第七章-定向钻进技术[知识发现]
定向钻技术简介

定向钻技术简介1、水平定向钻穿越施工工艺:使用水平定向钻机进行管线穿越施工,一般分为二个阶段:第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔;第二阶段是将导向孔进行扩孔,并将产品管线(一般为PE管道,光缆套管,钢管)沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中,完成管线穿越工作。
1.1 钻导向孔:要根据穿越的地质情况,选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达,开动泥浆泵对准入土点进行钻进,钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转(或使用泥浆马达带动钻头旋转)切削地层,不断前进,每钻完一根钻杆要测量一次钻头的实际位置,以便及时调整钻头的钻进方向,保证所完成的导向孔曲线符合设计要求,如此反复,直到钻头在预定位置出土,完成整个导向孔的钻孔作业。
见示意图一:钻导向孔。
钻机被安装在入土点一侧,从入土点开始,沿着设计好的线路,钻一条从入土点到出土点的曲线,作为预扩孔和回拖管线的引导曲线。
1.2 预扩孔和回拖产品管线:一般情况下,使用小型钻机时,直经大于200毫米时,就要进行予扩孔,使用大型钻机时,当产品管线直径大于Dn350mm时,就需进行预扩孔,预扩孔的直径和次数,视具体的钻机型号和地质情况而定。
回拖产品管线时,先将扩孔工具和管线连接好,然后,开始回拖作业,并由钻机转盘带动钻杆旋转后退,进行扩孔回拖,产品管线在回拖过程中是不旋转的,由于扩好的孔中充满泥浆,所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态,管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑,这样即减少了回拖阻力,又保护了管线防腐层,经过钻机多次预扩孔,最终成孔直径一般比管子直径大200mm,所以不会损伤防腐层。
见示意图二:预扩孔和示意图三:回拖管线。
在钻导向孔阶段,钻出的孔往往小于回拖管线的直径,为了使钻出的孔径达到回拖管线直径的1.3~1.5倍,需要用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求的直径。
地下孔经过预扩孔,达到了回拖要求之后,将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好,从出土点开始,一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用

定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用定向钻进技术是一种将钻孔定向放大的技术,广泛用于石油、天然气勘探和井下工程等领域。
近年来,定向钻进技术也开始在矿井探放水孔中的运用,并取得了一定的成效。
矿井的探放水孔是为了减轻矿井内水压,降低矿井水位而开凿的孔洞。
传统的探放水孔开凿方式是采用爆破和钻探的方法,操作繁琐,效率低下,还存在安全隐患。
而定向钻进技术具有操作简单、效率高、安全可靠等优点,因此在矿井探放水孔中的应用有很大的潜力。
定向钻进技术的主要原理是通过在钻孔中设置导向设备,使钻杆朝着预定的方向前进。
具体操作中,首先需要进行导向孔钻进,即在地表上钻一个小直径的导向孔,然后将导向工具插入导向孔中,通过转动导向工具的方向,将钻具引向预定的方向。
接下来,将导向工具换成钻具,进行孔道的扩大钻进。
定向钻进技术的主要控制参数包括导向工具的旋转速度、钻具的进给速度和转速等,可以根据实际需要进行调整。
1. 提高钻孔的准确性:定向钻进技术可以根据矿井地质条件和水压分布情况,选择最佳的钻孔方向,从而准确地开凿探放水孔。
相比传统的爆破和钻探方法,准确性更高。
2. 提高钻进效率:定向钻进技术可以一次性地完成导向孔和扩大孔的钻进工作,避免了传统方法中多次换装钻具的步骤,提高了钻进效率。
3. 降低工程难度:定向钻进技术可以在矿井地质条件较复杂的情况下进行施工,避免了在不利条件下进行爆破和钻探的困难。
4. 降低施工成本:定向钻进技术不需要大量的人力和物力投入,可以通过少量的设备和人员快速地完成探放水孔的开凿工作,降低了施工成本。
5. 提高施工安全性:定向钻进技术可以避免传统爆破方法中可能存在的安全隐患,减少对矿工的伤害风险。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的应用还存在一些挑战和问题,比如需要针对不同的地质条件和水压情况进行技术参数的调整,以及对导向工具和钻具的磨损和损坏进行修复和更换等。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的应用具有很大的潜力。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用

定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用随着矿产资源开发的深入和矿业安全的重视,矿井探放水孔的质量和数量对于矿井的安全稳定起着至关重要的作用。
为了保证矿井在开采中的安全和持续性,必须要对矿井进行定向钻进技术的应用,以保证矿井的排水和供水能够正常进行。
本文将针对定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用进行探讨。
一、定向钻进技术的概念定向钻进技术是一种通过特定的设备和技术手段,实现井眼在水平和垂直方向上进行定向控制的一种技术。
通过定向钻进技术,可以在地下进行钻井施工,在特定的地质条件下,实现难以进行传统水平和垂直方向钻井的施工。
利用定向钻进技术,可以实现对地下矿井进行探放水孔的开挖,从而保证矿井的排水和供水能够得到有效的保障。
1. 提高钻井效率通过定向钻进技术,可以实现对矿井探放水孔的精确控制和开挖,避免了传统钻井施工中需要进行多次调整和修正的情况,提高了施工效率,节约了人力和物力成本。
2. 减少破坏在进行矿井探放水孔的施工中,由于地下水文地质条件复杂,采用传统的施工方式容易对地下水文地质环境造成破坏。
而利用定向钻进技术,可以在地下实现精确的控制,避免了对地下水文地质环境的破坏,保护了地下水资源和地质环境。
3. 扩大适用范围传统的钻井施工方式受到地质条件的限制,难以满足特殊地质条件下的钻井需求。
而定向钻进技术则可以在特殊地质条件下进行施工,扩大了对矿井探放水孔的适用范围,为矿井的排水和供水提供了更多的可能性。
4. 提高安全性定向钻进技术在施工中可以实现对井眼的精准控制,避免了传统施工方式中由于地下条件复杂而导致的安全隐患。
通过定向钻进技术,可以保证施工的安全性,减少了矿井在施工过程中的安全风险。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的应用已经取得了一定的成就,在矿业领域得到了广泛的应用。
在实际施工中,该矿采用了先进的定向钻进设备和技术,通过对地下水文地质条件的精确分析和控制,实现了对矿井探放水孔的开挖,确保了矿井在开采中的水资源供需平衡和矿井的安全稳定。
水平定向钻技术介绍

水平定向钻技术介绍水平定向钻技术,这可是个相当厉害的东西呢。
就好比是地下的一个超级灵活的小工匠,在咱们看不到的地方默默干活。
水平定向钻技术是一种非开挖施工技术。
啥叫非开挖呢?简单说就是不用像传统施工那样,把地面挖得乱七八糟的。
你想啊,如果是要在城市里铺设管道,要是按照老方法,那大街小巷不得被挖得千疮百孔啊?就像一只调皮的小鼹鼠在地下乱拱,到处都是洞,多难看呀。
可水平定向钻就不一样了,它能像个聪明的地鼠,巧妙地在地下穿梭。
这个技术的原理其实也挺有趣的。
它有一个发射坑和一个接收坑。
就像是两个人在地下玩传球游戏,只不过传的不是球,而是钻头。
钻头从发射坑出发,按照预先设定好的路线,一路向着接收坑前进。
这个钻头可厉害着呢,它像是一个勇往直前的小战士,不管遇到啥样的地层,都能想办法钻过去。
软的地层就轻松穿过,硬的地层呢,就像啃硬骨头一样,一点点把路打通。
水平定向钻在施工的时候,对周围环境的影响那是相当小。
比如说在一个居民区旁边要铺设燃气管道。
要是用传统方法,那施工的噪音啊,灰尘啊,肯定会让居民们苦不堪言。
这就好比一群吵闹的客人突然闯进了安静的家,把家里弄得乌烟瘴气的。
可是水平定向钻呢,就像一个安静的客人,悄悄地来,悄悄地走,几乎不会打扰到周围的居民。
它的应用范围也是超级广泛的。
不管是铺设各种管道,像水管、油管、天然气管,还是铺设电缆,水平定向钻都能派上用场。
就像一个万能的小助手,哪里需要就去哪里。
比如说在一些古建筑旁边,地面是不能轻易破坏的,这时候水平定向钻就大显身手了。
它就像一个小心翼翼的保护者,既完成了铺设任务,又不会对古建筑造成丝毫损害。
再说说它的施工设备吧。
那些设备看起来就很有科技感。
操作这些设备的师傅啊,那可得有高超的技术。
就像厨师做菜一样,要掌握好火候和各种调料的比例。
操作水平定向钻设备的师傅得精确地控制钻头的方向、速度和压力。
要是稍微出点差错,钻头可能就偏离路线了,那就像火车脱轨了一样,麻烦可就大了。
煤矿井下随钻测量定向钻进技术

2007 年12 月在陕西彬长矿区大佛寺矿现场试验中主孔终 孔深811.8 m;2008年4 月在淄博矿业亭南矿钻进主孔2 个, 终孔直径94 mm,最大孔深超过1000 m。
1.定向钻进技术简介
(4)适用条件和应用范围
a) 煤层条件 煤矿井下定向钻进技术适用于普氏系 数f≥1 的较完整煤层,避免在煤层破碎带或煤层陷落柱 区域内布置定向钻孔。
b) 岩层条件 煤矿井下定向钻进技术适用于普氏系 数f≤6 的岩层,避免在裂隙发育带或炭质泥岩、铝质泥 岩等遇水膨胀性岩层内布置定向钻孔。
煤矿井下定向钻进技术培训系列
1.煤矿井下随钻测量定向钻进技术
1. 定向钻进技术简介 2. 定向钻进技术与装备 3. 定向钻进技术的应用 4.研究与发展方向
1.定向钻进技术简介
(1)基本概念
近水平定向钻进(HDD)技术是指利用钻孔自然弯曲规律 或采用专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预 定目标的一种钻探方法,即有目的地将钻孔轴线由弯变直或 由直变弯。
2007 年 宁煤集团引进同型号的钻机,在白箕沟矿半煤半岩 地层也完成了孔深1023 m的钻孔,终孔直径94 mm。煤质较 硬是这些应用实例取得成功的主要原因,虽然有些钻孔达到 或超过1000 m,但断钻杆、掉钻具的问题仍较突出。
1.定向钻进技术简介
(3)煤矿井下定向钻进技术发展历程(国内发展)
我国煤矿井下近水平定向钻进试验研究始于20 世纪90 年 代初。1993 年煤科总院西安院在大同矿务局四台矿施工勘探 地质异常体的近水平钻孔,采用以孔底稳定组合钻具为主, 局部孔段使用国产的螺杆钻具纠斜钻进的方法,使孔深达到 了302.5 m。由于受当时国内螺杆马达、测斜仪器等制造技术 落后的限制,西安院暂时放弃了用孔底螺杆马达实施定向钻 进的技术途径。
第七章-定向钻进技术ppt课件

(a)障碍物界外施工 (b)山高坡陡移位开钻 (c)充分利用海上平台
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(二)由于地质条件要求而使用定向钻进
(d)勘探陡 倾斜矿体
(e)避免多次 穿过复杂岩层
(f)强造斜岩 层将斜就斜
(g)矿层与围岩 产状不一,必须 人工造斜
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(三)由于工程技术需要而使用定向钻探 1.补取岩矿芯; 2.绕过孔内事故孔段或地下坑道及老窿; 3.打多孔底孔,增加矿芯量,出水量,出油量,地下爆破
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工作原理:
在孔内放置钻具并定向后,施加 压力,转动件Ⅰ上部沿花键8下移, 压力通过上凸肩11传给弹簧10和 外壳9,因此滑快4顶向孔壁,再 继续加压时,楔体3连同钻头1向 滑快移动的反方向偏移,锁紧齿 12脱开锁紧圈,之后就可回转钻 具,此时轴向压力仍然传给外壳, 滑块4和滚柱5切人孔壁岩石内, 并防止外壳转动,使偏斜力保持
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结构:
Ⅰ部件包括可伸缩杆7, 带有花 键8和上下出凸肩11和2,后者坐 于滚动轴承上。杆7带有锁紧齿 12及复位弹簧10,最下部接钻头 1。
Ⅱ部件包括带有锁紧齿的外壳 9,内装若干轴承,其下部有45 °斜面的两个楔体6和3,二者间 通过T形槽与滑快4连接,其上安 置滚柱5。
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4.螺杆钻 优点:结构简单、易损件少、工作可靠、维修方便;
转速与流量成正比,扭矩与泵压成正比,可获得小 转速大扭矩;
长度短,可做成弯外管型,有利于定向钻进。
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YL-54螺杆钻: 旁通阀1,螺杆马达2,万向节3等组成。 旁通阀的工作原理:
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《定向钻井技术》课件

标准化和规范化
定向钻井技术将逐渐建立和完善相关 标准和规范,促进技术的规范化和标 准化发展。
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定向钻井技术的应用实例
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
油气田定向钻井实例
总结词
油气田定向钻井技术是定向钻井技术应用的重要领域,通过 定向钻井技术,可以高效开发油气资源,提高采收率。
详细描述
定向钻井技术在地热能开发中应用广泛,主要用于地热井的钻进。通过精确控 制钻头方向和轨迹,实现地热资源的有效开发,同时减少对周围环境的破坏和 污染。
其他领域定向钻井实例
总结词
除了油气田和地热能开发领域,定向钻井技术还广泛应用于其他领域,如水井、桩基孔、地下管道等 。
详细描述
在水井钻进中,定向钻井技术可以控制钻头方向和轨迹,实现水资源的有效开发。在桩基孔钻进中, 定向钻井技术可以提高桩基的稳定性和承载能力。在地下管道建设中,定向钻井技术可以实现管道的 精确铺设和连接。
详细描述
定向钻井技术在油气田开发中应用广泛,主要用于水平井、 大斜度井和对接井的钻井。通过精确控制钻头方向和轨迹, 实现水平段或斜度较大的井段的高效钻进,从而增加油藏暴 露面积,提高采收率。
地热能开发定向钻井实例
总结词
地热能开发定向钻井技术是利用地热资源的重要手段,通过定向钻井技术,可 以高效开发地热资源,减少环境污染。
定向钻井的测量仪器
01
测量仪器是定向钻井中用于监测和记录钻孔信息的 设备。
02
它能够实时监测钻头的位置、方向、深度等信息, 为施工人员提供准确的钻孔数据。
03
测量仪器的精度和可靠性对定向钻井的精度和效率 具有重要影响。
04
第七章定向钻进技术

四、无楔体连续导斜器造斜
这种导斜器不用楔子的楔面导斜。它由两个主要部件组 成:造斜件I(转子)和导向件Ⅱ (定子)。
结构:
Ⅰ部件包括可伸缩杆7, 带有花 键8和上下出凸肩11和2,后者坐 于滚动轴承上。杆7带有锁紧齿 12及复位弹簧10,最下部接钻头 1。
Ⅱ部件包括带有锁紧齿的外壳 9,内装若干轴承,其下部有45 ° 斜面的两个楔体6和3,二者间通 过T形槽与滑快4连接,其上安置 滚柱5。
羽状孔:分枝孔方向相同;(图a,b) 扇状孔:分枝孔方向互成180°(图c,d); 集束孔或丛式孔:分枝孔朝向四面八方(图e,f)。
多孔底定向钻孔结构形态实例
不论是单底孔,还是多底孔,其主孔和分枝孔最常用的孔身 剖面型式有: (1)曲线型;
(2)直线一曲线型;
(3)曲线一直线型;
(4)直线一曲线一直线型。 直线可以是垂直线也可以是斜直线,曲线可以是曲率半径单 一的圆弧,也可以是不同曲率半径圆弧织成的弧线。
装药量; 4.打控喷、灭火等救援并; 5.用定向孔开采地下固体矿产,或排出瓦斯; 6.敷设地下电缆或管道; 7.打有特殊要求的灌浆孔或冻结孔; 8.用定向孔查明要开凿竖井处的岩层等。
第二节 定向钻孔孔身剖面的设计
一、定向钻孔分类和孔身剖面型式
按施工技术方法不同,可分为:
1.初级定向钻孔 即采用常规钻具并利用地层和工艺造斜规律,通过移动孔位,
但:转速高;工作不稳定;冲洗液压力降大(5060atm)、钻头动力小;泥浆比重小于:1.7-1.8。
3、电钻
优点:不受泥浆性能影响,可用高粘度和加重泥浆、 空气钻井;控制灵活,容易实现自动化。
不足:结构复杂,制造麻烦,转速高,增加电气控 制设备。
4.螺杆钻 优点:结构简单、易损件少、工作可靠、维修方便; 转速与流量成正比,扭矩与泵压成正比,可获得小
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定向钻进有那些优点?
节省钻探进尺;较好地保证钻探质量;减 少防斜和纠斜的额外耗费;避免孔斜超差或扎 内事故造成的工作量报废。
如果在一个基台上搞一基多孔或一孔多枝, 还可节省修筑道路、平整场地、赔偿青苗、折 卸、搬迁、安装设备等费用。
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定向钻进的使用范围: (一)由于地面情况限制而使用定向钻进
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羽状孔:分枝孔方向相同;(图a,b) 扇状孔:分枝孔方向互成180°(图c,d); 集束孔或丛式孔:分枝孔朝向四面八方(图e,f)。
多孔底定向钻孔结构形态实例
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不论是单底孔,还是多底孔,其主孔和分枝孔最常用的孔身 剖面型式有: (1)曲线型;
(2)直线一曲线型;
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第七章 定向钻进技术
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内容
一、定向钻进的特点和应用范围 二、定向钻孔孔身剖面的设计 三、定向钻进的技术手段
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第一节、定向钻进的特点和应用范围
什么是定向钻进?
在钻探施工中,利用自然造斜规律,采 取人工造斜手段,或者两者并用,使钻孔按 照预定轨迹延伸,达到顶定目标的钻进方法, 称为定向钻进。
装药量; 4.打控喷、灭火等救援并; 5.用定向孔开采地下固体矿产,或排出瓦斯; 6.敷设地下电缆或管道; 7.打有特殊要求的灌浆孔或冻结孔; 8.用定向孔查明要开凿竖井处的岩层等。
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第二节 定向钻孔孔身剖面的设计
一、定向钻孔分类和孔身剖面型式
按施工技术方法不同,可分为:
1.初级定向钻孔 即采用常规钻具并利用地层和工艺造斜规律,通过移动孔位,
2.空间弯曲定向钻孔 包括孔身轨迹某段在某一曲面内既有顶角变化又有方位角变化 的钻孔,以及顶角不变,方位角发生变化的螺旋线状钻孔。
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按钻孔结构形态,又可分为: 1.单孔底定向钻孔 即只有主孔而无分枝孔的定向钻孔。 2.多孔底定向孔
即既有主孔又有分枝孔的定向钻孔。主孔只有一个,而分 枝孔可能是一个也可能是多个。 从主孔中分出来的枝孔,称为一级分枝孔。 从分枝孔中再分出来的枝孔,称为二级分枝孔。
(3)曲线一直线型;
(4)直线一曲线一直线型。 直线可以是垂直线也可以是斜直线,曲线可以是曲率半径单 一的圆弧,也可以是不同曲率半径圆弧织成的弧线。
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二、定向钻孔设计的内容 定向钻孔孔身剖面的设计,是指导施工的依据和定向钻进
能否成功的首要条件。设计之前必须充分掌握原始资料。这 些资料包括: (1)钻孔的目的和作用 (2)勘探地区的地质情况 (3)地表对孔位限制条件 (4)勘探地区已施工钻孔的测斜资料及钻孔弯曲规律 (5)拟采用的造斜工具的结构及造斜能力;勘探地区以往用过 的造斜手段及其效果 (6)见矿点或其它控制目标的垂直深度和水平距
(a)障碍物界外施工 (b)山高坡陡移位开钻 (c)充分利用海上平台
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(二)由于地质条件要求而使用定向钻进
(d)勘探陡 倾斜矿体
(e)避免多次 穿过复杂岩层
(f)强造斜岩 层将斜就斜
(g)矿层与围岩 产状不一,必须 人工造斜
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(三)由于工程技术需要而使用定向钻探 1.补取岩矿芯; 2.绕过孔内事故孔段或地下坑道及老窿; 3.打多孔底孔,增加矿芯量,出水量,出油量,地下爆破
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孔身剖面设计的内容:
1.确定定向钻孔的类型和孔身剖面型式 钻孔类型和孔身剖面型式决定于:钻孔的目的和作用;钻
孔地质条件及在此条件下地层造斜规律;施工的可能性和安 全性;按此孔身剖面钻进的经济合理性等。 2.确定定向钻孔把区范围和遇层角
在已知靶点(见矿点或其它控制目标)的基础上,施工部门应 根据造斜工具能力、技术水平、矿体产状、勘探网度和岩层 性质等情况,与地质技术部门商定靶区范围和遇层角。 3. 确定主孔和分支孔的施工方法 4. 确定分岔点和造斜点 • 确定定向钻孔曲线段的曲率半径 • 确定定向钻孔空间轨迹参数 • 进行经济效益预估
固定式和可取式;一次使用和多次使用。
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主要参数: 楔顶角:不易过大,在3º左右 导斜槽直径:比导斜钻头直径达1-3mm。
加工:圆钢铣制、钢材浇铸或套管切制。 定位:用卡瓦固紧、水泥或化学浆液固结、
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第三节 定向钻进的技术手段
一、定向方法:
1、直接定向
按需要的角度使造斜工具面(即造斜工具对称面得空间位 置)向对于磁北或某一指定方向实行定向。
在地表或在孔内进行。
2、间接定向
在测知造斜点钻孔方位角和顶角的基础上,根据造斜需 要的方位和顶角,先计算出造斜工具面和钻孔倾斜面得夹 角(又称安装角或工具面向角),然后,使造斜按安装角 定位,从而实现其对磁北方向的定向。
只能在孔内进行。
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3、随钻定向(MWD-Measurement While Drilling)
把测斜定向仪器放在钻杆柱内,一边钻 进,一边连续测知钻杆方位、顶角和造斜 工具的面向,这些数据能在地面记录和反 应出来,从而能及时调整造斜工具的面向, 做到随时控制造斜方向。
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二、钻具组合造斜
1、保直钻具(稳斜钻具)组合 工作原理与防斜用的满眼钻具相同。 利用扶正器稳斜。 2、增斜钻具组合 用于增斜钻孔,以增大钻孔顶角。 利用塔式钻具:大钻头和短粗径;或带万向节的增
斜钻具。 3、减斜钻具组合 原理:悬锤原理、偏重原理。 利用钟摆钻具和偏重钻铤
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三、偏心楔造斜
偏心楔(导斜器)是进行人工定向钻孔最主要的工 具。它按设计要求的方位在孔内固定后,就可用 导斜钻具沿偏心楔的导斜槽钻出新孔,从而实现 定向钻进,纠正钻孔弯曲,补取岩矿心,或绕过 事故钻具。 分类:开口式和闭口试,不带导向管和带导向管。
改变开孔顶角,扭转开孔方位角等方法钻达目的层位的钻孔。 2.受控定向钻孔
即单纯采用人工造斜手段或综合利用人工造斜手段与地层造 斜规律,钻达目的层位的钻孔。
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按孔身轨迹的不同,可分为: 1.平面弯曲定向钻孔 包括孔身轨迹在其一垂直平面内只有顶角弯曲而无方位变化(或 方位角变化很小)的钻孔;在某一倾斜平面内顶角和方位角都有 变化的钻孔,以及在水平平面内只有方位角弯曲而无倾角变化 (或顶角变化很小)的钻孔(坑道钻中用之)。