煤矿井下随钻测量定向钻进技术与装备(石智军等著)思维导图
定向井及工具ppt课件
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
一般情况下： 当井斜<6°时，使用磁工具面角定向，此时，定向时要把
工具面摆到设计方位方位。 当井斜≥6°后，磁工具面将转变为高边工具面。此时要
根据下步想要的效果摆放工具面，而不是把工具面摆在设计 方位上。
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
第一套计算公式根据空间微分几何原理推导，可得：
K
K2
K
2
sin 2
K
K
2 H
K
2 A
sin 4
对于一个测段来说，以K
L
和
K
L
代入 ，
并以测段平均井斜角 到：
c
1 2
2
代替公式中的
，得
K
L
定向井简介
第一套公式，数学推导严密，是用于各种形状的井眼， 具有普遍性。
第二套公式是建立在假设井段是平面曲线，而且是平面 圆弧曲线的前提下推导，适用于平面曲线的井眼，例如，用 弯曲动力钻具定向钻进钻出的井眼。
第三套公式本身就是近似公式，只能是用于井斜角较小 ，井斜方位角也较小的情况下。
我国定向井标准化委员会制定的标准规定：使用第一套
中联煤层气有限责任公司 ChinaUnitedCoalbedMethaneCo.,Ltd.
定向井简介
4）反扭角——动力钻具启动前的工具面与启动后且加
压钻进时的工具面之间的夹角，称为反扭角。反扭角总是使
工具面逆时针转动。
影响反扭角的因素 a.动力钻具扭矩的大小： -扭矩越大，反扭角越大； -扭矩与钻具结构、泥浆排量、钻压、地层等因素有关； b.钻柱尺寸和钢材性能： -反扭角与钻柱长度成正比； -与钻柱断面的极截面惯性矩（扭转惯性矩）成反比；与 钻柱钢材的弹性模量成反比；
煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展
煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展石智军;李泉新;姚克【摘要】煤矿井下定向钻进技术作为一项工程领域的新技术,已经广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采、防治水、地质勘探和精确工程钻孔施工等领域.经过在国内30多个矿区推广应用,煤矿井下定向钻进技术和装备逐渐完善并取得新进展,形成了ZDY12000LD型大功率定向钻机、无线随钻测量系统、地质导向钻进装置及复合定向钻进工艺.结合现场试验完成了主孔深度1881 m的煤层定向长钻孔和1026 m岩层定向长钻孔,充分说明了ZDY12000LD型钻机功率大、钻进及事故处理能力强,无线随钻测量系统测量精度高,配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑、沉渣少、钻孔曲率小,钻进效率高.【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2015(042)001【总页数】5页(P12-16)【关键词】煤矿井下;定向钻孔;无线随钻测量;地质导向;大功率定向钻机;复合定向钻进【作者】石智军;李泉新;姚克【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】P634.7煤矿井下定向钻进技术可以实现钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在预定层位中的有效延伸，增长钻孔有效抽采距离，增加钻孔瓦斯抽采量，提高瓦斯抽采率;另外定向钻进技术可进行多分支孔施工，施工的钻孔能均匀覆盖整个工作面，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，能显著提高煤层瓦斯治理效果，现已成为我国煤矿区瓦斯高效抽采的主要技术途径［1－2］。
定向钻进技术自2008年开始在我国煤矿井下应用以来，据统计已在30多个矿区进行了广泛的推广应用［3－4］，不断改进完善并取得了新的重要进展，在国内煤矿井下完成了最大孔深1881 m，终孔直径98 mm和孔深1209 m，终孔直径120 mm的集束型瓦斯抽采水平定向长钻孔;完成了最大孔深1026 m，终孔直径153 mm的顶板岩石高位定向长钻孔。
《钻井定向钻井》课件
定向钻井的施工过程
钻孔定位
按照施工计划，使用测 量仪器确定钻孔位置和
角度。
钻孔开钻
启动钻机，开始钻孔作 业。
定向钻进
根据需要，使用定向钻 头进行定向钻进，调整
钻孔角度。
钻孔扩孔
钻孔完成后，对钻孔进 行扩孔处理，以便于后 续的管道敷设或其它施
工。
定向钻井的施工监测与控制
监测
01
实时监测钻孔的位置、角度、深度等参数，确保钻孔按照预定
测量技术
阐述各种测量技术在定向 钻井中的应用，如空间定 位技术、重力测量、磁力 测量等。
测量数据处理
讲解如何对测量数据进行 处理和分析，以确保定向 钻井的准确性和精度。
定向钻井的泥浆系统
泥浆组成
介绍泥浆的组成成分，如 水、粘土、化学添加剂等 ，以及它们在定向钻井中 的作用。
泥浆性能
阐述泥浆的重要性能指标 ，如密度、粘度、切力等 ，以及如何调整这些指标 以满足定向钻井的需求。
06
定向钻井的未来发展
定向钻井技术的发展趋势
智能化
随着人工智能和大数据技术的应用，定向钻井技术将更加智能化， 实现自动化决策和远程控制。
高效化
提高钻井效率和降低成本是定向钻井技术的重要发展趋势，通过优 化钻井参数、采用新型钻井液和钻具等手段实现高效钻井。
环保化
随着环保意识的提高，定向钻井技术将更加注重环保，采用清洁能源 和减少废弃物排放，实现绿色钻井。
在城市基础设施建设中，定向钻井技术可 以用于穿越建筑物、公路、铁路等障碍物 ，进行管道敷设、线路安装等作业。
02
定向钻井技术
定向钻井的原理
定向钻井的原理是通过测量地球磁场、重力场、地热场等自 然场，以及利用钻孔内的测量仪器测量钻孔内的方向和位置 参数，从而确定钻孔的轨迹和深度。
煤矿井下复合定向钻进技术研究与应用
煤矿井下复合定向钻进技术研究与应用摘要:本文结合煤层的地质条件，采用井下随钻测量定向钻探技术与旋转磁场定位技术相结合的方式，降低井下定向长钻孔轨迹控制误差、提高中靶率，远端对接连通井下定向长钻孔与地面U型井组直井，拟达到改变地面U型井组抽采方式，降低了煤矿区域瓦斯排采成本的目的。
关键词:煤矿井下;复合定向钻进;无线随钻测量;引言为了提高地面煤层气井组抽采效率，通过对煤矿井下复合定向钻进的结构设计、钻孔轨迹控制技术及对接工艺技术等施工技术进行研究，利用泥浆脉冲无线随钻测量复合定向钻进技术和主动磁测距技术来实现钻孔轨迹控制、精准对接贯通。
结果表明，主动磁测距技术可以有效的降低定向钻孔轨迹测量累积误差、消除靶点标定误差，实现精确中靶。
井下复合定向钻进与地面U型井组直井成功贯通为煤矿区井下和地面井组抽采系统构建了连通通道，降低了煤矿区域瓦斯排采成本，为井下、地面立体式联合抽采模式的应用提供了技术支持。
近年来，国内大型矿井采用随钻测量定向钻进技术施工井下水平定向长钻孔进行煤矿区域瓦斯预抽、水患探查治理、异常区域超前探测等已经逐步成熟。
研究表明，大功率随钻测量定向钻进装备可以满足煤矿井下2570m和3353m顺煤层超深瓦斯抽采定向钻孔施工要求。
研究表明，井下随钻测量定向钻进技术及配套装备可以精准探测老空水、底板奥灰水等各种隐伏构造，这种探测手段具有精确可控、探测覆盖范围较广等优势，但是此种技术在煤矿井下远端精准对接应用领域尚未做进一步研究。
基于旋转磁场地位技术的地面煤层气井精准对接钻井及完井工艺，并应用于晋城矿区煤层气勘探开发，取得了良好效果，但该技术在煤矿井下对接钻进中应用效果有待进一步检验。
1井下复合定向钻进钻进技术特点煤矿井下复合定向钻进是指煤矿井下水平定向长钻孔与直井井口水平间距大于500m的其他地面井组在目标煤层中进行精准对接连通。
此类钻孔钻进工艺集成了无线随钻测量定向长钻孔钻进、复合定向钻进、旋转磁测距、本煤层定向长钻孔侧钻开分支孔等多项先进技术。
《随钻测井》PPT课件
和水 常层 规井 应测段 对井的 比孔随 隙钻 度测 响井
39
和扩 常径 规井 应测段 对井的 比孔随 隙钻 度测 响井
40
5．随钻测井尚待解决的技 术问题
41
随钻测井数据采集 目前存在如下一些尚待解决的技术问题
①传输率（目前最高为12bps，且误码率较高，约1/500）不适应越来 越高的数据采样率的要求，例如高分辨率成像测井、全波测井、高分 辨率电阻率（感应、侧向）测井等；也不适应越来越快的钻速的要求， 因为受目前传输率的限制随钻测井在高钻速情况下垂向分辨率变测井的复杂响应。 目前，海上油田的薄砂岩储层正在得到广泛开发。这些开发中大多数井都 是大斜度井和水平井，一般是采用随钻测井（LWD）进行数据采集。在大斜 度井中，当采用2MHz仪器进行测井时，这些储层显示出明显的电阻率各向异 性。对测井资料进行反演可计算出水平电阻率Rh和垂直电阻率Rv。然而，如 果侵入很深，可能观察不到各向异性的影响。此外，若要对Rv进行准确的反 演必须有相对倾角方面的资料。但是，即便有了准确的Rh和Rv估算值，仍然 存在这样一个问题：“应该使用哪个电阻率来计算油气储量？” 首先采用三维模拟建立侵入条件，在这些条件下可以可靠地使用Rh和Rv估 算值。由LWD仪器得到的密度图象为计算相对倾角提供了一种手段，该相对 倾角可用作Rh—Rv转换的输入值。 常规方法仅采用Rh确定Sw，但需要知道准确的Vsh和Swirr。方法是利用Rh、 Rv和泥岩夹层电阻率来得到纯净砂岩层的电阻率及有效厚度/总厚度的比值。 通过文中给出的Rh—Rv通用图版，可以快速直观确定薄砂层产层，并估算石 44 油储量。
34
在随
水钻
层测
的 电
井
井 和
阻常
率规
响测
定向钻井技术
目录第一篇钻井工程引言……………………………………………………………( )第一章定向钻井技术……..…………..……………………( )第一节定向钻井的发展过程……………………..……( )第二节定向钻井的基本概念……………………………… ( )第三节单点测斜…………………………………………….( )第四节有线随钻…………………………………………… ( )第五节无线随钻MWD……………………………………..( )第二章井下动力钻具………………………………………. ( ) 第一节井下动力钻具的发展..........................................( ) 第二节井下动力钻具的分类…………………..............( ) 第三节螺杆钻具………………………………………...( ) 第四节井下动力钻具的维修与管理…………………...( ) 第五节导向钻井系统………………………………….. ( )第三章定向井施工工具…………………………………….. ( ) 第四章定向施工中钻具组合的使用………………………..( )第二篇钻井泥浆第一章钻井泥浆的发展过程……………………………… ( ) 第二章钻井泥浆的功用及性能…………………………….( ) 第三章钻井泥浆的现场维护调整………………………….( ) 第四章钻井中发生井漏井塌井喷的预防处理………….( )第三篇钻井地质第一章地质知识在定向施工中的应用…………………….( )第五篇定向工程的管理细则(行标)第一篇钻井工程王钰民纪烈斌刘铸引言定向钻井已经发展了几十年，所使用的工具和设备在不断的更新变化，相关技术也在不断的提高；设备由单点测斜到有线随钻、MWD 、再到旋转导向，抛面有两维到三维；大位移井、水平井、分支井。
但目前为止陕北地区仍在使用各油田早已淘汰的单点测斜技术进行定向施工，因陕北地区目的层较浅，故仍有其市场和生存空间。
矿井地质勘探中煤矿井下定向钻进技术的应用
科技风2016年4月上矿井地质勘探中煤矿井下定向钻进技术的应用朱永泰陈静秦向红河南省航空物探遥感中心河南郑州450053摘要：为了精确的探测出煤层的走势，清晰的了解陷落柱、采空区及断层等地质构造的情况，同时消除异常地质构造为煤矿生产埋下的安全隐患，本文结合对定向钻技术工作原理的分析，对矿井地质勘探中煤矿井下定向钻进技术的应用展开了一系列分析，希望可以为同行的研究提供一些参考或者借鉴。
关键词：矿井地质勘探；煤矿井下定向钻进技术；应用随着近年来我国煤矿井下综采技术的全面推广，从煤矿安全高效开采的角度来看，井下煤层地质构造勘探的影响变得愈发明显。
当前煤矿中经常会利用的物探手段有地质雷达、三维地震及电法等，利用这些手段可以对断层、陷落柱等地质构造结果进行精确探测，但是对于小于5m断层的探测来说，以上探测手段的精度并不高[1]。
煤矿井下定向钻技术具有钻孔轨迹可控制等一系列优点，这项技术在煤矿井下地质勘探中应用可以充分发挥其价值。
基于此，笔者从不同角度针对定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用展开了分析和研究。
1定向钻技术工作原理定向钻进技术目前主要在岩层硬度系数f＜5以及较稳定煤层硬度系数f＞5的地质勘探孔施工中应用[2]。
定向钻进主要由高强度中心通缆钻杆、孔底螺杆马达等部分组成。
定向钻进技术的工作原理为：利用弯外管孔底螺杆马达等将钻头带动起来进行回转，利用有限随钻测量技术来实现对孔底信息的传输，然后利用孔口监视器实时监测钻孔轨迹，并及时调节螺杆马达工具面向角，通过调节使钻孔倾角发生改变，实现对钻孔轨迹的变化的有效控制，最终保证准确的将钻孔轨迹钻入到靶点中。
2定向钻进技术在矿井地质勘探中的应用煤矿井下煤层的煤层厚度、煤层走向及煤层地质异常等信息可以利用地面钻孔探测获得，地面钻孔可以获得大范围内的煤层信息，但是对局部范围的信息获取准确性交底，只能得到揭露煤层的信息，不能实现对煤层信息的超前探测。
利用定向钻孔可以提前探测到煤层的地质信息，利用前进式开分支施工工艺展开施工，可以确定煤层顶底板的标高，探测到煤层构造的具体情况。
煤矿井下定向钻进技术及其发展趋势
煤矿井下定向钻进技术及其发展趋势摘要：本文将深入解析煤矿井下钻进技术中几种最具代表性技术的相关技术原理、技术特征、运用状况等，从而依据煤矿井下定向钻进技术的开展现状来全面的探究其未来的发展趋势。
关键词：定向钻进技术；技术特征；发展趋势伴随着现阶段我国煤矿挖掘新技术的研发和广泛运用，也进一步的凸显出矿井下地质架构探测的关键性。
传统的煤矿运作中对于断层等一些地质架构往往很难保障精准的探测，所以也造成了探测数据不准确的问题普遍存在。
而近些年来逐渐发展起来的煤矿井下定向钻进技术具备着完全可管控、钻孔运用标准化等优质的特征。
遂本文将深入的解析我国目前主要运用的几种具有代表性的煤矿井下定向钻进技术并且对于其未来的整体发展趋势展开全面的解析。
1 现阶段最具体代表性煤矿井下定向钻进技术介绍1.1 复合钻进技术1.1.1 技术原理复合式的钻进技术主要指的是高压力驱使孔底马达运作的过程当中钻机带动钻具的一种钻探技术，通常只是在增加斜段或者是削减斜段时运用定向的滑动式的钻进，而在相对稳定斜段中运用带动的钻进方式。
1.1.2 技术核心特征第一，复合式钻进技术可以有效规避整孔段定向钻进施工的过程当中，持续调控设施面向角从而造成整体钻孔的运作趋势在立体空间当中呈现出无规律的态势，进而有效的提升了钻孔运作开展的规律性。
第二，复合式钻井技术可以极大程度上削减施工进程当中的运作阻力，从而让钻机所输出的能量全面的运用在钻头之上，进一步提升钻进的开展效率。
第三，复合式钻井技术联动其配套设施，钻杆对于空置水流具有优异的搅拌性能，进一步增强了水流所写到岩屑的能力，进而有效的削减钻孔渣质排泄的复杂度，并且还可以更好的减少产生钻孔突发安全事故的概率。
1.1.3 技术运作的核心难点复合式钻进技术已经充分运用于石油的钻井当中，不过因为煤矿的坑道钻进本身就有着显著的特征，与石油钻井运用的综合探测系统相比较而言，煤矿井下核心运用的是有线的传输碎钻探测系统，为了进一步保障信号的传输品质，需要将传输导体纳入到具有绝缘性能的腔体当中（如下图1所示），这也直接影响了钻杆的直径相对较大的通孔设计，造成了钻杆特别是连接位置的整体机械系能受到了一定的抑制。