一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法与流程

本发明涉及轨道车辆，具体涉及一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法。

背景技术：

1、矿产勘查中需通过岩心钻探来控制矿体的延伸情况，随着勘查往深部迈进，由钻孔轨迹偏移引起的偏差会愈加明显，进而增大钻孔实际控制矿体位置与设计位置误差，从而影响到矿产资源勘查的精度和效率。

2、目前在绳索取心钻探中，主要采用初级定向钻进调整钻孔轨迹，以保证实际钻进轨迹能够在设计的矿体靶点附近穿过，以获取矿体岩心，从而达到矿产资源调查目的；但现有的初级定向钻进技术虽然能够较准确控制矿脉，但是对于钻孔孔斜预防和控制并无较好效果，不利于深孔下半段施工，同时钻杆整体弯曲度较大，高速旋转时的摩阻大，造成磨损严重，易发生孔内钻具事故，影响取心内管和打捞器下放困难，不利于绳索取心作业。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提供一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，旨在解决现有的初级定向钻进技术对于钻孔孔斜预防和控制并无较好效果的问题。

2、本发明提出的技术方案为：

3、一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，包括：

4、将需要钻探的矿脉标记为目标矿脉，并获取目标矿脉的基础信息，其中，基础信息包括矿脉走向、矿脉倾角、矿脉材质和钻孔处地层走向；

5、确定需要钻探的目标深度；

6、基于基础信息和目标深度确定钻孔设计方位、钻孔倾角、钻孔深度和交点预估深度，其中，交点预估深度为钻点与目标矿脉的矿体相遇的预估深度；

7、于表层覆盖层采用金刚石单管钻进，当钻进至基岩时，于钻孔内伸入套管以进行护壁；

8、通过第一绳索取心钻具钻至完整基岩时，于钻孔内伸入套管以进行护壁，然后通过采用第二绳索取心钻具钻至最终位置，其中，第二绳索取心钻具的直径小于第一绳索取心钻具。

9、优选的，所述于表层覆盖层采用金刚石单管钻进，当钻进至基岩时，于钻孔内伸入套管以进行护壁，之前还包括：

10、根据目标矿脉所在区域的地层孔斜变化率调整钻孔的钻孔倾角。

11、优选的，所述根据目标矿脉所在区域的地层孔斜变化率调整钻孔的钻孔倾角的计算公式为：

12、

13、式中，jk为钻孔倾角调整值；ld为地层孔斜变化率，单位为°/100m；sd为目标深度，单位为m。

14、优选的，还包括：

15、将第二绳索取心钻具采用满眼钻具，并调整钻孔倾角；

16、在钻进过程中，减少钻杆上的稳定器的数量，并调整稳定器于钻杆的安装位置。

17、优选的，还包括：

18、调整钻具组合方式，其中，钻具组合方式包括第一组合方式和第二组合方式，第一组合方式为：直径为76mm的取心钻头+直径为76.5mm的下扩孔器+直径为75mm的绳索取心钻具+直径为76.5mm的上扩孔器+长度为3m且直径为71mm的绳索取心钻杆+直径为76.5mm的稳定器1个+直径为71mm的取心钻杆+主动钻杆；第二组合方式为：直径为76mm的取心钻头+直径为76.5mm下扩孔器+直径为75mm的绳索取心钻具+直径为76.5mm上扩孔器+长度为6m且直径为71mm的绳索取心钻杆+直径为76.5mm的稳定器1个+直径为71mm的取心钻杆+主动钻杆。

19、优选的，所述基于基础信息和目标深度确定钻孔设计方位、钻孔倾角、钻孔深度和交点预估深度，之后还包括：

20、采用单管取心钻具钻进第一预设距离，以建立孔口；

21、将单管取心钻具的底部取心钻头更换为套管靴，然后伸入钻孔底以作为套管，并在孔口采用卡瓦固定；

22、在套管内部下入第一绳索取心钻具以实现取心钻进，完成取心后，通过套管使用管靴以进行扩孔；

23、通过套跟管钻进进入基岩第二预设距离后，将套管在孔口进行固定，以完成了第一级孔段的施工，然后采用第二绳索取心钻具进行钻进。

24、优选的，所述基于基础信息和目标深度确定钻孔设计方位、钻孔倾角、钻孔深度和交点预估深度，之后还包括：

25、采用三级钻进方式，其中，第一级钻孔采用跟管钻进工艺，第二级钻孔采用绳索取心工艺，第三级钻孔采用满眼钻进组合方式，并在不同孔段试验钻杆稳定器安装位置。

26、优选的，所述在套管内部下入第一绳索取心钻具以实现取心钻进，完成取心后，通过套管使用管靴以进行扩孔，包括：

27、使用第一绳索取心钻具钻进时采用低压吊打工艺。

28、优选的，使用第二绳索取心钻具钻进时全孔段采用满眼钻具组合。

29、优选的，采用第一钻具组合方式时，将跨距设置为第三预设距离。

30、通过上述技术方案，能实现以下有益效果：

31、本发明提出的提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法先采用金刚石单管钻进的方式，然后钻进基岩时，伸入套管以进行护壁，然后采用第二绳索取心钻具钻至最终位置，即采用分段时钻进工艺，且钻进过程中更换绳索取心钻具的直径，从而避免钻杆柱在浅部地层频繁起下钻导致的孔壁变形、掉块等情况；且通过基础信息和目标深度来确定钻孔设计方位、钻孔倾角、钻孔深度，能够起到更好的钻孔孔斜预防和控制效果。

技术特征：

1.一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，所述于表层覆盖层采用金刚石单管钻进，当钻进至基岩时，于钻孔内伸入套管以进行护壁，之前还包括：

3.根据权利要求1所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，所述根据目标矿脉所在区域的地层孔斜变化率调整钻孔的钻孔倾角的计算公式为：

4.根据权利要求1所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求4所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，所述基于基础信息和目标深度确定钻孔设计方位、钻孔倾角、钻孔深度和交点预估深度，之后还包括：

7.根据权利要求1所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，所述基于基础信息和目标深度确定钻孔设计方位、钻孔倾角、钻孔深度和交点预估深度，之后还包括：

8.根据权利要求6所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，所述在套管内部下入第一绳索取心钻具以实现取心钻进，完成取心后，通过套管使用管靴以进行扩孔，包括：

9.根据权利要求6所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，使用第二绳索取心钻具钻进时全孔段采用满眼钻具组合。

10.根据权利要求5所述的一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，其特征在于，采用第一钻具组合方式时，将跨距设置为第三预设距离。

技术总结
本发明公开了一种提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法，本发明提出的提高高陡地层勘查精度的钻孔轨迹控制方法。先采用金刚石单管钻进的方式，然后钻进基岩时，伸入套管以进行护壁，然后采用第二绳索取心钻具钻至最终位置，即采用分段时钻进工艺，且钻进过程中更换绳索取心钻具的直径，从而避免钻杆柱在浅部地层频繁起下钻导致的孔壁变形、掉块等情况；采用基础信息和目标深度来优化钻孔开孔角度；同时采用满眼绳索取心钻具组合控制钻孔孔斜变化。通过控制开孔角度的变化、调整钻孔开孔角度的方法和采用防斜钻具的技术，从而控制钻孔轨迹，实现钻至目标地层。

技术研发人员：潘德元,蔡隽,贺前平,王杰,方国庆,吕敬尊,周成建,张昭,崔海龙,任保峰
受保护的技术使用者：中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8