[发明专利]基于套管跟进的钻孔纠偏方法及其纠偏装置

说明书

本发明涉及地下钻孔施工技术领域，公开了一种基于套管跟进的钻孔纠偏方法及纠偏装置。本发明通过调整钻头与外侧相适应的套管之间的前后相对位置，改变钻进过程中地层对套管端头转向选择面的作用力大小，以调整套管的顶进方向。本发明结构简单，纠偏精度高，操作便捷。

技术领域

本发明涉及地下钻孔施工技术领域，特别是涉及一种基于套管跟进的钻孔纠偏方法及其纠偏装置。

背景技术

钻孔是地下空间建设中进行围岩加固、止水等施工常涉及到的工艺之一。在钻孔过程中，往往由于地质条件、钻孔工艺等原因，钻孔精度难以保证。打20米以上的深孔时，钻杆在自身重力作用和围岩的不均匀性及多变性作用下极易产生方向变化，导致钻进方向偏离设计方向，影响成孔质量，同时会造成钻杆与钻孔内壁摩擦阻力加大，引起钻进困难并损伤钻杆或钻头。

钻孔过程中当实际钻孔轨迹与设计钻孔轨迹发生偏差时，常采用钻孔纠偏技术进行纠偏。目前施工中，最常使用的套管跟进的纠偏技术是采用带楔形的纠偏板，一般设置在内钻杆前端通过停止旋转，调整楔形纠偏板的方向，直接向前顶进来实现纠偏，在一定情况下具有良好的纠偏效果。其缺点是纠偏时钻具无法旋转出土，容易导致出土不畅，钻机扭矩增加从而造成钻头变形，增加设备损耗。

在非套管跟进施工中，还有将楔形纠偏板直接设置在顶进钻杆的前端，进行纠偏时，通过转动钻杆调节楔形板朝向进行纠偏。

上述方案在纠偏前均需要确定楔形纠偏板的方向，而确定楔形纠偏板的方向需要安装能测量工具角的传感器，并通过有线或无线的方式将工具角传到孔外。

发明内容

本发明提供一种结构简单，纠偏精度高，操作便捷，不会增加钻具损耗的基于套管的钻孔纠偏装置及其纠偏方法。

解决的技术问题是：现有的楔形纠偏板或设置在钻头前端，会导致出土不畅、钻机扭矩增加从而造成钻头变形，增加设备损耗；且必须借助角度传感器确定楔形纠偏板方向。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明基于套管的钻孔纠偏方法，通过调整钻头与外侧相适应的套管之间的前后相对位置，改变钻进过程中地层对套管端头转向选择面的作用力大小，以调整套管的顶进方向。

本发明基于套管的钻孔纠偏方法，进一步的，具体包括以下情况：

钻孔的实际钻孔方向Y相对于设计钻孔方向X，偏移方向为A方向，使套管的转向选择面朝向钻孔的A方向一侧；

情况一、当钻头完全位于套管转向选择面后端，且钻头前端与转向选择面后端之间的距离大于1-1.5倍的套管外径时，钻进过程中转向选择面前方地层对转向选择面的作用力最大，对钻进角度的调节作用最大，钻进方向向A方向的反方向偏转速度最快；

情况二、当钻头从位于转向选择面后端、且距离转向选择面后端1-1.5倍的套管外径的位置向前移动、逐步接近转向选择面的后端时，钻头对转向选择面附近的地层产生松动，钻进过程中地层对转向选择面的作用力逐步减小，对钻进角度的调节作用逐渐减小，钻进向A方向的反方向的偏转速度减小；

情况三、当钻头从转向选择面后端逐步向前移动至与转向选择面齐平或超出转向选择面前端时，钻进过程中地层对转向选择面的作用力为零，转向选择面对钻进方向的改变不产生作用。

本发明基于套管的钻孔纠偏方法，进一步的，套管端头还设置有转向维持面，具体包括以下情况：

当实际钻孔方向Y相对于设计钻孔方向X，偏移方向为B方向，使套管的转向选择面朝向钻孔的B方向，转向维持面朝向与B方向相反的C方向；