HDD在艰难的条件下：岩石和一个硬的地方钻井

无齿轮建设项目遭受与任何建筑项目相同的压力 - 那些让您落后于时间表并提高成本的人。但是，在地下工作时影响项目执行的因素始终存在更高程度的不确定性水平定向钻孔（HDD）项目。这种不确定性使得管理在我们的控制中的变量更为重要，如使用合适的材料和合适工作的工具。

使用错误的工具可能会导致钻孔速度轻微放缓以完成关闭甚至返工，例如：

• 磨料条件可以穿钻头下来，使其效率较低和减缓进展。

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• 错误的钻孔头可能会损失足够的牙齿，使钻孔随着时间的推移而变窄。

• 错误的工具可以陷入困境，浪费时间和金钱来释放它。

土壤或岩石条件从一个地方差别变化到另一个地方。必须了解每个项目的地下条件，并为这些条件选择最佳切割工具。这钻井液在保护钻井设备中也发挥着至关重要的作用，以最大限度地减少停机时间并最大限度地提高有效性。

岩土工程调查的重要性

岩土工程通过各种土壤样品测试发现地面材料的类型。矿物学成分分析表明土壤的磨蚀性。也使用X射线衍射，但它更昂贵，更不常见。

工程师可以映射建议的路由，并查看条件如何变化钻孔路径。在一些极端条件下，可以建议改变该路径以避免难以钻取的部分。

对条件的假设太多假设来说绝不是一个好主意。一旦工程师获得准确评估地面条件，它们可以评估切割头选项。岩土工程调查越透彻，钻孔团队就越有信心他们拥有工作的合适材料。

读：地下管道设计和安装考虑的岩土工程因素

土壤和岩石特性介绍

地壳的地壳由不同类型的岩石和土壤组成。每种类型都有自己的特征，这些特征是哪种挖沟方法最有效的影响。下表总结了不同类型的岩石和土壤。

类型	特性	影响
火岩石	在高温和压力下形成 - 包括花岗岩和大理石。	中等硬度，抗压强度为7,000psi至18,000 psi。
沉积岩	岩石形成页岩，砂岩和煤炭等层。	软岩，压缩强度小于7,000 psi。
变质岩石	在极端热量和压力下形成的固结结晶结构。	非常坚硬的岩石，抗压强度为18,000 psi及以上。
淤泥/沙子	松散的颗粒收集，不粘在一起。	虽然钻孔稳定性可能是一个问题，但钻孔耐钻孔最小。
粘土/致密暴露土壤	颗粒在水合时粘在一起并膨胀。	扦插可以粘在一起和桥梁。切割工具可以卡住。形成可以膨胀。

岩石脸上的合适工具

有几种类型的钻头设计用于不同的条件。

1. 飞刀适用于大多数类型的土壤。它们具有开放式结构，使土壤颗粒落入中心。在粘土条件下，飞刀应设计为钻出孔的方式。飞刀通常与喷射能力一起使用，以便钻井液的压力加速钻井进度以及从孔中移除切屑。
   
   

2. 铣齿钻头对于更硬的土壤和软岩石来说是理想的理想选择。与其他设计相比，这种设计具有较大的牙齿表面，使其更有效。铣削牙齿的灌木效果去除大块岩石或土壤。
   
   

3. 凿子工具档案最适合中型岩石。形状类似于铣削齿但要小得多。凿牙钻头可以实现快速钻孔速度，并且更耐粗糙的破损。
   
   

4. 圆锥形牙齿型材为硬岩提供了最佳保护。圆锥形状意味着钻孔速度有一些折衷。还可以使用此配置文件提高钻头钻头的仪表保护计数。这意味着在锥体的外行中的牙齿更多，这在一些牙齿断开时防止孔变得径向。

钻井液的作用

钻井液是许多锻造工程的重要组成部分。无论地面形成（粘土，砂或岩石），所有切割都必须用流体移除并移位以产生和维持钻孔，增加渗透率（ROP），减少井下工具的磨损。钻井液满足了几种目的，每个目的都是一个锻造建筑项目的成功至关重要：

• 删除扦插从钻孔。

• 悬挂切屑使它们不会躺在钻孔表面上。

• 为钻孔提供支持。

• 保护形成。

• 冷却并润滑井下工具和钻杆

• 支持粘土抑制

• 识别形成

钻井液有可能为钻孔产生最佳条件，从而最大限度地减少设备上的停机和磨损。在通过不同的地面条件钻探时，钻井液组合物可以产生重大差异到项目的成本和时间表。

钻井液性质

制作高效且经济高效的钻井液的第一步是控制化妆水的质量。使用苏打灰将水的pH控制在8至9.5之间，并尽可能地减少硬度。这允许膨润土和其他添加剂的最大效果。每次都值得重新测试化妆水，以确保钻孔流体性能的最佳性能。

膨润土建立钻井液的粘度，使用第二浆漏斗试验测量。粘土条件需要钻孔的粘度为35左右，但岩石或鹅卵石条件需要约65的粘度。其他地层需要该范围之间的粘度。粘度是将切割从孔中移动并提供给孔的重要性的重要特性。

最后加入聚合物和其它添加剂以控制孔并改善钻井液的特定性质。PAC聚合物通过形成滤饼来改善流体损失控制，该滤饼，该滤饼排列孔，而PHPA聚合物有助于粘土抑制。生物聚合物改善凝胶强度，这对于悬挂钻井液中的切屑并向孔提供支撑是重要的。

润滑剂减少井下扭矩并拉压压力，有助于保护井下工具和杆。泡沫添加剂有助于将切屑带入表面，同时在某些地层中渗透。

配制项目的最佳钻井液取决于地面形成。这包括设置粘度和选择要使用的添加剂。再一次，它是岩土动态调查，提供了制作此选择所需的信息。

钻井液压力

切割率去除对于挖沟结构也很重要。必须从钻头迅速去除高度磨料的岩石或粗砂，以防止磨损和损坏工具，但泵送过多的流体进入孔也会引起问题。将高压钻井液泵入砂质可以洗掉孔，产生空隙区域。鹅卵石形成通常通过细颗粒固定到位。将高压钻井液施加到鹅卵石形成中可以清洗这些颗粒，使鹅卵石落入孔中。

用于牙齿建筑项目的理想泵送率取决于地面形成的类型。作为一般规则，形成的粘土含量越高，所需的钻孔压力越大。这是因为粘土粘在一起，它需要合理的压力来清除孔的粘土切割。砂质或砾石形成通常在1×孔体积下运行，而活性粘土形成可以高达5 x孔体积。

高压钻井液的一种应用称为喷射。这是钻井流体实际切入钻孔头之前的形成，以加速进步。喷射在独特的情况下使用，并不建议作为常见做法。它可以在沙子和鹅卵石形成中产生井下问题。

读：深入看钻井液系统在挖沟结构中的作用

结论

每项开阔建筑项目都有独特的地面条件。地质调查揭示了具体特征，帮助工程师识别手头工作的最佳工具。

飞刀和大型铣齿钻头适用于土壤和软岩石。凿子齿形套装岩石与中型硬度和圆锥形牙齿曲线在硬岩中最适用。

除了钻孔头本身外，钻井液也在通过从钻孔中取出切割来保护锻造施工工具，因此您必须有一个巨大的作用由正确的东西制成的高品质泥浆为您的项目。