超長(zhǎng)距離硬巖層水平定向鉆擴(kuò)孔工藝研究與應(yīng)用

劉啟華 李剛 陳翔 朱智 杜學(xué)龍(中石化江漢油建工程有限公司，湖北 潛江 433124)

0 引言

水平定向鉆技術(shù)在國(guó)內(nèi)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)已趨于成熟。特別是近三年，設(shè)計(jì)水平定向鉆長(zhǎng)度超過3000m的已呈常態(tài)化。但超長(zhǎng)距離的水平定向鉆的設(shè)計(jì)地層，還主要集中在非巖石層，如淤泥、粉質(zhì)黏土等。如中石油管道局2015年施工的西氣東輸如東-海門-崇明島輸氣管道長(zhǎng)江穿越粉砂地層，穿越長(zhǎng)度3500m；中石化中原油建2017年施工的浙江甬臺(tái)溫成品油管道工程飛云江特大型定向鉆穿越淤泥層，管徑φ323.9mm，穿越長(zhǎng)度3360m等。對(duì)于超長(zhǎng)距離硬巖層的水平定向鉆穿越工程還不多見。在此，以新疆煤制氣潛江-韶關(guān)管道工程長(zhǎng)江穿越工程為例，探討超長(zhǎng)距離硬巖層水平定向鉆擴(kuò)孔工藝的研究與應(yīng)用。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程長(zhǎng)江主定向鉆穿越長(zhǎng)度為3120m，穿越管道為Φ406.4×12.7mm X60Q 無縫鋼管，設(shè)計(jì)壓力10MPa。相對(duì)入土點(diǎn)最大埋深55m，穿越水平段設(shè)計(jì)管底高程為-28.0m，穿越層位為中風(fēng)化泥質(zhì)、砂質(zhì)板巖。要求在一個(gè)長(zhǎng)江非汛期內(nèi)必須完工，且為整個(gè)新氣管道工程的最重要控制性工程。

長(zhǎng)江定向鉆穿越地層主要為中-微風(fēng)化泥質(zhì)、微風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖和石英巖脈。中風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖：灰色、淺灰色、灰黑色，泥晶結(jié)構(gòu)板狀、片狀構(gòu)造，層理發(fā)育輕敲易碎，棱角處手掰可斷，層面光滑，手摸有滑膩感，指甲能刻劃，巖心破碎，多短柱狀、半柱狀、碎片狀；垂直層理發(fā)育，含有石英細(xì)脈、方解細(xì)脈和石英團(tuán)塊。微風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖：深灰色，泥晶結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，巖質(zhì)較脆，巖心呈短柱狀、長(zhǎng)柱狀，少量呈碎塊狀，巖體較完整，屬較硬巖，較完整。石英巖脈(團(tuán)塊)：白色，呈團(tuán)塊狀、細(xì)脈狀。石英團(tuán)塊局部密集，含量高，多分布于中風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖中上部；石英巖脈多沿層理面發(fā)育，多發(fā)育在中風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖下部和微風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖內(nèi)，分布規(guī)律性差。在石英團(tuán)塊內(nèi)發(fā)育有方解石細(xì)脈，微風(fēng)化泥質(zhì)砂質(zhì)板巖中也有方解石細(xì)脈發(fā)育。穿越各類巖層占比如表1所示。

表1 穿越各類巖層占比統(tǒng)計(jì)

1.2 工程特點(diǎn)

(1)巖石硬度大，裂隙發(fā)育，地層復(fù)雜。將鉆屑、巖塊送至中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)進(jìn)行巖石力學(xué)測(cè)試，結(jié)果顯示，穿越巖石平均硬度達(dá)到60MPa，且石英含量高，巖體的可鉆性等級(jí)Ⅵ～Ⅶ級(jí)，鉆進(jìn)時(shí)效在目前我國(guó)非開挖水平定向鉆進(jìn)技術(shù)條件下≤2.5m/h。巖層研磨性很強(qiáng)，對(duì)鉆頭磨損嚴(yán)重。

(2)本工程穿越實(shí)際長(zhǎng)度3120m，是國(guó)內(nèi)水平定向鉆穿越長(zhǎng)江巖石層距離最長(zhǎng)的工程，穿越巖石層距離達(dá)2900m。

(3)施工工期受長(zhǎng)江汛期影響，必須在一個(gè)非汛期內(nèi)(10月-來年5月)完成，對(duì)施工工藝、施工效率提出較高要求。

2 技術(shù)難點(diǎn)

2.1 本工程穿越距離長(zhǎng)

如果采用常規(guī)擴(kuò)孔工藝，即單臺(tái)鉆機(jī)拉擴(kuò)，傳遞至擴(kuò)孔器的有效扭矩小，擴(kuò)孔效率低下。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，穿越長(zhǎng)度3120m、60MPa巖石穿越需保證鉆機(jī)輸出扭矩70kN·m,而消耗在3120m鉆桿(168mm)的扭矩為50～55kN·m(不考慮大量巖屑包裹鉆桿所消耗的扭矩)，傳遞到擴(kuò)孔器的扭矩只有15kN·m，擴(kuò)孔效率極其低下，工期難以保證。

2.2 巖石硬度大

需要切削巖石的扭矩大，大扭矩必須要求有大鉆機(jī)和大鉆桿，而目前國(guó)內(nèi)普遍使用的大噸位鉆機(jī)為600t，最大極限負(fù)荷輸出扭矩150kN·m，一般正常工作輸出扭矩50～100kN·m，80kN·m以上不宜長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷，否則容易導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)馬達(dá)發(fā)熱，有時(shí)溫度可達(dá)120℃。而常用的鉆桿與石油鉆井鉆桿相同，大鉆桿有140mm、168mm和194mm三種類型，承受的最大扭矩分別為80kN·m、100kN·m和120kN·m，且194mm鉆桿只少量用于水平定向鉆施工，需廠家專門定制。所以，從鉆桿和鉆機(jī)匹配上考慮，鉆機(jī)扭矩輸出和鉆桿承受的扭矩均有限，施加在擴(kuò)孔器的扭矩變小，擴(kuò)孔效率將大幅降低。

2.3 對(duì)泥漿性能要求較高

由于地層裂隙、破碎發(fā)育，鉆屑顆粒大、數(shù)量多，為保證泥漿盡可能多的攜帶孔內(nèi)鉆屑，防止形成鉆屑床，進(jìn)而造成鉆具卡鉆等井下事故，對(duì)泥漿性能要求較高。

3 擴(kuò)孔工藝的制定

3.1 擴(kuò)孔工藝的風(fēng)險(xiǎn)分析及技術(shù)目標(biāo)

結(jié)合工程技術(shù)難點(diǎn)、工期要求以及以往推擴(kuò)經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)團(tuán)隊(duì)達(dá)成以下意見：

(1)采用常規(guī)拉擴(kuò)，效率低，在規(guī)定的工期內(nèi)根本無法完成施工。

(2)結(jié)合國(guó)內(nèi)已有的鉆具、鉆機(jī)情況，只有采用同時(shí)推擴(kuò)，才能基本保證在規(guī)定的工期內(nèi)完成。

(3)雖然推擴(kuò)有風(fēng)險(xiǎn)，但可以通過精密的計(jì)劃，把潛在風(fēng)險(xiǎn)降到最低甚至消除。

(4)通過短距離推擴(kuò)的實(shí)驗(yàn)，摸清鉆具磨損情況，真實(shí)扭矩的消耗及傳遞、合適的推力以及進(jìn)尺數(shù)據(jù)等。

(5)改進(jìn)鉆具。包括鉆桿的配置、短節(jié)的選用以及擴(kuò)孔器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)等。

(6)泥漿性能的要求。因地層破碎，孔洞中巖屑直徑較大，而且單側(cè)返漿距離超過1500m，泥漿的攜帶性能必須達(dá)到一定要求，盡可能帶出孔洞中的巖屑。

總體技術(shù)目標(biāo)是在傳統(tǒng)定向鉆擴(kuò)孔工藝上進(jìn)行突破性的改變，把以往傳統(tǒng)的拉擴(kuò)方式，通過鉆具改進(jìn)、泥漿性能改善等，改為超大鉆頭、兩側(cè)同時(shí)推擴(kuò)和套管助推等工藝，降低風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)約工期，從根本上解決目前最大鉆桿、最大鉆具扭矩?zé)o法超長(zhǎng)距離傳遞、擴(kuò)孔效率低下的問題。通過改善泥漿性能，盡可能多的超長(zhǎng)距離攜帶孔洞中的巖屑，降低回拖風(fēng)險(xiǎn)?？梢試L試推擴(kuò)方案，但主要措施的目的是消除或降低井下風(fēng)險(xiǎn)，不允許出現(xiàn)井下事故，如掉牙輪、擴(kuò)孔器或斷鉆桿事故。

3.2 擴(kuò)孔工藝關(guān)鍵技術(shù)及工藝流程的制定

針對(duì)現(xiàn)階段工程工期緊、任務(wù)重、難度大的特點(diǎn)，采取措施，在保證井下安全的情況下，從如何提高施工效率，節(jié)約工期、降低成本等方面考慮。制定摸索一套適合超長(zhǎng)距離、硬巖層水平定向鉆擴(kuò)孔施工鉆具組合及施工工藝流程。

(1)采用大功率螺桿鉆具，配備超大三牙輪鉆頭進(jìn)行導(dǎo)向孔施工常規(guī)水平定向鉆導(dǎo)向孔施工，一般鉆頭采用8-1/2英寸、9-1/2英寸、10-1/2英寸，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大功率螺桿馬達(dá)技術(shù)已非常成熟，其配備超大鉆頭已完全可行。長(zhǎng)江定向鉆穿越工程導(dǎo)向孔施工采用對(duì)穿工藝，鉆頭采用12-1/4英寸鉆頭，大鉆頭的導(dǎo)向孔環(huán)空直徑，可以為第一級(jí)擴(kuò)孔降低難度。

(2)采用助推套管，使推力和扭矩有效傳遞

國(guó)內(nèi)水平定向鉆使用的常規(guī)鉆桿為5-1/2英寸(140mm)，導(dǎo)向孔施工中，因鉆桿的韌性，鉆機(jī)推力在大于20噸后就容易發(fā)生彎曲，特別是在長(zhǎng)度超過1200m后，鉆機(jī)的推力難以傳遞至鉆頭，造成進(jìn)尺緩慢。長(zhǎng)江定向鉆穿越兩側(cè)各有約120m長(zhǎng)的軟地層，為保證導(dǎo)向孔以及正向(推)擴(kuò)孔推力和扭矩的有效傳遞至最前端的鉆頭或擴(kuò)孔器處，需在兩側(cè)軟地層，夯(推)入Φ508×10mm的套管，隔離鉆桿與軟地層，減少鉆桿因地層承載力不夠?qū)е裸@桿彎曲，減少推力損耗，使推力傳遞順暢；另外，控制鉆桿的彎曲量在最小范圍內(nèi)，減少鉆桿彎曲，防止鉆桿折斷。

(3)采用兩側(cè)同時(shí)推擴(kuò)技術(shù)，改進(jìn)擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)形式，防止井下事故，提高施工效率兩側(cè)推擴(kuò)解決了超長(zhǎng)距離扭矩傳輸問題，但也存在風(fēng)險(xiǎn)，其一是擴(kuò)孔器在工作狀況下，假如擴(kuò)孔姿態(tài)沒有拉擴(kuò)好，存在與已有孔洞不同心的問題，會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)孔器各牙輪受力不均，牙掌折斷的風(fēng)險(xiǎn)；其二是每種擴(kuò)孔器有其使用壽命，在該地層及工況下，擴(kuò)孔器的使用壽命是多長(zhǎng)時(shí)間，即不提前退出，也不存在因磨損過度導(dǎo)致掉牙輪的風(fēng)險(xiǎn)。以上兩個(gè)問題，通過改進(jìn)擴(kuò)孔器的結(jié)構(gòu)形式，消除井下風(fēng)險(xiǎn)。

(4)摸索調(diào)整泥漿配方，提高泥漿長(zhǎng)距離攜帶能力

在3120m的超長(zhǎng)距離巖石穿越，單邊泥漿攜帶能力超過1500m，2m3/min的泥漿排量，在Φ450mm的孔洞中，擴(kuò)孔器處攜帶巖屑的泥漿，要很長(zhǎng)時(shí)間才能返出地面。另外采用大鉆頭、大牙輪擴(kuò)孔，巖屑顆粒直徑較大，就需更好的泥漿流動(dòng)性、攜帶性能等。

(5)工藝流程的制定

根據(jù)以上的風(fēng)險(xiǎn)分析，制定以下工藝流程：

大鉆頭導(dǎo)向孔施工(對(duì)穿)→夯助推套管→導(dǎo)向孔對(duì)接→兩側(cè)同時(shí)推擴(kuò)施工→拉擴(kuò)中間部分→清孔→回拖。

根據(jù)鉆桿的受力情況以及以往推擴(kuò)經(jīng)驗(yàn)，單邊推擴(kuò)距離為1200m左右，距離更長(zhǎng)的話，鉆桿的彎曲變形局勢(shì)增大，鉆桿斷裂風(fēng)險(xiǎn)增高，鉆桿和鉆機(jī)的力量傳遞減小，推擴(kuò)效率降低。

推擴(kuò)采用2級(jí)擴(kuò)孔，450mm和600mm。岳陽側(cè)根據(jù)地層情況，大概推擴(kuò)1100-1200m；監(jiān)利側(cè)推擴(kuò)1200-1300m；最后中間剩余500m，采用監(jiān)利側(cè)拉擴(kuò)方式。其中，兩側(cè)推擴(kuò)分別采用2-3個(gè)擴(kuò)孔器，中間拉擴(kuò)使用1個(gè)擴(kuò)孔器。

4 擴(kuò)孔工藝的實(shí)施

4.1 導(dǎo)向孔施工

監(jiān)利側(cè)使用600T奧格主鉆機(jī)，岳陽側(cè)使用220T奧格輔助鉆機(jī)。導(dǎo)向孔施工鉆具組合如下：

(監(jiān)利側(cè))12-1/4英寸鉆頭+197mm型螺桿鉆具(1.75°)+無磁鉆鋌(導(dǎo)向儀器)+140mm鉆桿(1000m)+168mm鉆桿(400m)。

(岳陽側(cè))12-1/4英寸鉆頭+螺桿鉆具(1.75°)+無磁鉆鋌(導(dǎo)向儀器)+140mm鉆桿(1000m)+168mm鉆桿(700m)。

岳陽側(cè)導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過程中，共使用4個(gè)鉆頭+197型螺桿鉆具，第一個(gè)鉆頭使用中，泥漿排量為1.2～1.3m3/min，總共用時(shí)82.5h后退出；第二個(gè)鉆頭泥漿排量為1.3～1.5m3/min，總共用時(shí)104.7h后退出；第三個(gè)鉆頭，泥漿排量1.5～1.7m3/min，總共用時(shí)102.9h，導(dǎo)向孔對(duì)接成功。導(dǎo)向過程鉆進(jìn)參數(shù)及數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 岳陽側(cè)導(dǎo)向孔鉆進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

監(jiān)利側(cè)導(dǎo)向孔鉆頭更換情況：岳陽側(cè)共使用2個(gè)鉆頭+197型螺桿鉆具，第一個(gè)鉆頭使用中，泥漿排量為1.2～1.3m3/min，總共時(shí)間96.6h后退出；第2個(gè)鉆頭泥漿排量為1.3～1.5m3/min，總共時(shí)間84.7h，等待與岳陽側(cè)導(dǎo)向孔對(duì)接。監(jiān)利側(cè)導(dǎo)向孔鉆進(jìn)參數(shù)如表3所示。

表3 監(jiān)利側(cè)導(dǎo)向孔鉆進(jìn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2017年12月10日完成導(dǎo)向孔對(duì)穿的對(duì)接，見圖1。

4.2 安裝助推套管

導(dǎo)向孔施工完畢后，兩側(cè)分別撤出一定數(shù)量的鉆桿，然后接上22英寸(560mm)普通擴(kuò)孔器，分別推擴(kuò)兩側(cè)120m的土層，直至巖石層，再退出擴(kuò)孔器。然后用鉆機(jī)輔助推入Φ508×10mm的套管，前段頂在基巖上。再退出所有鉆桿。安裝助推套管見圖2。

4.3 擴(kuò)孔施工

套管安裝完畢后，完全撤出孔洞中的鉆桿，兩側(cè)同時(shí)推擴(kuò)18英寸擴(kuò)孔器。

圖1 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)和對(duì)穿

圖2 安裝助推套管

圖3 擴(kuò)孔下鉆

改進(jìn)推擴(kuò)擴(kuò)孔器，見圖4。必須對(duì)常規(guī)擴(kuò)孔器結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的改進(jìn)和解決推擴(kuò)時(shí)擴(kuò)孔器井下姿態(tài)問題。拉擴(kuò)時(shí)，擴(kuò)孔器受力方向應(yīng)在需切削巖面的方向，擴(kuò)孔器在孔下姿態(tài)較好，應(yīng)基本與導(dǎo)向孔方向一致；而推擴(kuò)時(shí)，擴(kuò)孔器受到來自地面鉆桿的推力以及擴(kuò)孔器自重的問題，如果不采取措施，姿態(tài)總體是在導(dǎo)向孔向下的。擴(kuò)孔器前段加前引導(dǎo)頭，最大直徑比導(dǎo)向孔孔徑略小，約285mm，如果直徑太小，起不到引導(dǎo)作用，太大會(huì)消耗擴(kuò)孔扭矩(特別是導(dǎo)向孔中如果有巖屑堆積)，且會(huì)阻礙泥漿回流攜帶巖屑。引導(dǎo)頭前端設(shè)置一個(gè)水眼。引導(dǎo)頭不能完全設(shè)置成柱體，否則會(huì)堵塞泥漿返回通道。前引導(dǎo)頭的主要目的是保證在推擴(kuò)中，擴(kuò)孔器保持一個(gè)與導(dǎo)向孔基本同心的姿態(tài)。

因而必須解決擴(kuò)孔器與導(dǎo)向孔不同心的問題，比如采取擴(kuò)孔器前導(dǎo)引或扶正方式。這是解決推擴(kuò)的重要環(huán)節(jié)。

圖4 擴(kuò)孔器和扶正器

擴(kuò)孔中，防止井下事故，其中重要的數(shù)據(jù)控制是在不同地層、不同的推擴(kuò)階段，必須嚴(yán)格控制扭矩和推力，才能保證最大的功效。擴(kuò)孔下鉆見圖3 。

4.3.1 岳陽側(cè)擴(kuò)孔

第一個(gè)擴(kuò)孔器開始正向推擴(kuò)后，扭矩控制在20000N.m以內(nèi)，推力控制在15T以內(nèi)，擴(kuò)孔48根，單根鉆桿擴(kuò)孔平均時(shí)間103min，總時(shí)長(zhǎng)57.8h后，為減小擴(kuò)孔器井下風(fēng)險(xiǎn)，退出擴(kuò)孔器。退出后，擴(kuò)孔器牙輪完好，無晃動(dòng)。擴(kuò)孔參數(shù)見表4。

第二個(gè)擴(kuò)孔器安裝后繼續(xù)擴(kuò)孔，扭矩和推力的控制如第一個(gè)擴(kuò)孔相同，擴(kuò)孔23根，但隨著擴(kuò)孔器距離鉆機(jī)側(cè)的距離增長(zhǎng)，鉆桿彎曲趨勢(shì)加大，擴(kuò)孔效率稍有降低。擴(kuò)孔參數(shù)見表5。

第三個(gè)擴(kuò)孔器，為保證前端鉆具的安全，將靠近擴(kuò)孔器側(cè)的鉆桿更換為194mm鉆桿，共計(jì)更換25根，重新擴(kuò)孔，平均鉆進(jìn)效率較低至2.58m/h，最大扭矩31709N.m。岳陽側(cè)累計(jì)推擴(kuò)96根，推擴(kuò)完成后，置換成拉擴(kuò)，擴(kuò)孔器前后分別安裝25根、35根的194mm鉆桿。

未安裝擴(kuò)孔器前，整體鉆桿鏈空轉(zhuǎn)扭矩41276N.m，拉力18T，安裝擴(kuò)孔器后扭矩為51576N.m，拉力19T，對(duì)比得出未擴(kuò)孔時(shí)消耗在擴(kuò)孔器的扭矩約為10000N.m以上。導(dǎo)向孔完成后，將所有鉆桿置換168mm鉆桿，空轉(zhuǎn)3120m，鉆桿扭矩為41000N.m

4.3.2 監(jiān)利側(cè)擴(kuò)孔

監(jiān)利側(cè)擴(kuò)孔(見圖5)方式與岳陽側(cè)基本相同，共計(jì)更換擴(kuò)孔器3套，累計(jì)擴(kuò)孔進(jìn)尺989m，擴(kuò)孔中最大扭矩23364N.m，最大推力31.6T，平均鉆進(jìn)效率4.65m/h，相對(duì)于岳陽側(cè)，監(jiān)理側(cè)巖石硬度低，巖層破碎，鉆進(jìn)效率也相對(duì)較高。

4.3.3 第二級(jí)擴(kuò)孔

第二級(jí)擴(kuò)孔比第一級(jí)擴(kuò)孔直徑大6英寸，采取與第一級(jí)相同的操作方法，正常擴(kuò)孔扭矩41845N.m，最大扭矩47685N.m，鉆進(jìn)效率2.56m/h。

4.4 擴(kuò)孔泥漿方案及情況

長(zhǎng)江穿越相對(duì)地表最大埋深55m，最長(zhǎng)攜帶距離超過1500m，以Φ450mm孔洞為例，從擴(kuò)孔器水眼排出的泥漿，理論上計(jì)算，需要至少90min才能攜帶出地面。這個(gè)距離和高差的孔洞，對(duì)現(xiàn)有泥漿技術(shù)問題不大，水平定向鉆有埋深110m高差的成功經(jīng)驗(yàn)。

表4 岳陽側(cè)擴(kuò)孔參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表5 岳陽側(cè)擴(kuò)孔參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

圖5 監(jiān)利側(cè)擴(kuò)孔

長(zhǎng)江穿越采用大牙輪、大鉆頭，切削下的巖屑顆粒就更大，結(jié)合地勘情況，可能最大有10cm的巖屑顆粒，在現(xiàn)有成熟泥漿性能上，并聯(lián)泥漿泵，加大泥漿排量，提高泥漿性能，比如流動(dòng)性、結(jié)構(gòu)、動(dòng)塑比等等，盡可能多的攜帶巖屑。

另外巖屑的攜帶，可以通過工藝流程，退擴(kuò)孔器、推鉆桿過程中或是增加清孔特別方案等等，即只要有往洞中注漿的機(jī)會(huì)，就可以考慮通過泥漿攜帶巖屑。

根據(jù)穿越地層的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了泥漿試驗(yàn)配比試驗(yàn)，確定新配泥漿性能參數(shù)如表6所示。

在施工過程中，每2h對(duì)返出泥漿進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定，根據(jù)泥漿性能調(diào)整，下面列舉一組所測(cè)數(shù)據(jù)，如表7所示。

在對(duì)返漿測(cè)定后，為保持泥漿適度較高的靜切力、動(dòng)切力和適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑性，以提高泥漿的懸浮能力和攜帶能力，降低鉆具的磨損，降低鉆具摩阻力。應(yīng)加入適當(dāng)?shù)奶砑觿淖兡酀{性能，調(diào)整后的泥漿性能參數(shù)如表8所示 。

擴(kuò)孔過程中，根據(jù)地層的變化，適當(dāng)調(diào)整泥漿的性能，全鉆進(jìn)過程中，泥漿的攜帶性能都較好，未出現(xiàn)鉆屑堆積、卡鉆以及扭矩異常大的現(xiàn)象。擴(kuò)孔器攜帶出的鉆屑如圖6所示，固控系統(tǒng)過濾的鉆屑如圖7所示。

5 管道回拖

2018年4月28日0時(shí)，長(zhǎng)江定向鉆開始回拖，管道采用“二接一”方式。管道起步拉力80t，管道進(jìn)洞后，拉力穩(wěn)定在70～75t。4月29日18時(shí)，第一段回拖完畢，進(jìn)行焊接。4月30日11時(shí)58分，管道回拖完畢，總共用時(shí)58h，管道回拖一直穩(wěn)定在90t內(nèi)。在建設(shè)方規(guī)定的長(zhǎng)江汛期前完工。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，孔洞成型較好，孔洞中巖屑基本攜帶出，情況較好，對(duì)管道回拖基本無影響。

表6 泥漿配比試驗(yàn)參數(shù)

表7 回收漿泥漿參數(shù)

表8 調(diào)整后泥漿參數(shù)

圖6 擴(kuò)孔器攜帶出的鉆屑

圖7 固控系統(tǒng)過濾的鉆屑

6 結(jié)語

長(zhǎng)江定向鉆穿越距離長(zhǎng)，巖石硬度高，施工難度大，如果采用常規(guī)擴(kuò)孔工藝，由于距離長(zhǎng)，鉆機(jī)扭矩傳輸有限，施加在擴(kuò)孔器的扭矩變小，擴(kuò)孔效率將大幅降低，施工工期將大大增加，為創(chuàng)新施工工藝，多次召開技術(shù)研討會(huì)，嚴(yán)控井下鉆具風(fēng)險(xiǎn)，通過多次嘗試，已基本掌握了長(zhǎng)距離正向擴(kuò)孔施工工藝，成功創(chuàng)新了超長(zhǎng)距離硬巖石正向擴(kuò)孔工藝技術(shù)。