水电站河谷的双向成对跨江大顶角斜孔钻探方法技术

本发明专利技术公开了一种水电站河谷的双向成对跨江大顶角斜孔钻探方法。它包括斜孔布置；钻孔结构设计；钻探设备选择；斜孔定向钻机安装；轨迹控制系统；轨迹控制系统是该新工艺的关键步骤与核心；定向钻进是利用钻孔自然弯曲规律及人工造斜工具使钻孔按设计要求钻进到预定目标的一种钻探方法；轨迹控制系统是指对钻孔弯曲机理进行分析，对钻孔轨迹的形式与轴线进行设计，综合采用各类测斜定向仪器与测量技术，合理利用各类定向钻具工艺对钻孔轨迹进行控制，以满足目标轨迹；钻具及钻井工艺的确定；泥浆系统；安全及钻井事故预案；工程管理及经济技术分析。本发明专利技术具有安全、高效、低成本、可操作性强的优点。

【技术实现步骤摘要】
双向成对钻探方法
本专利技术涉及水利水电工程、建筑、地质监测、科学钻探
，更具体地说它是双向成对钻探方法，更具体地说它是对江河湖泊等水体或其他非固态地形(如沼泽)、不宜破坏的建筑物(如大坝)底部地层地质状况进行钻探勘察的双向成对钻探方法。
技术介绍
江河湖泊及大坝等建筑底部地质状况复杂，江河湖泊等水资源的地层常见破碎、断层、褶皱、滑坡等不良地质问题，因此对该类地层的勘察工作必不可少。为查明该类地层的地质状况，勘探技术上主要的有跨江勘探钻船、跨江勘探平硐与跨江勘探斜孔；而江河湖泊等水体或其非固态地形(如沼泽)、不宜破坏的建筑物(如大坝)底部地层的勘察工作受环境影响大，施工条件恶劣；跨江勘探钻船易受水流影响，且成本高；跨江勘探平硐则具有施工难度大、周期长、危险性高的缺点；现有跨江勘探斜孔只是常规普通的单个斜孔，只能探明一岸(侧)的地质情况，无法形成立体的地质描述。根据水体底部或其非他固态地形(如沼泽)、不宜破坏的建筑物(如大坝)地层地质状况勘察的钻探重要性，现亟需一种安全、高效、低成本、可操作性强的钻探方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种双向成对钻探方法，安全、高效、低成本、可操作性强等优点，适用性强，适用于水体底部或其非他固态地形(如沼泽)、不宜破坏的建筑物(如大坝)地层地质状况的勘察钻探，能够有效查明地层的地质状况空间分布、规模、物质组成、工程性状等特征，避免采用河底过河平洞施工等常规工艺带来的安全风险，具有极强的实用及推广价值。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：双向成对钻探方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：斜孔布置；步骤2：钻孔结构设计；步骤3：钻探设备选择；步骤4：斜孔定向钻机安装；步骤5：轨迹控制系统；轨迹控制系统是指对钻孔弯曲机理进行分析，对钻孔轨迹的形式与轴线进行设计，综合采用各类测斜定向仪器与测量技术，合理利用各类定向钻具工艺对钻孔轨迹进行控制，以满足目标轨迹；步骤6：钻具及钻井工艺的确定；步骤7：泥浆系统；步骤8：安全及钻井事故预案；步骤9：工程管理及经济技术分析。在上述技术方案中，步骤1中，斜孔布置是指从探查水体部位发育的区域性不良地质条件的空间分布、规模、物质组成、工程性状的特征目的出发，考虑钻场环境安全、易于钻场平整、钻探期间不易受河水上涨影响的因素，结合附近建筑物，就近河床部位或不良地质条件附近设计斜孔孔口位置，为控制整个水体部位不留空档，在水体部位设置成对布置、方向相反的斜孔；斜孔有二个或多个，斜孔末端交叉重叠一定长度。在上述技术方案中，步骤2中，钻孔结构设计是指为了斜孔工程地质目的需要，满足工程地质基本要求，对钻孔结构进行合理设计；钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔，钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变化情况。在上述技术方案中，步骤3中，钻探设备选择是指根据施工区域自然条件、地层条件、钻孔深度、钻孔倾角、钻进方法确定钻探设备类型，包括钻机、泥浆泵、动力机、钻塔、拧管机、泥浆搅拌机、泥浆净化设备和照明发电机的规格及数量，掌握主要设备的性能和参数。在上述技术方案中，步骤4中，斜孔定向钻机安装是指在确定斜孔位置、方位后，对钻机的基座与导向钻具进行预埋固定。在上述技术方案中，步骤6中，钻具及钻井工艺部分依据地质成孔要求、取芯要求等原则对双向成对钻进方法的选择、钻具组合及钻进参数的内容进行针对性的研究与选择，进而高质量完成双向成对钻孔。在上述技术方案中，步骤8中，安全及钻井事故预案是对钻探过程中经常遇到的各种不同类型的孔内事故，特别是复杂地层事故进行相近类型事故的原因进行分析、总结，形成一系列事故预防措施乃至规程，从而在最大限度上减少孔内事故的发生，而一旦发生事故，又可根据过去的成功经验进行快速决策和作业，以把事故的损失降到最低程度。在上述技术方案中，步骤9中，工程管理及经济技术分析部分包括施工组织管理、项目成本与合同管理、施工现场与工程质量管理、项目进度管理、HSE、项目经费核算与拨付、项目的内部审计考核与兑现以及经济技术和社会效益分析。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术安全、便宜、高效、低成本、可操作性强；本专利技术双向成对钻探工艺保证了钻机在岸上、河堤便可以进行钻探施工，传统的工程勘察机具便可以满足施工条件，从而避免了在水上进行钻探作业，进而避免了水上钻探的高成本、高风险、低效率，因此具有安全、便宜、高效、低成本的优点；(2)本专利技术能够有效查明地层的地质状况空间分布、规模、物质组成、工程性状等特征，形成立体的地质描述，避免采用河底过河平硐施工等常规工艺带来的安全风险，具有极强的实用及推广价值；(3)本专利技术适用性强，本专利技术适用于水体底部或其非他固态地形(如沼泽)、不宜破坏的建筑物(如大坝)地层地质状况的勘察钻探；本专利技术双向成对钻探工艺适用于大顶角的双向成对跨江斜孔钻探，且不局限于大顶角，本专利技术方法可以灵活运用，比如可以沿河流轴线方向依次排布本专利技术的双向成对钻孔，在空间上可以采用多组形式，形成带状、梅花状等多种样式，满足各种江河湖泊等水体或其他非固态地形(如沼泽)、不宜破坏的建筑物(如大坝)底部地层地质状况的钻探勘察需求。附图说明图1为本专利技术技术组成结构示意图。图2为本专利技术实施例钻探结构示意图。图3为本专利技术实施例中使用的XAD-75型可打捞式偏心楔结构示意图。图中1-斜孔,1.1-第一斜孔,1.2-第二斜孔,2-钻探设备,2.1-第一钻探设备,2.2-第二钻探设备,3-定向接头,4-定向键,5-导斜器体,6-楔体,7-楔铁,8-挡板,9-固定螺钉。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的实施情况，但它们并不构成对本专利技术的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本专利技术的优点更加清楚和容易理解。参阅附图可知：双向成对钻探方法，包括如下步骤：步骤1：斜孔布置；步骤2：钻孔结构设计；步骤3：钻探设备选择；步骤4：斜孔定向钻机安装；步骤5：轨迹控制系统；定向钻进是利用钻孔自然弯曲规律及人工造斜工具使钻孔按设计要求钻进到预定目标的一种钻探方法；轨迹控制系统是指对钻孔弯曲机理进行分析，对钻孔轨迹的形式与轴线进行设计，综合采用各类测斜定向仪器与测量技术，合理利用各类定向钻具工艺如偏心楔、连续造斜、螺杆钻具定向钻进技术对钻孔轨迹进行控制，以满足目标轨迹；步骤6：钻具及钻井工艺的确定；步骤7：泥浆系统；步骤8：安全及钻井事故预案；步骤9：工程管理及经济技术分析(如图1所示)。步骤1中，斜孔布置是指从探查河床、湖泊等水体部位发育的区域性不良地质条件如断裂、破碎岩体、断层等的空间分布、规模、物质组成、工程性状等特征目的出发，考虑钻场环境安全、易于钻场平整、钻探期间不易受河水上涨影响等因素，结合附近建筑物，就近河床部位或不良地质条件如断裂、破碎岩体、断层等附近设计斜孔孔口位置，为控制整个河床、湖泊等水体部位不留空档，在水体部位设置成对布置、方向相反的斜孔；斜孔有二个或多个，斜孔末端交叉重叠一定长度，孔末交叉重叠长度可依据地质要求进行合理安排，通常要求交叉长度不低于三米。步骤2中，钻孔结构设计是指为了斜孔工程地质目的需要，满足工程地质基本要求，对钻孔结构进行合理设计；钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔，钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变化情况(钻孔口径随钻孔深度不断增大而逐级减小的钻孔构造设计，钻孔结构设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双向成对钻探方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：斜孔布置；步骤2：钻孔结构设计；步骤3：钻探设备选择；步骤4：斜孔定向钻机安装；步骤5：轨迹控制系统；轨迹控制系统是指对钻孔弯曲机理进行分析，对钻孔轨迹的形式与轴线进行设计，综合采用各类测斜定向仪器与测量技术，合理利用各类定向钻具工艺对钻孔轨迹进行控制，以满足目标轨迹；步骤6：钻具及钻井工艺的确定；步骤7：泥浆系统；步骤8：安全及钻井事故预案；步骤9：工程管理及经济技术分析。

【技术特征摘要】
1.双向成对钻探方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：斜孔布置；步骤2：钻孔结构设计；步骤3：钻探设备选择；步骤4：斜孔定向钻机安装；步骤5：轨迹控制系统；轨迹控制系统是指对钻孔弯曲机理进行分析，对钻孔轨迹的形式与轴线进行设计，综合采用各类测斜定向仪器与测量技术，合理利用各类定向钻具工艺对钻孔轨迹进行控制，以满足目标轨迹；步骤6：钻具及钻井工艺的确定；步骤7：泥浆系统；步骤8：安全及钻井事故预案；步骤9：工程管理及经济技术分析。2.根据权利要求1所述的双向成对钻探方法，其特征在于：步骤1中，斜孔布置是指从探查水体部位发育的区域性不良地质条件的空间分布、规模、物质组成、工程性状的特征目的出发，考虑钻场环境安全、易于钻场平整、钻探期间不易受河水上涨影响的因素，结合附近建筑物，就近河床部位或不良地质条件附近设计斜孔孔口位置，为控制整个水体部位不留空档，在水体部位设置成对布置、方向相反的斜孔；斜孔有二个或多个，斜孔末端交叉重叠一定长度。3.根据权利要求2所述的双向成对钻探方法，其特征在于：步骤2中，钻孔结构设计是指为了斜孔工程地质目的需要，满足工程地质基本要求，对钻孔结构进行合理设计；钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔，钻孔剖面中各孔段的深度和口径的变化情况。4.根据权利要求3所述的双向成对钻探方法，其特征在于：步骤3中，钻探设备选择是...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙云志，曾立新，肖冬顺，马明，卢春华，陆洪智，蒋国盛，胡郁乐，项洋，邓争荣，雷世兵，闵文，吴树良，曾剑华，黄炎普，王昶宇，黄帆，张丙先，杨友刚，刘宇，刘青，
申请(专利权)人：长江岩土工程总公司武汉，中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42