Question

开展钻探技术试验研究情况

Answer 1

1958～1982年期间，针对矿区勘查钻遇难题开展技术攻关，开展了相关的试验研究。1982年，福建省第八地质大队完成并提交了《福建省龙岩市马坑矿区探矿工程技术报告》和报告的三个附件：《附件一马坑矿区复杂地层钻进技术总结》，《附件二马坑矿区水泥护孔技术总结》，《附件三马坑矿区钻孔弯曲及其防治问题》。马坑矿区复杂地层钻进技术的试验研究已在“5.5.2马坑矿区复杂地层钻进与护壁方法”总结，本节主要回顾第三阶段勘查钻探开展的水泥护壁堵漏技术和钻孔弯曲防治技术试验研究情况。

5.6.1 水泥护壁堵漏技术试验研究

马坑矿区复杂地层对钻探施工的影响很大。上马初期，由于缺少复杂地层钻进经验，护孔方法不多，采用泥浆及其他常用的护孔堵漏方法无效时，便选择套管护孔这一手段。大量使用套管护孔面临的主要问题：一是套管需求量大；二是套管规格有限，遇到频繁出现的复杂层，过早过多地下套管，下到最后一级时就感到束手无策；三是在复杂层经常发生的套管事故难以处理；四是复杂层的套管往往下不到预定孔深，不能完全达到目的；五是起拔困难，报废量大。鉴于上述情况，为寻找新的护孔堵漏方法，1976年开展了水泥护孔堵漏试验工作。

5.6.1.1 护孔堵漏使用的水泥品种、添加剂配方及试验效果

本阶段勘查钻探，根据复杂地层钻进需要，开展了护孔堵漏水泥品种及其添加剂的配方等试验，先后完成了三个项目试验任务。

（1）普通水泥加“711”速凝剂、食盐复合剂的护孔堵漏试验

这项试验是从1976年年底开始，在普通水泥中加入“711”速凝剂及食盐（简称711水泥），促使水泥迅速凝固，达到护孔堵漏的目的。

“711”速凝剂是一种白色粉末，由磨细矾土、纯碱、石灰混合成熟料后，再加无水石膏磨细而成，主要矿物成分是铝酸钠、硅酸二钙、铁酸钠，它的促凝机理是：“711”中起速凝作用的主要矿物成分是铝酸钠，加入水泥浆时，在水化过程中，作为水泥成分中的石膏（CaSO₄）与速凝的反应物NaOH反应，生成的Na₂SO₄，使溶液中的CaSO₄浓度迅速下降（CaSO₄在水泥中为缓凝剂），于是铝酸三钙就极其迅速进入溶液，析出生成物，致使水泥石形成铝酸盐结构，促使水泥迅速凝固。

孔内试验使用配方（与水泥质量比）：711速凝剂2%～3%（后由于711速凝剂库存时间长，效果差，加量增至3%～5%），食盐1%～3%，水灰比0.45～0.5，候凝时间2d。

灌注方法：双液泵送，即将灌注的水泥浆先分成甲、乙两种液体配制，甲液为水泥食盐浆液，乙液为711溶液，两种液体通过两个管道，按比例吸入泵内泥合，送到需灌孔段。

试验效果：作为当时复杂地层钻进护孔堵漏的一种新方法，在处理局部孔段坍塌、掉块、活石以及轻微漏失等方面取得较好的效果，成功率达60%～70%。试验也发现这种水泥浆液护孔存在的缺点：首先是泵送安全性差，灌注工艺要求严，双液定比泵送，不易控制，常因711溶液控制不当，造成高压胶管、钻杆等被堵，导致灌注失败；室内、孔内试验结果相差较大，孔内试验711速凝剂与水泥混合不均引起水泥结石强度不均匀。

（2）超早强变性水泥护孔堵漏试验

由于711水泥存在的上述缺点，1979年开始试验超早强变性水泥。超早强变性水泥是一种早强速凝水泥，靠缓凝剂酒石酸（C₄H₆O₈）、铁铬盐（FeLs）调节流动度及可泵期，它的缓凝机理如下。

1）酒石酸缓凝机理：一方面是超早强变性水泥水化时析出Ca（OH）₂，由于酒石酸的加入，参加了反应，生成酒石酸钙，使水泥浆中Ca（OH）₂浓度降低，使硫铝酸钙C₄A₃S和硅酸二钙（C₂S）水化速度减慢；另一方面是，由于溶液中存在酒石酸极性分子，使水泥胶团电动电位（δ电位）增加，从而提高胶团稳定性，起到缓凝作用。

2）铁铬盐的缓凝作用：主要是通过吸附、削弱和拆散水泥颗粒间的网状结构。

孔内试验使用的配方（与水泥质量比）：酒石酸0.01%～0.03%，铁铬盐＜1%（否则浮灰多，灰心疏松），水灰比0.45～0.6，候凝时间8h。

灌注方法：单液泵送。

试验效果：超早强变性水泥是处理复杂地层、局部孔段护孔堵漏的一种较好的材料，灌注成功率达80%以上。与711水泥相比，超早强变性水泥具有灌注安全（浆液在连续搅拌情况下，一小时流动度仍能保持15cm以上，有足够的可泵期），具有速凝、早强、微膨胀、水灰比范围大、地层适应性强等优点，但成本较高。

（3）普通水泥加三乙醇胺食盐复合剂护孔堵漏试验

为寻求一种价格便宜，灌注安全的水泥护孔，1980年开始，在普通水泥中添加三乙醇胺［N（C₂H₄OH）₃］-食盐复合剂（简称三乙醇胺水泥）的护孔堵漏试验。普通水泥浆中加入三乙醇胺·食盐的目的是促凝早强，它的促凝机理是：三乙醇胺是一种表面活性剂，加入水泥浆后，能使水泥粒子更完善地与水接触，加速了水对水泥颗粒的润湿、渗透，加强了吸附分散和化学分散的效应，使水泥颗粒比表面增大，加速了水泥水化过程；同时，由此引起的固相体积膨胀，使水泥颗粒表面胶化层不断脱落，强化了胶溶分散效应，提高了Ca（OH）₂在液相中的浓度，水化程度更完全；食盐加入主要起早强作用。

孔内试验使用的配方（与水泥质量比）：三乙醇胺0.05%，食盐0.5%～2%，水灰比0.4～0.5，候凝时间24～40h。

灌注方法：单液泵送。

试验效果：这种水泥价格便宜，灌注安全，对地层适应性广，又能达到速凝目的。1980年以后，大量使用这种水泥护孔堵漏，成功率达90%以上。

5.6.1.2 适用水泥护孔堵漏的地层及用法

通过几年实践表明，马坑矿区水泥护孔堵漏，固壁效果要比堵漏效果好。用水泥固壁适应地层较广，水敏性地层、洞隙性地层、破碎层均可使用。水敏性地层一般在漏失轻微的、松散（松软）层厚度不很大的、风化程度较弱的、松散层频繁间断出现的地层使用效果较好；洞隙性地层一般在有充填物的、轻微漏失和洞隙不大、洞隙间断出现的地层中使用效果较好。这两种地层多用于临时性固壁。破碎层固壁灌注成功率较高。

虽然地层适应，但用法不当，也会导致水泥护孔的失败。使用水泥护孔时，要注意如下几个问题：

1）水敏性地层，孔壁极不稳定，使用水泥灌注，需要有一定超径。一般采用无泵反复扫孔捞渣办法，使孔壁扩大，灌注时形成水泥孔壁较厚，强度较高，有利于护孔。

2）坍塌、掉块地层厚度较大时，要采用边打、边捞、边灌的措施：打一段，灌一段。如果孔壁出现了问题再采取措施灌注水泥浆，可能会既浪费了时间、材料，也难以达到护孔目的。

ZK646孔曾在孔深358m发生事故，孔内坍塌严重，无法处理，最后在其上部偏孔钻进。偏孔后仍遇同样地层，就采用“边打边灌”措施，全孔灌注11次，水泥耗量8.20t，才打到终孔。

边打边灌还可起到保径延深的作用，即：在复杂地层频繁出现的情况下，不必经常换径下套管，既可使同一口径钻进的孔段延长，又可减少下套管层数。在开孔口径一定时，“边打边灌”使备用孔径可以相应增大，有利于下部复杂地层钻进。ZK6516孔就是采用这种方法，保证了大径多打，给下部洞隙性地层施工创造了有利条件。

3）水敏性地层又厚又大时，要综合应用上述两种方法。必要时，还要和无泵钻进、套管使用等手段配合。

ZK641孔是F₂断层上的边缘孔，断层挤压严重，断层岩性极度破碎，呈断层泥状态，属于厚度大的水敏性地层，直到孔深485m才穿过此层。该孔施工中，除采用扩大孔壁、边打边灌水泥护孔措施外，还采用无泵钻进、扩孔跟管等办法，才顺利钻穿断层，完成施工任务。

4）水泥浆灌注成功后，不论冲洗液循环正常或者有大量消耗，最好都能坚持使用泥浆钻进。

ZK6710孔孔内坍塌，钻具差8～9m下不到底，无法钻进，且坍塌物还在不断增加，采用水泥灌注固壁。先后灌注水泥浆6次，每次灌注都堵塞了部分孔隙通道；最后一次灌注后，使用泥浆钻进，冲洗液循环逐渐恢复正常，孔内情况不断好转，一直打到孔深1056.75m终孔。实践证明，灌注水泥固壁堵漏后，使用泥浆钻进的好处是：泥浆在循环过程中，形成新的泥皮，起缓冲钻杆敲打孔壁的作用，保护了水泥充填胶结层，因而保证了水泥护孔效果。

5.6.1.3 水泥浆护孔灌注工艺

（1）确定水泥用量

通过详细观察岩心，分析提下钻及钻进时异常情况、漏失层的孔隙情况等确定灌注孔段的位置，按下式确定水泥用量：

福建马坑铁矿勘查钻探技术总结与研究

式中：Q为水泥质量（kg）；K₁为地面水泥损失系数，K₁=1.05～1.10；K₂为孔径超径系数：不漏、坍塌、破碎层K₂=1.2～1.5，小漏、中等坍塌、洞隙层、破带、水敏性地层K₂=1.5～2，中漏、严重坍塌、洞隙层、破碎带、水敏性地层K₂=2～2.5；d为钻孔孔径（m）；h为需要护孔的孔段（m）；m为水灰比

由于计算较繁，一般根据地层近似算出一包水泥所灌注的孔段米数，见表5.1。

表5.1 每包水泥灌注孔段长度选择表（K₁=1.1）

续表

（2）灌注步骤

1）做好灌前分工。搅浆、泥浆泵、钻机各岗均要有人负责，统一指挥，协调一致。

2）做好灌前检查。特别做好泥浆泵及其管路系统的检查，保证连续灌注。

3）用专门配浆箱（或木桶）配浆。

（a）要严格控制水灰比。水量要先用定量桶来计量或测量盛浆箱（桶）体积，确定加水位置。

（b）逐渐加入水泥搅拌。灌注水泥要新鲜，结块水泥要过筛。

（c）三乙醇胺水泥配浆，要根据孔内情况确定三乙醇胺加入时间：如果扫孔没有把握，应在扫孔到底后加入水泥浆中搅均；如果无特殊情况，可在拌和水泥时加入。

（d）灌注超早强水泥要待扫孔到底后，再搅拌配浆。

4）下钻扫孔。配小径钻具，最好比原孔径小2级，防止提钻时产生抽吸现象。孔深、下钻时间较长，人多时，这一工序可和配浆同时进行。

5）灌注水泥浆。扫孔到底后进行。灌浆时应注意以下事项：需将回水管关死，防止水泥浆液流入泥浆池；要不断搅拌水泥浆；要有专人负责莲蓬头的清理，防止杂物及水泥块堵塞；还要有专人看管泥浆泵、钻机等；不要随意提高钻具，但要低速回转。

6）压水替浆。压水替浆是很关键的一个工序，但往往又很容易被人忽视。钻孔较深、灌注水泥量少时，若压水（或泥浆）量不足，水泥灌不到预定位置，提钻时拉在中途，往往会造成灌注的失败。ZK5710孔曾有过深刻教训：该孔在孔深750m处坍塌，无法钻进，用水泥护孔，灌注三次，前两次都因压水时间不足（分别为3min、5min）而失败，最后一次压水时间达7.5min，取得成功。

压水量可按下式确定：

V=K（h-L₁-L₂）g+B （5.2）

式中：V为压水量（L）；K为压水系数，浅孔0.90，深孔0.95；h为孔深（m）；L₁为孔内水位（m）；L₂为灌注孔段长度（m）；g为每米钻杆容积（L），Φ50钻杆1.281L，Φ42钻杆0.781L；B为管道及泵的内容积，一般取65L。

压水量掌握有两种办法：

（a）定量压水，即把计算出的水量放到另一水桶中，灌浆完毕，将莲蓬头快速放进该桶，吸水替浆；

（b）定时压水：即现场测定泥浆泵的实际排量，计算出泵送所需压水量的时间，然后控制时间压水。

7）冲洗钻杆及泥浆泵管道。压水（压泥浆）工序结束，可将钻具慢速提离水泥浆面18～20m，开泵冲洗钻杆、泥浆泵及管道。

8）提出钻具。严禁把钻具提上几个立根后放在孔内。为了少下一趟钻，将钻具留在孔内，候凝后扫水泥的做法，往往造成孔内钻具被水泥固结的事故。804分队曾发生过这类事故：灌浆后，钻具没有全部提起，结果因压水量不足，水泥浆未全部压出，起上几个立根后，放在孔内；由于压力平衡影响，钻杆内水泥浆慢慢流出，造成孔内架桥，连钻具一起被封死在孔内。

9）候凝。各种水泥候凝时间不同，见前述。

10）下钻取灰心。扫孔到底后，换钻具钻进。

5.6.2 钻孔弯曲防治技术研究

矿区位于马坑背斜的西北翼，溶洞、褶皱与断裂裂隙发育，地层变换频繁、岩石软硬不均、岩层产状变化大（在次一级背斜轴的北西翼，岩层倾角20°～45°；在背向斜轴之间地段，倾角40°～75°；在向斜轴南东翼倾角40°～60°）等（参见“2.2 矿区地质概况”）。这些客观因素的存在，决定了钻探施工时易造成钻孔弯曲。为了确保钻孔质量，必须有效防治钻孔弯曲。

5.6.2.1 钻孔弯曲的设计要求和实际情况

（1）钻孔弯曲的设计要求

由于矿体埋藏深、厚度大、储量级别要求高，勘探网度定为100m×100m（B+C级）。地质设计要求钻孔偏离勘探线不得超过30m，沿线偏孔不得超过35m，高于当时《岩心钻探规程》中关于“钻孔顶角的最大允许弯曲在每100m间距，直孔不超过2°”的规定，给钻孔施工带来很大困难。

（2）实际钻孔弯曲情况

据资料统计，矿区中各区段钻孔弯曲程度有所不同，总的情况是北东区段弱，南东区段次之，北西区段突出。

北东区段大部分钻孔中加福组—文笔山组较薄，覆盖层风化松软，各向异性弱，故不易造斜，只要注意一般性防斜，钻孔弯曲不成问题。

北西区段加福组—文笔山组覆盖层厚，钻孔平均深度大于700m，岩层风化程度弱，各向异性强，孔斜问题突出：顶角弯曲率2°～3°/100m，最大弯曲孔段2°20′/20m（相当于11°40′/100m）。1977～1978年完工21个钻孔，二类孔占2/3，其中60%以上属孔斜过大而降级。1976～1982年福建省第八地质大队施工129个钻孔，平均顶角弯曲率53′/100m，弯曲最大钻孔（ZK597）3°30′/100m；因孔斜超差报废钻孔进尺2082.89m。防斜、治斜损失了大量时间和进尺，严重影响计划任务的完成。

5.6.2.2 马坑矿区钻孔弯曲特点

1）钻孔弯曲在不同孔深均有发生，但一般在孔深300m以上的煤系地层中较为突出。

2）大部分钻孔弯曲为“顶层进”（逆层弯曲）。

（a）方位角变化：在背斜西北翼方位角顺时针增大，基本稳定在接近垂直岩石走向，即南东100°～150°之间；在向斜北东翼方位角基本逆时针减少，在20°～50°之间；在这两个区域内，也有个别钻孔没有此规律。

（b）顶角变化：主要发生在不均质的砂泥岩、粉砂岩、含硅质条带的灰岩、大理岩等中硬沉积岩层；在侵入岩和硅质砂岩、砂卡岩中钻进，顶角变化不大；在坚硬的硅质岩、辉绿岩或风化松软的泥岩和其他均质岩石中，顶角变化更小。

3）软硬不均地层换层频繁时，钻孔容易弯曲，一般特点是：当岩层上软下硬时，钻孔顶角增大，方位顺时针增大；当岩层上硬下软时，方位角变化无一定规律，而顶角弯曲减少。

4）钢粒钻进时，弯曲率较大，平均3°～5°/100m；合金（包括针状合金）钻进时，弯曲率较少，为钢粒钻进弯曲率的1/2～1/3。

5.6.2.3 钻孔弯曲原因探讨

（1）地质因素

1）岩石各向异性。由于岩石组分和物理力学性质不同，大部分岩石是非均质的，在外力作用下破碎时，呈现各向异性。在层状岩石中，不同方向的硬度值不相同，垂直层面的抵抗力最小，破碎速度最大。由于岩石各向异性和破碎时的不均匀性，在钻头处必然形成钻速差，这是产生孔斜的根本原因。

2）软硬互层钻进时，弯曲度大小，与遇层角有关，分四种情况：

（a）当钻孔由软岩至硬岩，遇层角＜15°～20°时，钻孔“顺层跑”（沿层面弯曲）。

（b）当钻孔由软岩硬岩，遇层角＞30°时，钻孔“顶层进”（逆层弯曲）。

（c）当钻孔由软岩至硬岩，遇层角20°～30°时，钻孔顶角弯曲规律不明显。

（d）当钻孔由硬岩至软岩时，一般趋向于岩层倾向弯曲。

这些现象也是由于孔底岩石的不均匀破碎，产生钻速差所致。软、硬岩层硬度差愈大，钻孔弯曲愈明显。本矿区北西段岩层倾角在30°～50°之间，孔斜明显，表现为逆层弯曲。

3）松散、破碎地层，钻进易扩壁超径，钻具在重力作用下有“下垂”趋势，孔斜减少；风化松散地层，可视为各向异性弱，近似均质，钻孔弯曲小，如矿区东北段（原802分队施工区段）钻孔弯曲不成为问题：ZK633孔，在95～150m孔段，5次因事故偏孔，因地层松软，新孔顶角却很小，终孔575m时，顶角4°05′；ZK635 在同类地层施工，终孔770m时，顶角1°，说明均质软岩层的孔斜增率小。

（2）工艺技术因素

设备安装、钻进方法及其参数、孔底钻具组合都不同程度对钻孔弯曲起作用。

1）孔底钻具组合（粗径钻具）长度和刚性。

钻具在钻孔中不可避免地有间隙存在，在钻压作用下，钻具偏离原来钻孔中心是形成孔斜的必要条件，根据杆件受压变形公式：

福建马坑铁矿勘查钻探技术总结与研究

式中：P_kp为临界压力，kg；E为材料弹性模数，2.1×10⁶kg/cm²；

（D⁴-d⁴）为钻具断面惯性矩，cm⁴；D为钻具外径，cm；d为钻具内径，cm；u为与杆件两端承支方式有关系数；e为钻具（杆件）长度，cm。

杆件承受最大压力P_M而不发生弯曲的条件是：

P_M≤P_kp （5.4）

从式中可看出：一方面，杆件（这是指的钻具是岩心管）在受压产生的弯曲力与轴惯性矩J成正比，而与长度平方成反比，岩心管直径大，长度短则刚性大，抗弯强度好；反之，直径小，长度大，则容易弯曲。另一方面，钻具与孔壁存在间隙，要求它有一定长度，起导正作用，而且长度越大，其作用更好。钻具与钻孔轴线夹角γ与长度l和间隙f之间的关系为：

福建马坑铁矿勘查钻探技术总结与研究

上式表明：间隙f大，夹角γ大；钻具长度l大，γ小。从导正作用的角度考虑，l应大一些；从抗弯曲方面考虑，则l应该小一些。这是互相矛盾的两个方面。针对如何选择合理钻具长度的问题，研究认为：应从矿区施工的实际情况出发，根据所钻岩层采用的钻进方法，技术参数等综合考虑。马坑矿区钻探（第1～3阶段）中，基本上采用钢粒、合金（包括针状合金）两种钻进方法，使用XB1000-A型钻机，通常孔底压力为4000～8000N之间，Φ108mm岩心管一般采用7～9m长比较合理（钢粒钻进时要长一些，合金钻进时可适当短一些）。为提高刚性，尽可能采用厚壁高频岩心管钻进。

2）钻进方法选择。

从防斜角度考虑，选择钻进方法应有利于减少钻具与孔壁的间隙。一般认为，针状合金钻进时孔壁间隙为1～1.5mm，硬质合金钻进为3～5mm，而钢粒钻进为10～16mm，在同样地层条件下针状合金钻进压力比钢粒大，但孔斜却小得多。

ZK6311孔第一次施工采用钢粒钻进占71%，平均投砂量1.06kg/m，钻进至孔深597m，顶角11°，弯曲率1°50′/100m，被迫移孔。在原机场移位重新施工，钢粒钻进占59%，平均投砂量0.74kg/m，终孔870m，顶角3°40′，弯曲率0°30′/100m。同一钻孔前后两次施工对比，第二次钢粒钻进工作量减少12%，投砂量降低25%，顶角弯曲率即下降1°47′/100m，说明控制间隙防斜的实际效果。

在实际施工中，要根据地层情况、设计孔深、质量要求、钻进效率等综合考虑，从最佳的技术经济效果来选择钻进方法。从防斜来说，应使孔壁间隙得到最大限度的控制，如：尽可能采用针状合金或合金钻进；在大口径孔段，采用钢粒钻进坚硬岩石时，必须严格控制投砂量等。

5.6.2.4 防斜基本措施和制度

防斜是一项综合性的工作，“以防为主，防治结合”是对待钻孔弯曲的基本方针，通过实践，制定了如下几点防斜的基本措施和制度：

1）严格执行安装验收制度。新孔开钻前，由分队验收小组进行安装质量验收，检查合格，方准开钻。

2）针对XB1000-A型钻机回转器导管与主动钻杆长度比小、导向性差的问题，采用专门的短主动钻杆（4m以内）开孔，并且禁用磨损过大的六方导管或主动钻杆。开孔后，粗径钻具逐步加长，并保持在7～9m范围内。

3）选择中硬地层换径，采用合金钻进。换径前清洁孔底，采用综合导向钻具，上下端同心度符合要求。

4）为减少环隙，在可钻性7级以内岩石，用合金钻进。8级以上坚硬岩石需用钢粒钻进时，采用小钢粒、少投砂，三个班钻进参数基本一致，并尽量采用钢粒反循环钻进，以减少环隙。

5）遇破碎带、溶洞、裂隙以及水敏性地层，以及扫孔或扫脱落岩心时，应采用限制性小规程，并适当加长岩心管导向；对松散地层，为防止孔壁超径，采用优质泥浆护孔。

6）处理事故灭管时，应采用塔形钻具导向，防止孔壁偏磨造斜。

7）加强测斜，及时掌握钻孔弯曲动态，在易斜孔段适当加密测点。

8）为保证上述措施的实行，施工中订立二项制度：

（a）在易斜地层开孔钻进时，0～50m范围内，正、副机长轮流跟班作业，把好开孔、换径关。

（b）在强造斜区段钻进，建立钻进方法审定制，即：在合金钻进时，未经分队同意，机台不得擅自改用钢粒钻进。

以上各项防斜措施和制度，实践证明是行之有效的。例如：前期施工的因孔斜超差报废（孔深837.33m，顶角57°30′）的61线124孔，详勘时，在该孔地基移位3m（ZK6116孔），执行上述各项措施，终孔孔深779m，顶角6°，经验收为优质孔；ZK607孔孔深104m时，顶角2°30′，移孔后，在原机场施工的新孔孔深710m时，顶角3°20′。

5.6.2.5 纠斜方法及效果

孔斜是多因素综合作用的结果。第三阶段勘查钻探中，虽然采取了一系列防斜措施，但钻孔弯曲问题仍然存在，有的钻孔还相当严重。在探索钻孔弯曲规律，采用防斜措施的同时，试验了多种治斜的方法。

（1）1978年以前试验的治斜方法

1）扩孔纠斜。在孔斜大的孔段，灌注水泥，待凝后，加长钻具，用小规程从弯曲孔段下扩。根据10个钻孔扩孔11次统计，在松散或破碎超径地层见效2次（顶角减少1°30′和1°10′），成功率18%。在中硬以上完整地层未能见效。

2）万向轴纠斜。该钻具静止时呈悬垂状态，但属非定向型纠斜，钻具在孔内对顶角和方位角均无法控制。在5个孔试用19次，3次有效，成功率为16.3%。

3）加重钻具自然减斜。试验一次，顶角增大，放弃使用。

4）扶正器保直。由于地层条件复杂，孔壁不规则，钻杆在孔内工作状态不稳定，钻杆半波长的合理值难以选择和控制，影响使用效果，试验了3次，未达目的。

5）偏心楔纠斜。采用电测仪（JJX-3 井斜仪）配合偏心楔在孔内定向，也未获得成功。

6）采用“吊打”法纠斜。即用轻压慢转，多投砂，在某一孔段扩大孔壁，试图以此减少孔斜，但没有效果，而且效率更低。

7）超级换径纠斜。用比原径小2级的钻具换径钻进，效果亦不明显。

据统计，1978年以前施工12个孔，采用上述各种方法纠斜36次，见效5次，成功率达14%，损失了2445台时，钻孔弯曲问题尚未解决。

（2）偏心锲定向纠斜法

经过不断探索，学习外省纠斜经验，首次在ZK618浅孔段（85～90m），试验套管偏心楔纠斜，利用重锤偏重原理进行简易定向，获得成功，一次纠回顶角1°50′。但在较深孔段，简易重锤定向手感不灵，定向费时而且准确性受到影响。

通过进一步的试验、改进，研制成功“晶体管纠斜定向仪”。该仪器根据偏重原理，利用导线、探棒在偏心楔上部的定向管中的相应位置（即管壁下方），组成闭合回路，在地面仪器中显示声、光信号，以确定偏心楔的方向。这种方法简单易行，定向位置可靠、准确。采用这种方法纠斜，一般每次可减少顶角1°～2°，最大2°50′/次，每次纠斜周期36～48h（包括下套管定向，偏斜钻进、扩孔、恢复正常钻进），最短一次仅14h（ZK668孔，孔深110m）。这种定向纠斜方法存在的问题是：①当孔内泥浆质量不好或遇水敏性地层，钻孔膨胀缩径，将使偏斜套管起拔困难，增加处理时间；②当冲洗液中含有浓度较大的导电离子时，仪器也可能发出讯号，因而影响定向准确性。

全矿区总计进行定向纠斜53次（包括简易重锤定向），50次见效，成功率92%，大大减少了纠斜时间损失，更重要的是有效地提高了钻孔质量。各年度钻孔弯曲率情况见表5.2。

表5.2 各年度钻孔弯曲率情况

5.6.2.6 钻孔弯曲防治技术研究的认识与体会

1）钻孔弯曲是地质因素和工艺技术因素综合作用的结果。各种因素对孔斜影响程度不尽相同，有的以地质因素为主，有的以工艺技术因素为主；有时两者互相补充使导斜作用增强，有时则互相制约使导斜作用减弱。

（a）地质因素是造成孔斜的先决条件。地质因素归根到底是使钻头接触的孔底岩石不均质，引起不均匀破碎，于是发生孔斜。

（b）工艺技术因素是发生孔斜的必要条件，它既能促斜，也可减斜。

（c）造成孔斜的根本原因是钻进时存在钻速差、孔壁间隙、偏斜力，即：因岩石不均质而在钻进中产生钻速差；各种钻进方法都不同程度地存在孔壁间隙；钻具在钻压和回转力作用下产生偏斜力。

2）孔斜之所以成为马坑矿区的严重问题，在于地层容易造斜、钻孔深度大、地质设计对弯曲度要求高所致。

3）马坑矿区钻探应认真执行防斜措施。从施工实际情况看，马坑矿区钻孔弯曲有一定特点，但无明显可供利用的规律，因而无法采取定向钻进等技术措施来解决钻孔弯曲问题。针对矿区钻孔弯曲特点，采取以防为主，防治结合的综合治理方法，实践证明是可行的。若防斜措施能够得到认真执行，相当大部分的钻孔质量，均能达到设计要求。

4）在造斜较强区段施工的钻孔，纠斜也是必不可少的手段。综观各种方法，采用套管偏心楔定向纠斜是成功的，基本上能达到纠正顶角弯曲的要求，但在某些泥浆钻孔中，需要采取措施，改善泥浆质量后才能使用。

5）从提高钻孔质量来看，建议：推广小口径金刚石钻进，采用冲击回转钻进和倒塔式钢粒钻具防斜，进一步探讨各种治斜方法。