[发明专利]一种水平定向取芯钻孔保直与纠斜钻具及钻孔方法

说明书

本发明公开了一种水平定向取芯钻孔保直与纠斜钻具及钻孔方法，该钻具包括取芯钻头、取芯外管、绳索取芯钻杆、扶正器、岩心管、弯螺杆、无磁钻杆、第一接头、第二接头、水便和用于测量孔斜的测量单元；取芯钻头、扶正器、取芯外管、扶正器、绳索取芯钻杆和水便依次连接形成保直钻具；取芯钻头、扶正器、岩心管、弯螺杆、第一接头、扶正器、无磁钻杆、第二接头、绳索取芯钻杆和水便依次连接形成孔底纠斜钻具；测量单元设置在无磁钻杆的内部。本发明采用保直钻具达到正常钻进保直，采用孔底纠斜钻具适时测量孔底纠斜定向取芯的效果，在近水平取芯钻进过程中交替使用，实现水平定向取芯钻孔保直与纠斜钻探。

技术领域

本发明涉及属于钻探技术与装备领域，尤其涉及一种水平定向取芯钻孔保直与纠斜钻具及钻孔方法。

背景技术

矿产资源经过多年的勘探和开发，部分老矿区急需加强深部找矿工作，发现接替资源，延长矿山寿命。国家公路、铁路网持续扩大，修建工程向偏远山区延伸，隧道将在数量、长度上大量增加，地质条件差的部分地面工程勘察难度大。长距离水平孔取芯勘探将作为有效的技术手段解决上述问题。

以往水平孔取芯钻进对钻孔轨迹的要求不高，随着钻孔深度的增加，通过精确定向钻进，清楚钻孔轨迹、控制钻孔轨迹，可有效提高单孔控制范围、探明矿产储量，保障隧道安全施工，减少因地质探查不明引起的工程变更，节省工程变更费用。目前，国内定向钻探技术多用于石油勘探与开采及煤矿井下瓦斯抽采领域，定向钻进过程均为全面钻进，无法钻取岩芯。因此，发明水平定向取芯钻探技术具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种水平定向取芯钻孔保直与纠斜钻具及钻孔方法，实现水平定向取芯钻孔，并达到正常钻进保直及孔底纠斜的效果。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种水平定向取芯钻孔保直与纠斜钻具，该钻具包括取芯钻头、取芯外管、绳索取芯钻杆、扶正器、岩心管、弯螺杆、无磁钻杆、第一接头、第二接头、水便和用于测量孔斜的测量单元；

所述的取芯钻头、扶正器、取芯外管、扶正器、绳索取芯钻杆和水便依次连接形成保直钻具；

所述的取芯钻头、扶正器、岩心管、弯螺杆、第一接头、扶正器、无磁钻杆、第二接头、绳索取芯钻杆和水便依次连接形成孔底纠斜钻具；

所述的测量单元设置在无磁钻杆的内部。

优选的，所述的保直钻具中，每隔3m绳索取芯钻杆安装一个扶正器，共使用3～4个扶正器，绳索取芯钻杆的最上端连接水便。

具体的，所述的岩心管与绳索取芯钻杆的外径相同，所述的岩心管长度不超过弯螺杆的长度；所述的弯螺杆的弯度不超过0.5°～1°。

具体的，所述的测量单元包括MWD随钻测量仪、测井电缆、测井绞车、定向仪器地面机，所述的MWD随钻测量仪)固定在无磁钻杆内部，MWD随钻测量仪通过测井电缆与测井绞车和定向仪器地面机连接。

优选的，所述的弯螺杆由定子、转子和冲击器组成，所述的冲击器安装于转子的上端，实现取芯钻头孔底冲击回转钻进。

本发明还公开了一种水平定向取芯钻孔方法，该方法采用本发明所述的钻具进行钻孔，该方法包括以下步骤：

步骤1，水平孔开孔后，使用保直钻具，采用绳索取芯工艺进行取芯钻进；

步骤2，钻进50～80米或钻遇易斜地层后提钻，测量孔底顶角、方位及工具面角；

若孔底顶角、方位及工具面角均超出目标轨迹对应点顶角、方位及工具面角5°时，进行步骤3；

若孔底顶角、方位及工具面角均未超出目标轨迹对应点顶角、方位及工具面角5°时，重复步骤1至步骤2；