在长管棚施工过程中,随着管棚长度的增加,管棚自重加大,为解决管棚下沉超限以及方向控制问题,应根据地层条件、相关管线位置以及周围环境,设计一条较佳钻进轨迹。设计轨迹的重点是给出初始钻进角度,一般根据起点与终点基本在一条水平线的上抛物线设计。
昆明跟管钻进轨迹预设方法:
1、垂直偏斜轨迹设计
通过回归反分析,管棚钻进的垂直偏斜轨迹呈抛物线形,轨迹曲线是上凸的,这与给定钻进角度有关,并且轨迹并不是完全按设计的角度行进,这与管棚钻杆的自重有关,随着钻孔深度的加大,钻头容易下扎;此外,钻进时还受地质条件的影响。
垂直偏斜轨迹方程为Y=aX2+bX+c,则YX′=2aX+b
令YX′=0,得X=-b/2a为钻进轨迹的较高点;
令X=0,得YX′=b,则arctan(b)为钻进的初始仰角。
为了控制管棚钻进的垂直偏斜,就需要设置一个合适的初始仰角,以免钻进中钻头下扎,该角度需要考虑管棚钻杆自重以及地质条件综合设定。角度过大,钻进轨迹峰值也过大,起不到超前支护的作用;角度过小容易侵限。对于110m长大管棚,初始角度可以预设为0.5~0.6°
2、水平偏斜轨迹设计
管棚钻进的水平偏斜量并不大,采用二次回归时,二次项的系数比一次项系数小两个数量级,说明水平偏斜轨迹较符合线性规律。其数值的产生主要与开孔方位误差、导向管长度以及钻杆的转动离心力有关。根据现场实际观察,由于钻杆转动产生右旋力,钻杆基本向左偏,但偏斜量不大,开孔定方位时可以给以方位角纠偏;此外,可通过增加钻机动力头与开孔之间的距离,并在之间设置定位卡环来控制
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