HDD) 钻进工艺钻井液淤泥层卵石层岩石层

中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:

水平定向钻进(Horizontal Directional Drilling),即HDD,是应用于非开挖领域的一项重要施工技术,大多应用于穿越河流、铁路、公路、建筑物等场地的各种管线铺设。小口径的管线铺设,也称之为导向钻进,但其施工工艺与HDD基本相同,在非开挖技术领域也没有明显的区分界限。由于施工场地的地质等因素,定向钻进的施工要穿越各种地层,粘土层是比较理想的土层,施工过程相对简单,而砂层、卵石层、岩层等地层的施工工艺根据各地层的性质有明显的不同,在这些地层的施工过程中要合理的选择施工工艺,优化资源配置,以求最高效率的完成工程。
砂层
砂层根据其颗粒级配大致可分为粉砂、细砂、中砂、粗砂和砾砂等。由于HDD的钻空轨迹的特殊性,在砂层中钻进存在的最大问题是孔壁的不稳定易坍塌,对于疏松的砂层来说,钻孔导向也存在一定的难度。在这类地层进行非开挖施工时,要合理的选择钻进工艺,选择优质钻井液护壁。
钻进工艺
在砂层施工,可选用常规的导向钻进,钻孔轨迹要尽量降低入射角和出射角,避免在砂层出现太大的钻孔弯曲弧度。钻头选用硬质合金导向钻头。
导向钻头尖端部位的高压钻井液射流射入砂层,松散的砂层受冲刷后呈现流沙状态,砂层稳定性减弱。导向钻头前端具有造斜和纠斜功能的斜掌从砂层中得到的反作用力也随着减弱,造成导向钻孔施工工程中造斜和纠斜困难。因此,可以把斜掌的宽度加大,增加导向钻头斜掌和流砂的接触面积,改善斜掌造斜和纠斜功能,从而达到导向钻头沿预期设定的钻孔轨迹延伸,保证了导向精度。
在导向孔施工完毕以后,要尽快开始扩孔,砂层的内聚力小,在扩孔时要尽量减少扩孔级数,减少钻具在孔内

的震动次数,有效的防治孔壁坍塌。
钻井液
钻井液主要用于稳定孔壁、降低回转扭矩和拉管阻力、冷却钻具、清除钻渣等作用。在砂层中钻进,结合砂层的特点,适当提高钻井液的密度,增大粘度和降低失水,而且要考虑其可泵性。在泥浆体系的配比中,一般选用在钠基膨润土的泥浆加少量润滑剂。当然,在具体的应用中,要结合地层的特点,采用不同的配合比。对于极不稳定的流沙层,可选用化学浆液堵漏材料,如:丙稀酰胺、水玻璃、硅酸盐和各种合成乳胶。这类化学材料可以提高孔壁的力学稳定性,但是其价格较高。
卵石层
卵石层的结构极其不稳定,属于机械分散地层,颗粒之间缺乏胶结。在导向孔施工时,会出现塌孔、钻进轨迹难控制、钻渣排除困难、卵石难破碎、钻井液漏失等情况。在扩孔施工时,还会出现扩孔器卡死,甚至埋钻的现象。因此,在该地层进行非开挖施工时,要详细了解卵石层的密实情况、粒径级配、层厚度等,合理的设计钻孔轨