定向钻探技术在水电工程中应用
水平定向钻在水利工程中的应用技术
ｌ 鱼 兰 兰 塾
角度 、 度 等 数 据 ， 断 钻 孔 位 置 与钻 进 路 线 图 的 偏差 。 深 判 再
进行调 整 ， 确保 钻 头沿设 计轨 迹钻 进 ， 时记 录 好导 向数据 。 及
地表 高程测 量 Ｈ 现场勘 察 Ｈ 地 下管线探 测
（） １开钻 前将 探 测仪 的探 头置 于 导向 钻 头 上 ， 试 探 头 测
反射 信 号 以保 证 探 头精 度 ， 再将 导 向杆 以 ５ ７ 入 土 角 度 钻 ～ｏ
入土 中 ， 隔 ２ 每 定１ ｍ测 次钻 头 位置 ， 土 深度 达 到 设 计管 入 位 中心高程 时 ， 向杆 沿 管道 轴线 直走 ， 导 直到 接收 井 。
竺
，
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１
竺 兰 兰
根据 扭 矩及 回拖 力 的大 小 ， 再使 用 （９０ 孔 头进 行 １２次 Ｉ０ 扩 ） 清孔 ， 确保 管线 铺设 通道 通畅 。
３ ． 泥 浆 护 壁 ６
水 压 试 验
设 备 撤 场
（） １泥浆的作用是冷却和润滑扩孔器 、 钻杆 等 ， 稳定钻
（） Байду номын сангаас 施工 中适 当控 制钻 进 速度 ， 证 导 向孔光 滑 。 保
＿ 卜｛兰竺 卜１ 鱼 ＿竺 － 皇 卜 墨 ［ ＿ 二 － ＿ 竺 ． 兰
— —
３５ 扩 孔 ．
，
该工程 采 用 ｑ４ ０ ６ ０ ￣９ ０扩孔 器 分别 进 行 ３次预 ｂ５、 ｏ、 ０ ｂ
扩 孔 ， 终 扩 孔 直 径 保证 ≥１ 最 ． 的铺 管 直 径 。 孔 完 成 后 ５倍 扩
定向钻进技术在供水管线施工中的应用
３ 、穿越 施工 的要 点
定 向钻进 穿越过程 主要分 为三 步 ：钻进导 向孔 、
生偏斜 。探测器或探头可以安 装在钻头内 ，也可安装 存 紧靠钻头 的地 方 ，探头发 出信号 ，被地面接收器接 收或跟踪 ，从而 可以监 测钻孔的 方位 、深度和其它参
数 。在那些从地表 不能稳定跟踪钻孔轨迹 的地 方 ，或
成 一个 光滑 规 则的 孔洞 ，最后 把管 线 回拖 到扩 大 了
润 滑 、携 带 、冷 却作用 ，先钻 出 一 与设 计 曲线 相 个
同的导 向孔 ，然 后 再将 导 向孔 逐 渐扩大 、挤压 ，形
辅 助碎 岩钻头 ，钻 压从 钻杆尾 部施加 。钻头通 常都 带 有 一 面 ，所以钻头连续 回转时则钻 出一个直孔 ， 个斜 而 保持 钻头 朝 某 个方 向不 回转 加压 时 ，则 使钻 孔发
向钻进 已是一 种普遍 的施 工工 艺。 南京 市 高淳县Ｄ ８ ０ （ Ｎ ０ 外径 ８ ２ ｍ 浑水管 穿越 石 固河 、湖 滨景观 大道 的 ４ｍ ）
施工 ， 是采 用定向钻进 穿越技 术 ，其施工 方法及要 点值得认真 总结 。 就
关键 词 ：非开挖 敷 设管道技 术 ；快速 发展 ；定向钻进
向孔钻进 的相对 成 本 已经 降低 到 明挖法 施 Ｔ之 下 ，
水的安全性 ，２０ 年水厂扩建二标 段开工 ，其重 点是 ０９
一
ห้องสมุดไป่ตู้
泵房 ～水 厂５ ２ ｍ的ＤＮ８ ２ ．ｋ ４ 浑水管道 的施工 ，其 中
即使 忽略 明挖法 过程 中的干 扰 与延缓 交 通等 社会 成
ＤＮ８ ２［ ￣ 管穿越工程 ，地点位于高淳县 永联圩 附近 ， ４ ｘ ］
设备最大推拉 力为５ｔ ０，最大扭矩为３ ０ Ｎ ３ｒ ｍ。 ００ ｍ／ １ｐ 该水平定 向钻 穿越设备主要 由穿越 主机 、动力 系统 、 泥浆系统 、控 向系统和钻具五大部分组 成 。泥浆系统
定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用
定向钻探技术在煤矿探放水施工中的应用摘要：定向钻探技术应用于煤矿探防水施工，能够借助精细勘探发挥地形优势，减少传统开挖施工人力资源投入，降低人工挖掘作业的安全风险隐患，对提高工作效率，保障施工质量具有积极作用。
笔者就此进行研究，并提出了相关意见和建议。
关键词：煤矿开采探放水施工定向钻探技术应用探讨煤矿探放水施工是开采挖掘作业的前提保障，是确保煤矿采掘环境安全，提高煤炭产量的重要措施。
将定向钻探技术用于探放水施工，能够在勘探资料、导航设备的精准指引下，借助信息传感系统确定工程施工范围、走向，克服传统大开挖施工工程面大、对井下巷道作业环境的影响，减少工程开挖量，减轻对煤层应力结构的破坏，提高工作效率，降低施工成本，保障煤矿生产安全。
1定向钻探技术在煤矿探放水施工的优势1.1煤矿探放水施工概述煤矿探放水施工以煤层地质勘探设计为背景，施工过程主要分布于不同深度、不同空间的煤层之间。
为防止开采过程中的水患风险，煤矿开采前期要采取探放水工艺释放预探区域内积水，为杜绝巷道掘进过程中漫水透顶事故，必须遵照“预测预报，有掘必探，物探先行，钻探论证”的原则，对采区地质及水文状况进行精准测量，准确标注巷道地面位置，为确定开采标高，制定区域，实施防治水患措施创造有利条件。
1.2定向钻探技术在煤矿探放水施工应用煤炭探放水施工中最大的安全隐患就是煤层底板透水事故，特别是在水文地质条件复杂、水井用量大，以及矿井底板突水丰富的区域此种风险尤为突出。
将定向钻探技术应用于煤矿探放水施工，可以发挥该项技术长距离钻孔、传感导航的优势，借助地质勘探数据对开采挖掘工作面以及周边水体环境进行数据采取，应用信息反馈回收技术分析水文地质条件、预估水体含量，为实施定向钻探技术创造条件。
同时，定向钻探技术机械化程度高、操控技术成熟、适应不同作业环境的特点，能够针对井下探查顶班水、老空井水，以及煤层底部增压水进行全方位无遗漏探查。
在此基础上，利用定向钻技术优势采取加固孔壁、封堵水源等针对性措施，能够有效解决传统钻探技术人工开挖量大，施工人员安全风险高，技术条件相对粗糙的弊端，将先进施工设备的科技优势转化为现实生产力[1]。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用
些思路 。
关键 词 ： 定 向钻进 ； 矿 井； 探放 水孔
０ 引言
伴随定 向钻进技术与装备的不断发展 ， 定 向钻进 技术凭借其钻进迅速 、 施工精度高等特征优势 ， 在矿 井下得到越来越广泛 的推广 ， 其适用于多个不 同工程 领域 ， 诸如矿井下探放水 、 瓦斯抽采 、 地 质 构 造 探 测 等， 均 收 获 了 良好 的成 效 … 。 由此 可见 ， 对定 向钻 进 技术 在 矿井 探放水 孔 中的运 用 开展 研究 ， 有 着 十分 重 要 的现 实意 义 。 １ 定 向钻 进概 述 矿井下定向钻进的造斜成效通常是借助螺杆马 达来达成 ， 再经 由测斜设备对全面钻孔轨迹开展分段 测斜 ， 对各段测斜信息开展系统计算 ， 进一步获取钻 孔轨迹上不同点的坐标位置 。 定向钻孔主要包括本煤 层 定 向孔 、 顶板 定 向孔 以及底 板穿 层孔 等 。 ２ 定 向钻进 相关 影 响 因素 定 向钻进受各式各样 因素影响， 主要包括 ： （ １ ） 钻进长度 。 钻进期间伴随钻近距离的延伸 ， 钻 杆 刚度会越来越小 ， 柔性会越来越大 ， 受钻机推力 、 重力影响 ， 钻杆往往会受到弯 曲损坏 ， 进而造成钻孔 偏移。 （ ２ ） 倾角大小 。 大倾角钻进 ， 受钻机推力影响 ， 会 形成一个垂直朝上的分力 ， 进而使得钻杆朝上弯曲， 导 致钻 杆前 部岩 芯 管朝下 偏移 。 （ ３ ） 小 角度 穿 层钻 进 。 钻进 方 向与 岩层 产 状 在 空 间上呈现平面直角可促进钻进方 向稳定 ， 倘若相互间 夹角 过 小 ， 则 会 造成 钻 进 方 向偏 移 ， 在小 遇 岩 层 夹 角 情况下 ， 如 果 岩性 出现 显 著 转变 ， 则 钻孔 将 可 能 朝 软 岩顺层 钻 进 。 由此表 明 ， 长距 离 钻 进 、 大 倾 角 钻进 以及 小 角度 穿 层钻 进 等 ， 是 定 向钻进 技术 的重 要影 响 因素 。 ３ 定 向钻进 主要 技术 手段 ３ ． １ 确 定钻 进技 术参 数 （ １ ） 钻压 。 大倾角上仰孔钻进 ， 钻压一方面要符合 常规钻进钻头切削岩石及克服冲洗液 自 然升举力 ， 一 方 面 要 考虑 受 钻 孔 孔深 加 深 影 响 而逐 步 提 升 的钻 杆 自重 ， 所 以给进 力对应 近水 平钻 进 需求 压力 自然逐 步 升 高 。通 常而 言 ， 钻孔 孔深 每 递增 ２ ０ ｍ， 则 钻 压升 高
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井深度的增加和采矿量的增多，水文地质问题逐渐凸显出来。
在这种情况下，定向钻进技术成为了一种非常有用的工具，可用于矿井探放水孔的建设。
定向钻进技术是一种利用旋转工具及驱动力将钻头沿预定方向深入地层的技术。
在矿井探放水孔的建设过程中，使用定向钻进技术有很多好处。
由于鲁棒性强、钻进速度快、建孔质量高等原因，这种技术已经成为了很多地质工程项目的首选技术。
首先，对于矿井探放水孔的建设，定向钻进技术可以有效地实现精确打孔。
传统的建孔方式很难实现在较深的地层中进行准确的斜孔钻进，而定向钻进技术可以根据所需位置和角度，精确打出需要的孔洞。
其次，该技术能够节约时间和人力成本。
在传统的建孔方式中，为了钻在预定的位置，通常需要先进行几次试钻。
如果深度太深，还需要进行多次爆破。
而在定向钻进技术中，由于钻头的精确控制，一次即可完成位置的准确打孔，并且也不需要使用爆破。
因此，这种方法有效地减少了工期和人工成本。
另外，定向钻进技术能够确保建孔质量。
传统的建孔方式在钻头切削、碎石、孔壁支撑等方面存在一定的风险，这可能导致孔壁崩塌、孔壁质量不稳定等问题。
而定向钻进技术采用旋转工具和驱动力控制钻头，有效避免了这些问题。
此外，钻孔的地下情况也能被更好地掌控。
最后，定向钻进技术可以在矿井探放水孔中实现多孔位、同步建设。
在这种情况下，这种技术可以在一次钻进过程中同时打出多个孔位，有效减少建孔成本。
总的来说，定向钻进技术在矿井探放水孔建设中具备很多优势，是一种高效、经济、安全的建孔技术。
相信在未来，这种技术将会得到更广泛的应用。
长距离非开挖定向钻在水利工程中的应用
科技创新收稿日期：2019-03-21作者简介：马建国，男，河北省水利工程局，高级工程师。
□马建国摘要定向钻是非开挖施工技术的重要组成部分，该技术起源于石油钻进行业，现在已经广泛应用于地下管网施工，主要用于穿越道路、河流、建筑物等障碍物，阐述了该技术在水利工程中的应用方法，凸显了该技术具有建设周期短、对环境破坏小等优点，可以减少社会矛盾。
关键词长距离；非开挖；定向钻；水利工程永年分水口至永年标准件水厂支管管线是邯郸市南水北调配套输水管道工程中的一条分支，承担着向永年标准件水厂的供水任务，采用管道加压输水形式。
在该管线通过永年县城区，桩号0+920至1+800段需穿越迎宾大道、名山大街两条县城主要道路，且有600m经过永美家园小区商铺门前，商铺门口全部铺设大理石地砖，标准相当高，商铺全部处于火爆经营状态。
定向钻穿越段桩号0+920-1+800。
管径为DN600的螺旋复合钢管，壁厚为10mm，设计流量为0.274m/s3。
钻孔顶部离地面最大深度是15m，横过长度是880m。
钻孔的弯曲半径是900m，工作坑需要设置在出入口，入土角是10°出土角是8°。
钻孔进口直线段投影长度34m，钻进弯曲段投影长度125m，渠底水平段530m，钻出弯曲段投影长156m，出口直线段投影长度15m，两侧连接段各10m，总长投影长度880m。
1.非开挖定向钻的技术优势定向钻技术主要是使用定向钻机，在提前挖好的发射坑和接受坑中间操作；或者在钻孔机的地上，从小角度从地层表面钻入，在另外一边地层表面钻出。
装在导向仪发射器发射出的信号，地面接收器可以识别接收信号。
靠钻机操作人员探测钻孔的位置、深度和其他参数。
钻头的朝向能做出调整，调整的轨迹能用直线也能用曲线，能绕过障碍物到指定的地方。
完成定向钻孔后，可以靠铺管直径扩大控制，最后把管道拖回钻机。
该技术优势明显，施工速度快，对施工周围交通、经济的影响小，对居民区的干扰小，对周边建筑的破坏少。
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。
煤矿防治水作业中定向钻探技术的作用及应用微探
煤矿防治水作业中定向钻探技术的作用及应用微探摘要：随着社会经济的持续发展，煤炭需求趋于逐步增加，矿业公司需要加强定向钻井技术的使用，同时注重采矿作业的质量和效率。
这可以有效提高煤矿防水作业的质量，促进煤矿企业的作业安全。
结合一些公司使用传统钻井技术，存在循环时间长、多次钻井和效率低的问题，如何有效利用定向钻井技术成为许多煤矿公司在开发过程中必须考虑的问题。
关键词：煤矿防治水作业；定向钻探技术；作用；应用1定向钻进技术概述及其原理1.1定向钻进技术的概述科技进步，为煤炭生产的顺利进行，使煤炭生产得以顺利进行。
在矿井的水害防治方面，采用了定向井下钻井技术，具有较强的代表性。
利用这项技术，可以对钻孔的轨道进行更精确的定位，让钻头能够更精确地找到地下的靶子，从而得到更精确的勘探资料，为煤矿的开发工作的进行提供了重要的依据，让相关的工程人员能够对接下来的工作进行合理的计划，从而在保证安全的情况下，高效地推动煤矿的开发。
1.2煤矿防治水作业中定向钻探技术的应用原理在应用定向钻井技术时，主要是针对矿井开采区选用千米级钻井设备，进行有针对性的钻井施工。
在实际工程中，采用随钻法，对轨道、方位等进行有针对性的观测。
在测量的时候，要做好实时的调节工作，保证钻井的时候，能够朝着规定的方向进行，保证钻井能够到达规定的积水范围，提高探水工作的准确性。
2煤矿防治水作业中定向钻探技术的优势与目前煤矿生产中所采用的定向钻进技术相结合，是将人工制造的工具和钻孔的弯曲规律相结合，根据钻进需求进行作业，以达到预期目的的一种技术。
不仅能够通过定向钻机进行长距离的工作，从而能够对采空区周围的潜在水体进行探测，还能够通过布置钻孔的方式进行灌浆封堵，满足了煤矿生产对防治水的需求。
伴随着信息时代的持续发展，通过在矿井开采、煤矿勘探和煤层气开发等领域中的推广，在持续的改进下，定向钻探技术具有很高的实用价值。
相对于常规钻井工艺，本工艺具有如下优点：（1）具有更低的钻孔偏差率，更高的钻孔精度。
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2.5
水电工程勘测定向钻孔造斜强度
水电工程勘测定向钻孔由于钻孔相对较浅， 多采用地面动力造斜取芯。为此，水电工程勘 测定向钻进造斜强度相对其他地勘行业要小， 一般可取0.15°～0.3°/m为宜。但在分支孔 钻进造斜中，为确保主孔与分支孔能顺利分出， 其分支局部造斜强度可取0.3°～0.5°/m。
上稳定器
中稳定器
钻杆
下稳定器
钻具稳定器
取芯钻具
图4.1-1
保直钻具组
4.1.2 增斜钻进
增斜钻进主要通过改变孔底钻具结构 参数增加钻头倾斜角，或者是利用杠杆作 用增大钻头侧向力，以达到增加钻孔顶角 的目的。
杠杆原理增斜钻进，钻具组可采用双稳定器钻具 组合（如图）。在近钻头处设置一个足尺寸稳定器 作为支点，第二个稳定器与近钻头稳定器之间的距 离根据两稳定器之间钻杆尺寸或刚性大小和要求的 增斜率大小确定。一般15m～20m。两稳定器之间的 钻杆在钻压作用下，产生向下的弯曲变形，使钻头 产生斜向力，从而实现增斜钻进。
3.1 钻机与水泵
水电工程勘测钻孔一般具有交通不便， 设备多为人工搬迁，对设备的结构、体积 与最大单件重量有严格限制。对此，水电 工程勘测定向钻孔所用钻机、水泵原则上 尽可能利用现有常规钻探设备，钻塔结构 形式可结合开孔角度进行专门配套加工。
3.2 测斜仪器
测斜仪器用于定向钻孔轨迹监测控制，其 性能与精度直接关系到定向钻孔“中靶”精度。 国内用于钻孔测斜的仪器种类繁多，限于定向 钻孔测斜对方位角及顶角测量高精度要求的特 殊性，目前用于定向钻孔测斜的仪器主要采用 磁通门原理、和陀螺原理、加速度原理来测定 方位角与顶角。
4.3
分支孔钻进
分支孔又称多底孔或多孔身孔， 是定向钻孔普遍采用的钻孔结构形 式。通过一个主孔可以钻进多个分 支孔。
分支孔钻进工法可按主孔与分支孔钻 进先后顺序分为： ①先分支孔造斜(较大弯强)钻进，而后 主孔修正(保直)钻进工法； ②先主孔钻进，再开窗进行分支孔钻进。 由于分支孔工法①较工法②钻进工艺 技术简单，水电工程勘测定向分支孔钻进 宜采用先分支孔后主孔钻进工法。
N
孔底水平位移sh 孔底闭合方位角 αh
O
方位角 i α
E
孔深 Dm 顶角 垂深 D
i
Dm
2.2
定向钻孔基本结构
定向钻孔基本结构可分为直孔段、造斜段 (增斜段与降斜段)、稳斜段等。其基本结构如 图： (1) 直孔段：设计顶角、方位角不变的孔段。 (2) 造斜点：开始定向造斜的位置称为造斜点。 通常以该点的孔深来表示。 (3) 造斜率：造斜工具的造斜能力，即该造斜 工具所钻出的孔段的孔轴曲率。
（2）水电工程勘测定向钻孔设计方法 目前我国定向钻孔的主要设计方法有绘 图法、计算法、查图法、图板法、微机计 算法等五种。由于水电工程勘测定向钻孔 孔浅、轨迹相对较简单，可采用绘图法并 结合计算法进行定向孔设计与孔身剖面轨 迹绘制比较方便。
2.4水电工程勘测定向钻孔轨迹形式 2.4.1过河底定向钻孔轨迹形式
水电工程勘测定向钻进技术
作者：陈安重 胡大可 刘良平
汇报人：谢仕求
主要内容
1 前 言
2 水电工程定向勘测钻孔轨迹设计
3 定向钻孔设备、仪器、配套机具
4 水电工程勘测定向钻孔造斜工法
5 定向钻孔轨迹测量计算与绘制
6 后 语
定向钻探自1930年美国在海滩施工 两个深入海底的定向孔开始应用，至今 已有80多年的发展史。定向钻进技术主 要包括定向弧形孔技术、定向多分枝孔 技术、定向对接连通井(孔)技术、非开 挖地下管线施工技术等。早已在我国石 油、煤炭、地矿、冶金、市政等行业广 泛应用。
海底定向钻孔技术
煤(气)层分枝孔定向孔
石油气层分枝孔定向孔
水溶矿对接孔定向钻孔
非开挖河底管线铺设定向孔
因水电工程勘测钻孔具有覆盖层厚、 孔浅、全孔取芯与水文地质试验等特性， 真正意义上的定向钻孔在水电工程勘测 行业中应用尚处于空白。随着我国水电 开发向西部发展，高山峡谷、激流险滩 等特殊的地质条件和地理环境，给水电 工程勘测定向钻孔提供了应用空间。基 于定向钻孔的特殊钻孔轨迹，水电工程 勘测定向钻孔应用构想可包括：
内管（42钻杆）
外管（71钻杆）
孔内定向接头
定位凸键
弹性接头
导向管靴 岩心管 卡簧 金刚石钻头
图3.4 双管外导内钻定向连续取芯造斜钻具组结构图
3.5
水文地质试验器具
定向钻孔水位测试仪可选用常规的水 位测试仪，水位计算可依据测距与水位面 （点）空间坐标计算求得。压水试验器宜 选用水压或气压式栓塞，试验时可连接钻 杆下入到试验段上部，实施水压或气压压 胀封闭试验试段。
L2
L1
3
L3
D1
1 2 D
0
D2
L4
Dx
D
x
4.3-1 无楔法偏斜钻孔示意图
1 饺链接头 2 短岩心钻具 3 刚度大的长岩心钻具
为确保定向造斜钻进有效地按预定设 计方位进行，造斜取芯钻具下入孔内造斜 钻进前，需对外导管孔底导斜管靴进行孔 内定向。外导管孔内定向采用有线测斜仪 与定向外导管（造斜钻具上部第一根外导 管内设有凸键，且凸键与导斜楔低边在一 条直线上）转动，并配合测斜仪顶角变化 来完成外导管低边与孔眼低边吻合定位， 继而以孔眼低边为基准按设计定向参数完 成外导管孔底导斜管靴楔面的孔内定向。
对于西部地区的高山峡谷、激流险滩特 殊环境条件，河床地质勘探孔不便实施水 上钻孔时，可以设计采用过河底定向钻孔 (参见图2.4-1)。河底定向钻孔轨迹可分 为主孔段与分支孔段。主孔与分支孔又包 括斜（直）孔段、弧形孔段、水平孔段等。
图2.2-1河底水平定向钻孔
2.4.2深埋地下厂房地质勘探多分枝定向钻孔轨迹形式
3.3 定向钻进钻杆组
定向钻孔轴线轨迹一般为空间曲线型。 定向钻进过程中钻杆组孔内承受着压缩、 扭转和弯曲等复杂的载荷。毫无疑问定向 钻进对钻杆及接头管材性能(柔性和强度)、 加工精度、表面处理等提出了更高的要求。
目 前 市 场 上 40CrMnMo 合 金 钢 管 可作为水电工程勘测定向钻进钻杆 管材。
(4) 增斜段：顶角随孔深增加的孔段。 (5) 降斜段：顶角随着孔深的增加而减小 的孔段。 (6) 稳斜段：顶角随孔深增加保持不变的 孔段。 (7) 靶点：设计要求钻达的目标地层位点， 通常以地面孔口为坐标原点的空间坐标系 的坐标值来表示。 (8) 靶区：包含目标点在内的一个区域。
2.3
定向钻孔轨迹设计内容与方法
（3）事故钻孔侧钻绕过事故孔、 地下洞室定向通风井(孔)、堵 水工程定向注浆孔、环保用特 殊定向井(孔)等其他特殊定向 钻孔。
2.1
定向钻孔轨迹的基本要素
定向钻孔就是利用钻孔测量技 术和造斜工艺使钻孔轨迹沿着设计 方向到达靶区或目的地层的一种特 殊钻进技术。定向钻孔主要基本要 素有钻孔顶角、方位角、水平位移、 垂深等，如下图所示：
深埋地下厂房定向钻孔轨迹可采用斜 (直)孔段加丛式多分枝孔形式(图2.42)。
引水线路
斜直孔 丛式分支孔 定向分支孔
地下厂房勘探区
图2.2-2深埋地下厂房定向勘探孔
2.4.3其他特殊定向钻孔轨迹形式
水电工程勘测定向钻孔在其他应用方 面的轨迹形式主要根据工程需要，结合地 理环境条件，采用斜(直)孔加弧形孔、分 枝孔多种组合形式，可根据开孔位置、孔 底水平位移和垂深、造斜弯曲强度及造斜 轨迹终点顶角通过图解法确定。
稳定器 细柔钻杆 弹性接头 加重接头 稳定接头
图4.1-3减斜（钟摆）钻具
4.2
机具造斜钻进
水电工程勘测定向钻进造斜可采用 “外导内钻造斜机具”进行连续造斜取芯 钻进。外导内钻造斜机具其外导管管底安 装有专门的导斜管靴，造斜钻进等同于可 取式偏心楔原理来实现导斜钻进。导斜管 靴导斜角1°～3°，可根据定向导斜弯强 需要选用。导斜面进行热处理，HRC52-55。
上稳定器 细柔钻杆 下稳定器 取芯钻具
图4.1-2增斜钻具组
4.1.3 降斜钻进
减斜钻进主要是利用摆锤原理，使钻 具在重力作用下像摆锤一样趋于下垂，达 到减斜目的。
在减斜钻进中，可在钻杆下部接一个与钻孔 直径基本相同的稳定器，并且在稳定器与粗径 钻具之间连接短而细的钻杆或弹性街头，以保 证足够的柔性(如图)。为了保证粗径钻具工作 稳定，增加减斜效果，通常粗径钻具为一短的 加重管，以增大自重所产生的减斜力。
4.1
自然造斜定向钻进工艺
4.1.1 保直(稳斜)钻进
保直(稳斜)钻进措施主要有“以满 保直”和“以刚保直”。 “满”表示满孔眼。它是指钻具的直 径与钻孔的直径相近，孔壁间隙很小。 “刚”表示刚直。刚直的意思是钻具 刚度大，压而不弯，在孔底保持直线状 态。
在石油、地矿勘探钻孔中经常采用外 径较大的钻铤，另外附加扶正器(如图)，实 现满眼和刚直。对此，水电工程勘测定向钻 进可供借鉴。此种保直钻具比一般钻铤刚度 大，并能填满孔眼，因而在大的钻压下不易 弯曲，能保持钻具在孔内居中，减少钻头倾 斜角，从而减少和限制由于钻具弯曲而产生 的增斜力。另外，在地层横向力作用下，扶 正器能支承在孔壁上，限制钻头横向移动， 并在钻头处产生一个抵抗地层力的纠斜力。
造斜取芯钻具长度可视造斜弯强而定， 小弯强造斜钻进时取芯管可长一些；大弯 强造斜取芯钻进时取芯管长度以0.3m～ 0.5m为宜。为改善钻具造斜钻进时受到压、 弯、扭等复杂工作条件，取芯钻具上部可 接上弹性接头。
造斜取芯钻具长度可视造斜弯强而 定，小弯强造斜钻进时取芯管可长一些； 大弯强造斜取芯钻进时取芯管长度以 0.3m～0.5m为宜。为改善钻具造斜钻进 时受到压、弯、扭等复杂工作条件，取 芯钻具上部可接上弹性接头。
（1） 特殊环境条件下过河底 定向钻孔。针对西部的高山峡 谷、激流险滩等特殊地理环境 条件下，通过河底定向孔、分 支孔来替代或减少水电站前期 阶段河床水上地质勘探工作。