煤矿井下定向钻孔轨迹控制
煤矿千米定向钻进施工方案
煤矿千米定向钻进施工方案XXXXXXXXXXX有限公司2018年2月目录一、定向钻进技术简介 (1)二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计 (1)（一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则 (1)（二）定向钻孔设计的主要内容 (2)三、煤矿井下定向钻孔轨迹控制 (2)（一）定向钻孔轨迹控制主要参数 (2)（二）定向钻孔轨迹控制注意事项 (2)四、煤矿井下定向钻进工艺 (3)（一）定向钻进工艺流程 (3)（二）探放水和构造探测施工工程设计 (3)（三）定向钻进工艺 (5)五、施工设备与人员配置 (9)（一）施工工程设备配备 (9)（二）施工工程人员配备 (10)六、孔内事故处理 (11)七、钻孔施工注意事项 (11)八、灾害应急措施及避灾线路 (12)煤矿千米定向钻进施工方案一、定向钻进技术简介定向钻进起源于石油钻井,随着钻探技术的不断深入,受控定向钻进技术从石油行业逐渐延伸到煤炭、地质等领域,发挥着重要的作用。
煤矿井下近水平定向钻进技术是钻探工程领域的一项新技术,通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸，并可进行多分支钻孔施工，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，现已成为国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径，并应用于地质构造探测和探放水等领域。
二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计煤矿井下定向钻孔是通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸。
（一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则1、充分掌握原始资料内容包括施工目的、技术要求等。
根据施工要求应尽量获取最全面的地质资料并及时更新主要信息，详细了解施工区域的地质情况和井下情况，便于合理设计施工方案，保障施工安全。
地质资料主要包括3项内容：地质报告（地质说明书）、采掘平面图、钻孔柱状图钻孔施工资料包括：瓦斯治理报告、瓦斯抽采数据、水文报告等2、可行性分析从技术、经济、效用等角度分析包括：煤层坚固性系数f、顶底板岩性、钻孔类型、钻孔长度（经济长度、能力长度）、供水供电情况、人员配置情况、工期要求（超前探工期紧张）3、尽量利用自然造斜规律4、考虑施工方便和安全钻进5、注重经济效益（二）定向钻孔设计的主要内容1、选择孔身剖面2、确定定向钻孔目标层位、靶区、靶点3、确定主孔和分支孔的施工方案，预留好分支点4、确定定向孔孔深轨迹参数参数包括：磁偏角、各孔段长度，起始点和终点的倾角、方位角，各孔段起点和终点的上下、左右位移，到达目标层位的倾角、方位角、上下和左右位移。
定向钻进工艺技术轨迹控制偏差分析
作者简介：王尔林（1965-），男，工程师，1984年毕业于南京地质学校地质调查与找矿专业，现任国家能源集团神东地测公司副总工程师，主要从事煤田地质勘探管理工作。
Tel：1854755873，E-mail：****************1引言神东矿区作为我国重要的煤炭生产基地，年产原煤超过2亿t ，矿井高效的产能，离不开先进生产技术和生产装备，煤矿履带式全液压千米定向钻机及定向钻进工艺在煤矿防治水工程、地质勘探工程的广泛应用，为煤矿高效开采奠定了基础。
随着定向钻进技术应用领域的拓展，其技术问题也日益凸显，需要及时总结，采取纠正措施。
在轨迹偏差控制、精准探测方面需要总结经验、分析原因；在设计、施工、成果分析环节采取必要控制措施，以此提高钻孔轨迹控制精度，为解决工程实际问题，提供有力保障。
通过对ZDY 系列煤矿履带式液压定向钻机应用定向钻进工艺技术的施工案例分析，在定向钻孔轨迹参数设计、实钻轨迹控制、地质条件、随钻测量系统几个方面对定向钻孔轨迹控制偏差来源进行分析、总结。
针对造成偏差的不同因素，总结切实可行的减小偏差的措施，为日后定向钻孔轨迹设计、控制等方面提供必要的参考依据。
1.1ZDY 系列全液压定向钻机的特点及优势1.1.1ZDY 系列全液压型钻机特点ZDY 系列全液压定向钻机是中煤科工西安研究院研制的煤矿井下用履带全动力头式液压定向钻机，目前神东矿区使用有ZDY4000LD 、ZDY6000LD 、ZDY6000LD （A ）、ZDY12000LD 4种类型。
ZDY 系全液压定向钻机相对常规煤矿坑道钻机钻进技术，采用孔底马达回转钻进工艺，以螺杆钻具传递钻井液驱动孔底螺杆马达旋转破碎岩石，钻杆不转动，其钻进能力强、钻机扭矩大，且钻孔轨迹可控，能够有效达到钻孔设计目的靶区，工艺上可实现回转、定向钻进，水平、上仰、下仰钻孔均可施工。
1.1.2ZDY 系列全液压定向钻机应用优势目前，神东各矿井在地质、防治水工程主要应用ZDY4000LD 、ZDY6000LD 、ZDY12000LD 型煤矿履带式液压钻机进行施工各类钻孔。
定向井井眼轨迹精准控制技术探讨
定向井井眼轨迹精准控制技术探讨定向井井眼轨迹精准控制技术探讨[摘要]定向井钻井⼯艺技术是当今油⽓勘探开发最先进的钻井技术之⼀，能够明显降低钻井成本，具有显著的经济效益，其中定向井主要有井眼轨迹控制设计、保持井眼稳定、保护油⽓层、提⾼钻井效率与安全施⼯五⼤任务。
螺杆钻具是⼀种动⼒钻具，能够⼤⼤提⾼钻头的转速，配合上PDC钻头，更是能够明显提⾼钻井速度。
在此基础上，本⽂提出了利⽤单弯螺杆钻具实现直井段防斜打快的⽬的。
防斜单弯螺杆钻具组合可以使钻头在低钻压下获得较⾼的转速，充分利⽤钻头的侧向切削能⼒，不仅有利于控制直井段井斜，也可以达到提⾼钻井速度的⽬的。
防斜单弯螺杆钻具中存在结构弯⾓，使其能够有更强的防斜、纠斜能⼒，⽐传统的钟摆螺杆钻具组合更为有效地控制井斜。
[关键词]定向井；井眼轨迹；控制技术中图分类号：S211 ⽂献标识码：A ⽂章编号：1009-914X （2018）28-0306-01在已有的旋转导向钻井⽅式直井防斜打快的基础上，设计出专⽤防斜单弯螺杆钻具组合，单弯防斜螺杆来控制井斜有三⽅⾯的好处：（1）在控制井斜时⽐钟摆钻具更加的稳定，防斜效果更加的明显；（2）控制井斜的同时，可以获更⾼的机械钻速，有效地解决了利⽤传统的钟摆钻具必须使⽤⼩钻压、钻井速度偏低的问题；（3）与导向钻具组合相⽐，不但有防斜的作⽤还有纠斜的作⽤。
1.定向井段井眼轨迹控制难点分析（1）同平台两井间井⼝地⾯距离⼩，⼀般五⽶左右，造斜段多为700～800⽶，直井段长，若在钻井过程中井眼轨迹控制效果不佳，会出现两⼝井直井段碰撞的现象，还可能出现井眼轨迹误差较⼤的问题。
（2）该区块储层位置较深，造成靶点相对较深，且下部地层倾⾓较⼤，对于定向井⽽⾔，光杆段较长，则井斜⽅位将会极难控制。
（3）裸眼段长，定向时⾼摩阻⼤扭矩。
（4）该区块地质条件复杂，岩性变化⼤，易缩径掉块。
2.定向井段井眼轨迹控制基本原则井眼轨迹控制就是在钻井施⼯过程中通过⼀定的⼿段使实钻井眼轨迹尽量能符合设计的井眼轨道最终保证中靶的过程。
定向井钻井轨迹影响因素与控制
定向井钻井轨迹影响因素与控制发布时间：2021-07-28T11:04:20.823Z 来源：《基层建设》2021年第13期作者：赵海滨[导读] 摘要：现代科技的快速发展，使得定向井的钻井技术得到了有效的发展。
中石化经纬公司地质测控技术研究院山东东营 257000摘要：现代科技的快速发展，使得定向井的钻井技术得到了有效的发展。
但是由于在钻井速度需求日益加大的今天，为确保钻井过程的安全性和高效性，加强钻井轨迹控制是一个不可避免和必须解决的问题。
所以必须加强对其影响因素的控制，并对其不断地创新和优化，才能更好地促进钻井技术水平的提升。
本文对定向井钻井轨迹影响因素与控制进行分析,以供参考.关键词：定向钻井；影响因素；轨迹控制引言定向井的钻井轨迹优化是确保钻井质量、安全和效率的有效措施。
所以我们需要加强对其影响因素的分析，并切实注重对其的优化和完善，注重实践经验的总结和完善，在技术、科研上加大创新力度，才能实现控制成效的最优化。
1强化定向井钻井轨迹控制的重要性在钻孔加工的实际定向过程中，只有在完全定义了钻孔指南后，后续钻孔操作才能顺利进行。
但是，在实际的钻孔加工过程中，通常会对钻孔产生严重影响，这可能会导致不当的钻孔管道，甚至导致低效率的钻孔加工和钻孔质量的下降。
因此，重要的是要在钻井中心定向的框架内彻底研究钻杆控制。
我们的石油地区大多地理复杂，地质复杂，在不同地理区域差异很大。
这对定向钻孔加工构成巨大挑战，因此需要对实际定向钻孔的经验驱动方向进行更严格的控制。
为此，定向井轨道的多级控制必须不断加强。
2影响定向井钻井轨迹精度的因素分析2.1设计方面的影响因素分析定向钻井施工人员保证施工质量的前提是获取准确的钻井固井，设计规划人员需要具备充分的专业水平和经验素质，能够结合现场地质勘察结果对轨迹进行设计优化。
在轨迹设计过程中，设计人员可以使用三维设计技术降低操作难度，但是部分复杂地质区域的定向钻井轨迹设计依然存在障碍物难以绕过的问题。
钻井工艺之井眼轨迹设计及控制
第一节 井眼轨迹的基本概念
目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。 一、轨迹的基本参数
测量方法：非连续测量，间断测量。“测段”，“测 点”。
轨迹的三个基本参数----井深、井斜角和井斜方位角。 (1) 井深(或称为斜深、测深)
井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。
以字母Dm表示，单位为米(m)。
井深增量(井段)：下测点井深与上测点井深之差。
以ΔDm表示。
井 眼 轨 迹 空 间 曲 线 图
一．轨迹的基本参数
(2) 井斜角(α)：
指井眼方向线与重力线之间的夹角。单位为 度(°)。 ➢井眼方向线：
过井眼轴线上某测点作 井眼轴线的切线，该切线沿 井眼前进方向延伸的部分称 为井眼方向线。
一．轨迹的基本参数
4)用于进行轨迹计算的测斜数据必须是用多点测斜 仪测得的。
5)用磁性测斜仪测得的井斜方位角，必须经过当地 当年的磁偏角校正之后才能进行轨迹计算。
6)当某个测点的井斜角等于零时，该点的井斜方位
角是不存在的。为了计算的需要，规定：若αi=0， 则计算第i测段时，Φi =Φi-1 ；计算第i+1测段时， Φi =Φi+1 。
计算参数图解
二．轨迹的计算参数
(4) 平移方位角θ ： 平移方位线所在的方位角。平移方位线所在的方
位角，即以正北方位为始边顺时针转至平移线上所
。 转过的角度，常以字母θ表示
国外，将平移方位角称作闭合方位角。 国内，指完钻时的平移方位角为闭合方位角。 (5) Ｎ坐标和Ｅ坐标： 南北坐标轴，以正北方向为正； 东西坐标轴，以正东方向为正。
三．轨迹计算方法
第i测段的下测点的坐标作为第i+1测段上测点坐 标值，算得第i+1测段坐标增量后就又可计算第i+1测 段下测点坐标值，如此类推，直至最后一个测段。 2、计算内容：
定向井轨迹控制刘志强
2、 钻孔轴线空间位置的计算
（1）切线法 （2）平衡切线法 （3）平均角法 （4）曲率半径法 （5）最小曲率法 （6）Mercury
参考书目：
1、 《受控定向钻探技术》 2、 《水平井井眼轨迹控制》 3、 《定向钻井技术》
江天寿 周铁芳 苏义脑 王的基准，所以定义了三种方位角： 真方位角、磁方位角和坐标方位角。
坐标系里的坐标值。 水平位移：是指井眼轨迹上的点至井口所在铅垂线的距离。 井斜变化率：单位长度井段内井斜角的变化值。 方位角变化率：单位长度井段内方位角的变化值。 全角变化值：沿井眼前进方向上，两测点之间的空间角度变 化。也称为“狗腿角” 。
a22sin2ac
全角变化率：单位长度井段内的全角变化值。
－－钻井液密度选择范围变小，容易出现井漏或井塌
随着井斜角的增大，地层破裂压力将减小，而坍塌压力将 增大，另外，随着水平段的延长，井内钻井液的激动压力和抽 吸压力将增大，容易造成井漏或井塌。
－－携带岩屑困难，井眼中容易形成岩屑床
当井斜在45°～ 60°时会成“岩屑床”。严重时会堵塞井眼环空。
－－电缆下入困难
个结构弯角的大小来实现造斜率的调整。 d、动力钻具带偏心垫块
（3）造斜井段施工要求
a、采用随钻跟踪测斜，计算和作图结合预测井眼轨 迹变化趋势，如造斜率达不到要求，及时采取相应措施 进行调整。
b、按照设计的钻进参数钻进，要求司钻送钻均匀， 使井眼曲率变化平缓，井眼轨迹圆滑。
（调整钻进参数改变造斜率；改变近钻头钻具组合） c、控制好井斜方位的变化，因地层等因素造成方位 严重漂移，影响中靶或邻井安全限定区域时，使用造斜 钻具及时对方位角进行调整。
各方位角之间的关系
4、定向井的井眼轨迹设计
煤矿千米定向钻进施工方案
煤矿千米定向钻进施工方案XXXXXXXXXXX有限公司2018年2月目录一、定向钻进技术简介 (1)二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计 (1)（一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则 (1)（二）定向钻孔设计的主要内容 (2)三、煤矿井下定向钻孔轨迹控制 (2)（一）定向钻孔轨迹控制主要参数 (2)（二）定向钻孔轨迹控制注意事项 (2)四、煤矿井下定向钻进工艺 (3)（一）定向钻进工艺流程 (3)（二）探放水和构造探测施工工程设计 (3)（三）定向钻进工艺 (5)五、施工设备与人员配置 (9)（一）施工工程设备配备 (9)（二）施工工程人员配备 (10)六、孔内事故处理 (11)七、钻孔施工注意事项 (11)八、灾害应急措施及避灾线路 (12)煤矿千米定向钻进施工方案一、定向钻进技术简介定向钻进起源于石油钻井,随着钻探技术的不断深入,受控定向钻进技术从石油行业逐渐延伸到煤炭、地质等领域,发挥着重要的作用。
煤矿井下近水平定向钻进技术是钻探工程领域的一项新技术,通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸，并可进行多分支钻孔施工，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，现已成为国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径，并应用于地质构造探测和探放水等领域。
二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计煤矿井下定向钻孔是通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸。
（一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则1、充分掌握原始资料内容包括施工目的、技术要求等。
根据施工要求应尽量获取最全面的地质资料并及时更新主要信息，详细了解施工区域的地质情况和井下情况，便于合理设计施工方案，保障施工安全。
地质资料主要包括3项内容：地质报告（地质说明书）、采掘平面图、钻孔柱状图钻孔施工资料包括：瓦斯治理报告、瓦斯抽采数据、水文报告等2、可行性分析从技术、经济、效用等角度分析包括：煤层坚固性系数f、顶底板岩性、钻孔类型、钻孔长度（经济长度、能力长度）、供水供电情况、人员配置情况、工期要求（超前探工期紧张）3、尽量利用自然造斜规律4、考虑施工方便和安全钻进5、注重经济效益（二）定向钻孔设计的主要内容1、选择孔身剖面2、确定定向钻孔目标层位、靶区、靶点3、确定主孔和分支孔的施工方案，预留好分支点4、确定定向孔孔深轨迹参数参数包括：磁偏角、各孔段长度，起始点和终点的倾角、方位角，各孔段起点和终点的上下、左右位移，到达目标层位的倾角、方位角、上下和左右位移。
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。