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水平定向钻施工分为三个阶段，分别是打导向、扩孔以及管道回拖。在长距离岩石水平定向钻进过程中，这三个阶段的许多施工工序和方法与短距离钻进相比都发生了一定的变化。接下来从这三个阶段分别对长距离岩石水平定向钻进进行分析。

导向孔钻进分为阶段 1.1。在长距离岩石水平定向钻中，导向孔钻进的难点在于岩石层。进行导向孔施工时，一般会采用泥浆马达，也就是动力钻具作为动力源。其工作原理是利用高压泥浆来驱动泥浆马达中的涡轮高速旋转，进而带动钻头旋转以破碎岩石。通过对实际施工经验以及相关资料进行总结可以发现，在长距离的岩石层中进行导向孔钻进时，所面临的难点主要包含以下一些方面：其一，长距离的岩石钻进过程中地层变化较为显著，这使得地层情况变得复杂，进而导致钻进过程遭遇困难。岩层主要包含砂岩、砂砾岩、泥岩、页岩、灰岩、片麻岩、回填石、卵石、花岗岩等地层。多数岩层都经历了多次地壳运动、河流变迁、风化等地质作用。这些地质作用使得地层出现褶皱、断层、裂隙、层间角度不整合等地质构造。地层情况复杂多变，给水平定向钻进造成了许多困难。主要表现为：在细砂岩、中粗砂岩等风化程度较小的坚硬岩石中钻进时，此类岩石抗压强度大，切削下来的岩屑对钻具磨损大，导致钻进功效低。④在裂隙、断层岩层中进行钻进时，主要问题是泥浆的漏失，这会导致泥浆无法满足施工需求，使得钻进功效降低。

泥浆对复杂地层的适应性存在不足。因为钻进距离较长，可能会经过多种地层。所以泥浆原则上需依据不同地层采取不同配方，像在切削的岩屑比较大的地层，主要需考虑泥浆的携带能力。但是实际施工有需求，既要保证施工质量和进度，又要控制施工成本。如果仅仅从泥浆要符合地层情况这一角度来考虑，那么付出的成本会很高，并且不利于施工进度。另外，钻进距离长，作用在钻头上的压力不容易被控制。因为钻进距离比较长，所以孔中的钻杆会多次发生弯曲变化。这样一来，钻杆的应力以及所受到的外力就会变得十分复杂。钻机操作台上的读数可能与实际情况有较大的差别，这给司钻人员的施工带来了一定的困难。另外，还有其他困难：当钻进距离越长时，孔内的钻杆弯曲就会越多，而马达工具面角也就越难以调整。钻杆内的信号线每隔几十根钻杆就需要安装一个线夹来进行固定。线夹的数量越多，就越会阻碍泥浆的通行，从而导致憋压的情况出现。①坚硬地层的解决方案：在水平定向钻进中，一般认为抗压强度达到一定程度以上的岩石属于坚硬岩石。

在实际钻进施工过程中，经常会碰到坚硬岩层。这类坚硬岩层通常是风化程度较小的细砂岩、中粗砂岩以及石灰岩等岩层。在这些地层中，钻头压入岩石会比较困难，从而使得钻进变得十分艰难。并且，砂岩地层在破碎之后，岩屑对钻具的磨损情况非常严重。针对这类地层，其解决方案如下：1)首先要考虑使用硬质合金镶齿牙轮钻头，因为这类钻头的耐磨性和韧性都能够较好地适应坚硬岩石地层。软岩地层有相应的解决方案，此类地层通常破碎程度较大，风化程度较高，裂隙也较多，并且岩石中粘、粉的含量较多，往往强度很低，甚至比土层的承载力还要小。在这样的岩层中进行钻进时，因为钻具自身重量比较大，所以钻进曲线会逐渐向下弯曲，从而偏离设计曲线。主要的解决办法有以下几种：一是采用小直径钻头，让马达工具面角朝上，然后快速向上顶进；二是采用弯度较大的泥浆马达，接着快速向上顶进；三是如果前面这两个方案不能解决问题，那就可以考虑在软岩地层中快速顶进，以使钻进曲线尽量靠近设计曲线，等穿过这个地层之后，再对角度进行调整。在未钻进软岩层时，可以先把钻进曲线调高，这样能对冲在软岩地层中下掉的角度。因为不了解软岩地层的可钻性情况，所以采用这种方法时要慎重考虑。

软硬交互地层解决方案依据软硬地层的交互状况以及岩层的岩性，在尽可能接近设计曲线的原则之下，采用如下方法：倘若软岩层的抗压强度达到了一定标准，那么可以对在软岩层中进行钻进加以考虑。要是软岩层的抗压强度较为弱小，那就尽量在硬岩层中进行钻进。泥浆是水平定向钻进的“血液”，其地位十分重要，并且泥浆是否符合地层情况，在很大程度上决定了钻进能否成功。根据以往施工经验及相关资料，且考虑在长距离岩石中进行钻进施工，主要从以下几方面来考虑：其一，在砾岩、石灰岩等这类经切削后会产生较大块碎屑（其粒径通常大于 20mm）的岩层中钻进时，泥浆的携带能力就成为最为主要的考虑方面，主要需提高泥浆的动塑比、静切力等指标，从而让泥浆具备较大的携带能力。在砂岩等破碎后岩屑（其粒径通常小于 2mm）比较小的岩层里进行钻进时，泥浆的携带能力不再是主要需要考虑的方面，而对钻具进行降温则变成了主要需要考虑的方面。在这种情况下，需要适当地降低泥浆的粘度，以增强其流动性，使泥浆能够更好地循环。在泥岩、页岩等粘粉类成分较多的岩层里进行钻进时，因为这类岩石容易遇水软化，会出现“泥包钻”的现象，并且页岩还有吸水膨胀的现象。所以在这类岩石中钻进尤其需要特别留意泥浆的配制，要特别注意以下两个方面：一是尽量降低泥浆的滤失量，让泥浆滤失的水量尽量少，以此来减少泥岩的水化程度；二是要根据实际情况合理调整泥浆的性能，以确保钻进的顺利进行。

在页岩中进行钻进作业时，可以加入适量的 KCl，这样能够有效地抑制页岩的膨胀。泥浆中的固相含量会在一定程度上对钻进速度产生影响，通常情况下，钻进速度会随着固相含量的升高而下降，因此需要除去固相。以往短距离水平定向钻施工时，通常仅用回收系统来回收泥浆。然而在长距离岩石钻进中，因为泥浆经过地层较多且用量大，鉴于更换新泥浆成本较大的情况，能够增加离心机除固相设备，这样能较好地除去泥浆中的固相成分，还能提高钻速以及泥浆的携带能力。泥浆配制成本较高，在长距离岩石钻进中使用量较大。若单纯为适应地层而频繁更换泥浆，钻进成本会大幅提高，同时工期也会增大。在长距离岩石钻进时，可针对主要地层来确定泥浆配方。对于特别重要且对泥浆要求较高的地层（像页岩层）进行钻进，需专门配制与之相适应的泥浆。钻压问题的解决方案是，由于水平定向钻进中实际钻进压力的理论计算还未十分成熟，所以在粗略计算的基础上，司钻技工能够依据以往施工经验和实际地层情况，适时对钻进压力进行调整，从而保证钻进功效。通常认为泥浆携带出的岩石碎屑较多时，成孔性会较好。实际钻压接近压力表上的读数时是一种情况，反之则差别较大。此时应适当增大钻压，以此来保证钻速。钻进距离变长时，孔中钻杆的弯曲情况会变得更复杂，马达的工具面角也就更难调整。此时，司钻人员需要依据施工经验进行多次调整，努力将工具面角调整到所需的角度。倘若钻进角度偏差较大，就应立即查找原因并排除问题。

- 以往在短距离岩石扩孔中适用的一些技术，在长距离扩孔施工中将不再适用，甚至可能会导致较为严重的后果。 - 在细砂岩、中粗砂岩等风化程度较小的坚硬岩石中进行扩孔钻进时，因为这类岩石抗压强度较大，而扩孔是依靠钻机拉着扩孔器顶入岩石后再旋转切削岩石，所以钻进较为困难，并且切削下来的岩屑会对钻具造成较大磨损，致使钻进功效较低。在较软的岩层中，像那些破碎且风化程度较大的岩层进行钻进作业时，因为钻具自身的重量比较大，扩孔器会顺着重力的方向逐渐掉落。这样就会使得在软岩中形成比较大的陡坡，或者形成扩孔“键槽”。而这对下一级扩孔以及回拖管道都是不利的。一般情况下，穿越的两岸存在土层和岩石层的交接处。从土层扩孔进入岩石层时，因为岩石层扩孔耗时较长，所以会在土层和岩石层的交接处形成一个较大的陡坎。这给下一级扩孔带来了一定困难，回拖时管道从陡坎进入岩石孔洞也非常困难。