【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及工程地質勘探，具體涉及一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法。
技術介紹
1、針對復雜艱險山區、高原高寒山區的工程建設，工程地質勘察面臨地勢艱險、地質復雜、生態脆弱、環境惡劣。現有的工程地質勘察大都采用豎直孔鉆探取心的勘察方法，效率差、精度低、深度淺、盲區多，導致工程地質條件難以查明，因而提供給設計的地質資料不夠詳盡，從而給重大工程建設帶來較大的地質隱患。因而，亟需開展水平定向孔的勘探方法查明線路沿線的地質及水文情況。
2、水平定向孔勘探作為工程地質勘探中一種新型的勘探方法被引入到復雜艱險山區、高原高寒山區的地質勘探中，然而，在我國西部復雜艱險山區、高原高寒山區的地質情況極為復雜，構造發育，地質情況極為復雜，開展的水平定向孔尤其是超深水平定向孔多因孔內漏漿、塌孔埋鉆、卡鉆等孔內事故無法順利完成。現有技術中還沒有成套的、有效的固孔護壁的方法解決水平定向孔井壁失穩的難題。具體的，現有技術主要存在以下問題：
3、(1)現有的水平孔固井方法多延續豎直孔固井方法，但由于水平孔和豎直孔的應力狀態存在本質上的差異，常規的護壁方法在水平定向孔中的應用效果微乎其微。
4、(2)目前常采用的方法就是水泥固孔，但由于水平定向孔豎直向的高差很小或者為零，水泥進入孔內后沿徑向擴散范圍很小，對孔壁上部的膠結和固化僅停留在表層，難以達到穩定孔壁的作用。
5、(3)在采用水泥固孔時，由于破碎帶地層巖體強度小于水泥凝固后的強度，因此在掃孔時，鉆頭極易沿著巖體強度小的方向前進，也就極易造成鉆
6、(4)套管固孔護壁作為最為有效的方式，但在復雜地質條件下的水平定向孔中，由于孔壁上部持續掉塊、塌孔，套管由于管壁薄，所能承受的扭矩小，無法掃孔下管直至深部，也就無法對深部的孔壁進行有效隔離，無法達到固孔護壁的作用。
7、總之，現有的技術主要就是依靠水泥注漿和套管護壁，而水平定向孔幾乎沒有豎向的高度差，水泥漿液無法延徑向擴散，僅僅只會對孔壁中下部凝固固結，孔壁上部依然無法固結為破碎松散層，依舊掉塊坍塌。另一方面套管護壁是可以起到永久性的護壁作用，但因地質勘探孔的設備、管材、工藝、孔徑大小等，套管的級數往往是有限的，多數情況下只能對淺部的松散破碎帶進行隔離，深部、超深部的破碎帶無法到達也無法實現隔離護孔。
技術實現思路
1、本申請提供一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，以解決水平定向孔井壁失穩的難題。
2、根據第一方面，一種實施例中提供一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，所述方法包括：
3、結合目標區域地質及物探資料分析，對目標區域進行地層段落劃分；
4、基于不同地層段落的劃分結果，選擇合適的鉆孔結構和鉆具組合方案；
5、對各段落依序施鉆，在當前段落鉆孔未達到預定位置前，結合當前地層情況及施工工況選擇適當的護壁方案以固定孔壁，在當前段落鉆孔達到預定位置后，下入套管對當前段落鉆孔進行永久性穩固孔壁和隔離，再進行下一段落的鉆進。
6、進一步地，結合目標區域地質及物探資料分析，對目標區域進行地層段落劃分，具體包括：
7、結合區域地質構造圖、物探電阻率斷面圖及地質縱斷面圖，對目標區域進行地層段落劃分，確定斷層帶及其影響帶的位置和長度。
8、進一步地，基于不同地層段落的劃分結果，選擇合適的鉆孔結構和鉆具組合方案，具體包括：
9、結合各地層段落情況選擇大口徑開孔、多級孔徑組合的結構施鉆，確定各級所使用鉆桿、鉆頭及套管規格，并確定各級鉆進深度。
10、進一步地，結合當前地層情況及施工工況選擇適當的護壁方案以固定孔壁，具體包括：
11、針對節理裂隙發育段，為局部破碎段落，采用鉆井液固孔護壁；
12、針對斷層影響帶，為有骨架的破碎段落，采用水泥旋噴注漿方案固孔護壁；
13、針對斷層帶，為極破碎段落，采用聚合物凝膠護壁方法進行固孔護壁。
14、進一步地，針對節理裂隙發育段，采用鉆井液固孔護壁，具體包括：
15、在鉆進過程中利用鉆井液的成膜護壁性進而穩定孔壁，在抑制塌孔掉塊時，鉆井液的搭配組分包括：水、低黏增效粉、改性瀝青、防塌型隨鉆堵漏劑、增粘劑及潤滑劑。
16、進一步地，針對斷層影響帶，采用水泥旋噴注漿方案固孔護壁，具體包括：
17、在現場調配水泥漿，鉆具前部攜帶旋噴頭下入至孔底破碎段落，現場通過注漿高壓泵將水泥漿注入，注入的過程中調節旋噴旋轉速度、水泥漿量和壓力，在合適的速度與壓力下，水泥漿將會沿著孔隙滲入至巖體內部，待水泥漿凝固后便能凝固周圍的破碎巖塊，達到穩定孔壁的作用；
18、在旋噴注漿的過程中邊注漿邊將鉆具向孔口緩慢拔出，待提出至破碎段后方時，則向孔內灌注水泥漿至將破碎段注滿，此后再向孔內壓入頂替漿，穩定泵壓持續一段時間后停泵，等待水泥凝固后再掃孔，便能穩固當前段孔壁。
19、進一步地，針對斷層帶，采用聚合物凝膠護壁方法進行固孔護壁，具體包括：
20、考慮現場孔深、孔內溫度、ph值對膠體性能的影響，調配凝膠配方，確定交聯時間、強度及駐留能力；
21、計算膠體用量，并確定灌注工藝，具體包括以下步驟：
22、①首先計算需要膠結段的裸眼體積：
23、
24、式中：v-漏失孔段裸眼體積，m3；d-鉆孔直徑；l-漏失孔段長度；k-擴徑系數；
25、②按配方配置凝膠的用量；
26、③配置頂替漿，使用量為鉆桿管內的體積之和；
27、④將鉆桿下入至破碎段前，封住孔口，泵入配好的凝膠至全部泵送完成，待凝膠接近交聯時間后再泵入頂替漿，將凝膠壓入破碎段，在泵入的過程中控制泵壓，直至泵送完成后，穩定泵壓一段時間后停泵；
28、⑤每隔預設長度距離為一個循環，重復以上步驟，同時在鉆進過程中根據膠凝后圍巖穩固情況、漏失情況回灌，直至穿過斷層帶。
29、進一步地，下入套管對當前段落鉆孔進行永久性穩固孔壁和隔離，具體包括：
30、在下入套管前，套管前部攜帶管靴鉆頭，下入過程中邊掃孔邊下鉆，直至下入至預定位置；
31、每一級套管之間會存在級差間隙，為避免套管在孔內晃動和不影響鉆進過程中的傾角和方位角，在孔口固定套管，使每一級套管能圍繞鉆孔中心點固定。
32、進一步地，所述方法還包括：
33、在每段下入套管前，采用物探超深成像設備對孔內巖體狀況進行掃視，并進行物探孔內測試。
34、根據第二方面，一種實施例中提供一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁系統，所述系統包括：
35、地層分析模塊，用于結合目標區域地質及物探資料分析，對目標區域進行地層段落劃分；
36、鉆進方案確定模塊，用于基于不同地層段落的劃分結果，選擇合適鉆孔設備本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，結合目標區域地質及物探資料分析，對目標區域進行地層段落劃分，具體包括：
3.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，基于不同地層段落的劃分結果，選擇合適鉆孔結構和鉆具組合方案，具體包括：
4.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，結合當前地層情況及施工工況選擇適當的護壁方案以固定孔壁，具體包括：
5.如權利要求4所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，針對節理裂隙發育段，采用鉆井液固孔護壁，具體包括：
6.如權利要求4所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，針對斷層影響帶，采用水泥旋噴注漿方案固孔護壁，具體包括：
7.如權利要求4所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，
8.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，下入套管對當前段落鉆孔進行永久性穩固孔壁和隔離，具體包括：
9.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，所述方法還包括：
10.一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁系統，其特征在于，所述系統包括：
...【技術特征摘要】
1.一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，結合目標區域地質及物探資料分析，對目標區域進行地層段落劃分，具體包括：
3.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，基于不同地層段落的劃分結果，選擇合適鉆孔結構和鉆具組合方案，具體包括：
4.如權利要求1所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，結合當前地層情況及施工工況選擇適當的護壁方案以固定孔壁，具體包括：
5.如權利要求4所述的一種復雜地質條件下的超深水平定向孔成套固孔護壁方法，其特征在于，針對節理裂隙發育段，采用...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙文輝，閆曉龍，張林梵，林康利，王軍偉，羅文超，張智敏，瞿坤，許業德，
申請(專利權)人：陜西鐵道工程勘察有限公司，
類型：發明
國別省市：
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