定向钻进钻头运行轨迹调控

在定向钻孔施工中,结合地层促斜规律进行跟踪设计,控制钻头运行轨迹十分重要。实践证明,在具层理的二叠系地层中定向钻进,当钻孔定向弯曲方向相逆于岩层倾向(α=65°～80°),常规稳斜孔段自然弯曲表现为增斜;当钻孔定向弯曲方向相顺于岩层倾向(α=45°～65°),常规稳斜孔段自然弯曲表现为降斜,其顶角变化率均为1°～3°/100m。同时,钻孔方位也发生漂移,其方位漂移率为10°～30°/100m。因此在调整增斜孔段的终点方位和顶角时,要为稳斜孔段预留提前量。在定向造斜时,造斜钻具的工作角(β)决定着钻孔轴线的空间位置变化,理论计算的β值经过修正后才能作为造斜器在孔内的装置工作角(ω_0)。     

论定向钻孔施工工艺

初级定向钻孔孔身剖面形状多为J 型,主要用地层促斜规律进行人工控斜,辅以人工定向造斜,达到施工目的。此外,还有直线型斜孔,S 型、多分枝定向和水平井等。这类钻孔地质(工程)设计要求中靶精度高,有的钻孔轴线在空间位置的变化受到约束,必须以人工定向造斜为主,同时利用地层促斜规律进行人工控斜,并需采取相应的钻进工艺等综合措施,才能达到施工目的。因此钻孔孔身剖面的设计要经过选型和精确计算,采用专门的造斜机具、定向测斜仪、控斜钻具及其独特的钻进方法。目前,我国在设计施工水平井、全方位多分枝孔、丛式S 形定向注浆孔等方面已垮入国际先进行列。~*     

微机在受控定向钻探中的应用

以开滦矿务局东欢坨矿2号井受控定向注浆群孔工程为例,介绍应用微机进行平面弯曲S形受控定向钻孔孔身预想轨迹的设计,以及施工中钻孔监测数据的处理情况。      

大雪山煤矿有线随钻定向钻进技术应用

简述了四川省珙县筠连矿区大雪山矿段（东段）煤矿普查工程的概况、项目由来及定向孔设计。重点介绍了钻探施工定向钻进的技术路线、方案及技术要点,有线随钻定向钻进效果、经济效益、取得的成果。主要工作包括：配套XY-2000型立轴式液压钻机、BW-320/10型泥浆泵、HC绳索取心钻杆;采用ADST测斜仪,通缆水笼头有线随钻测量定向,螺杆马达孔底动力钻具造斜施工受控定向钻孔。在2个1000 m以深的钻孔中,共造斜29回次,总进尺7378 m。钻孔轨迹基本受控,达到了地质目的。施工中,探索了定向钻进螺杆钻具弯接头的角度选择、适宜绳索钻杆钻进的弯曲强度等问题。     

煤矿井下倾斜地层近水平定向钻孔造斜段轨迹设计

钻孔轨迹设计是煤矿井下近水平定向技术顺利实施的前提。在近水平地层中,该类钻孔轨迹设计一般采用二维方法,而在倾斜地层中二维设计方法存在造斜段钻孔穿出目标层的问题。基于此,对定向钻孔穿过岩层的真厚度计算方法进行了研究,提出了利用地层单位法向量计算穿层厚度的方法,并编制了Excel计算数据表,用于指导近水平定向钻孔造斜段轨迹设计。通过淮南潘四东煤矿太原组灰岩近水平定向钻孔造斜段施工的实际应用,验证了该计算方法的可靠性,较好地指导了工程施工,对类似工程问题具有一定指导意义。      

对“受控定向钻探孔身轨迹设计新方法与控制工艺”一文中两个公式的商榷

“受控定向钻探孔身轨迹设计新方法与控制工艺”(见《探矿工程》1990年第3期,以下简称“新方法”)一文中所列公式(6)、(13),求稳斜段长L_2及造斜段方位角增量△α.经分析、比较,本人认为“新方法”     

螺杆钻具造斜能力与反扭转角的实际确定

在定向孔施工中,确定造斜钻具的造斜能力i和反扭转角φn,对保证钻孔实际轨迹沿设计轨迹延伸,具有重要意义。根据经验,可用以下方法来确定: 1.使用螺杆钻具造斜Lm后,再用稳斜钻具钻进2m。2.在造斜前宣孔段和造斜后稳斜孔段内测斜,其测斜数据分别为造斜前、后的顶角和方位角。     

高位定向钻孔分层布置与瓦斯抽采效果分析

为了提高顶板高位定向钻孔在采空区及上隅角瓦斯治理的效果,提出了高位定向钻孔分层布孔方案,在曙光煤矿开展现场试验,对不同层位高位定向钻孔瓦斯抽采数据和高位定向钻孔整个瓦斯抽采周期内瓦斯抽采效果分析研究,结果表明高位定向钻孔在整个抽采周期内瓦斯抽采效果总体呈波动状态,中间孔段由于处于顶板裂隙带内,瓦斯抽采效果较稳定,两端孔段由于处于钻孔造斜孔段未进入顶板裂隙带内及受前后钻场钻孔搭接影响,瓦斯抽采效果波动较大。为提高高位定向钻孔瓦斯抽采效果,可采用大角度开孔或大角度螺杆马达造斜以降低造斜孔段长度,并增加相邻两钻场钻孔搭接长度,从而降低两端孔段比例,提高中间孔段比例。     

三维定向钻孔轨迹设计与施工控制新方法

阐述了设计三维定向钻孔轨迹的新方法。该方法利用了倾斜平面倾斜角这一概念把空间三维设计转化为平面上的二维设计。据此建立了计算孔身轨迹的数学模式，提出了控制孔身轨迹的措施，并且与其他两种设计方法进行了对比。     

盐井定向对接连通施工工艺

金坛盐矿茅13井设计为定向斜井,井长1 230m直井段深870m,对接连通溪3井I2盐层,两井相距295m,对接点深1 003m,采用受控定向钻进工艺施工.在钻探施工中,设计井身为三开结构,并合理配备钻探及造斜专用设备,为防止井斜,采用塔式钟摆钻具组合.并根据井内岩层情况和不同施工阶段,合适选用钻压、转速和泵量,配制不同的钻井液.采用高精度的DST随钻测斜仪和最小曲率法计算钻孔轨迹,保证对接连通.     

造斜强度的合理确定

造斜强度是当前定向钻探技术中争论的问题之一。对于同一造斜孔段,一个普遍的观点认为应尽量增大造斜强度,以减少弯曲孔段、缩短造斜周期、减少岩芯损失。但随着造斜强度的增加,会造成起、下钻具困难及钻杆折断事故;反之,减小造斜强度,会增加造斜工作量延长造斜时间、增加成本。因此利用现有设备、管材与造斜工具,要最大限度地发挥新工艺的功能和潜力,存在着一个合理把握造斜强度的问题。      

钻孔内造斜工具的定向及测量

摆锤式单点定向仪、光电定向仪、陀螺定向测斜仪、随钻定向测斜仪及磁性定向仪等,各有其特点。GD-K 型光电定向仪是开滦地质勘探工程处自行研制成功的,属磁性定向仪。经在勘探钻孔和定向注浆孔使用,对偏斜楔导斜器进行定向达30余孔次,成功率90%以上,定向误差小于士7°。同时,开滦地质勘探工程处对JDT-3A 型陀螺测斜仪改装成功的JDT-3K 型定向测斜仪,可自动连续测量或单点测量钻孔孔斜顶角、方位角和孔内造斜工具的指向。经在孔深300m 以浅的垂直冻结钻孔中进行20余孔次定向测量,方位误差小于5°/h,方位分辨率为1°,投点误差为0.5‰。     

钻孔导斜的装置及测量

<正> 钻孔的定向钻进和导斜纠偏都必须正确装置导斜器并进行定向测测量。使钻头的旋转钻进按照设计孔身轨迹方向运行,以达到施工目的。近几年来,我们针对煤科院建井所研制的JDT-3A 型陀螺测斜仪的特点,研究设计了弯管导斜法,对孔深300m 以浅的钻孔孔斜进行人工定向纠偏取得了成效。其中对冻结孔、注浆孔进行小于1°的微顶角纠偏11孔次,水文孔进行低于5°的小顶角纠偏1孔次,定向及导斜钻进的成功率达90%以上(表1)。JDT-3A 型陀螺测斜仪设计顶角误差最大为1.5%,现场使用同深度重复测量落点误     

多功能定向钻探软件系统设计与开发

计算机软件辅助设计钻孔轨迹及其跟踪定位与监控是现代定向钻探工程和深部资源勘探发展的需要,针对地质勘探钻探工程特点和技术要求,多功能定向钻探软件开发以钻孔轨迹设计与分析监控为主,兼顾地质钻探工程技术成果生成,软件系统功能包括钻孔弯曲规律分析、钻孔轨迹坐标定位计算、初级定向钻孔设计、受控定向钻孔轨迹设计、三维空间钻孔轨迹动态演示和钻孔地质设计书生成、钻孔地质柱状图生成、钻探工程技术综合图生成,软件系统经实例验证并应用于工程实践。     

造斜钻进时钻孔顶角和方位角与造斜工具安装角的计算

不论是用偏心楔造斜还是用连续造斜器或螺杆钻具造斜,都要经常遇到钻孔顶角、方位角以及造斜工具安装角等计算.本文以球面三角理论为基础.推出实用、方便、可靠的计算公式.造斜后钻孔顶角和方位角的计算已知造斜前的钻孔顶角、方位角和造斜工具的安装角与造斜角,那么造斜后的钻孔顶角和方位角是多大呢?钻孔弯曲参数的计算完全可以归结为球面三角形的计算,造斜孔段起止点的顶角和孔段全弯曲角(造斜角)即为球面三角形的边,方位角的改变值和造斜工具安装角的补角即为球面三角形的角.所以,利用球面三角学的理论,能导出钻孔弯曲参数计算的精确公式.     

钻杆在定向孔中的疲劳破坏及造斜强度选择

通过对钻杆在弯曲孔段中受力状态及破坏方式的分析,说明疲劳破坏是其主要的破坏形式;而疲劳破坏与钻杆直径、钢材性能、造斜强度的大小及弯曲孔段处钻杆所承受的拉力负荷有关;其中钻杆在弯曲孔段处所承受的拉力负荷是疲劳破坏的主要因素;当中和点以上钻杆处于弯曲孔段工作时是较危险的;建立了危险断面处的疲劳强度条件;推导出定向孔的极限曲率k_max的计算公式,为定向孔安全造斜强度的选取提供了依据。      

岩心钻探定向钻孔轴线的设计方法

在一般情况下进行定向钻探,多半采用平面弯曲定向钻孔(包括单底定向钻孔和分技定向钻孔),并且以通过勘探线的垂直剖面作为设计立面,在此立面内设计孔身轴线.设计时只考虑钻孔顶角的变化,而不考虑方位角的变化.如果施工时地质条件和工艺技术因素不引起钻孔方位角的过分偏斜,那么这种设计方案是简单可行的.但是.当矿区岩层造斜强烈或工艺技术因素促斜严重时(例如岩层层理、片理发育或软硬交替频繁,且岩层走向与矿层走向又不一致;或者用钢粒钻进方法在均质岩层中打斜孔等),则施工的钻孔往往既产生顶角上漂,又产生较大的方位角偏斜.在此情况下,要控制钻孔在垂直立面内定向弯曲,就得花费很大的功夫,甚至最终还是控制不住,达不到预定     

定向钻孔施工控制计算

定向钻孔施工阶段中，我们常会遇到当钻孔离靶点还有相当长的距离时，实际孔轴轨迹就已偏离了设计轨迹。怎样计算这一偏离造成的影响；怎样预测可能穿靶点；怎样选用合理的人工弯曲措施调整钻孔轨迹等等，均属控制计算问题。本文试图采用解析几何的方法，建立起靶区平面方程、直线孔段方程和圆弧孔段方程，然后求解它们的几何关系，如：钻孔与靶区的交点、实际轨迹与设计轨迹之间的夹角、可能穿靶点与设计靶点的距离等等。这样，可望提高定向孔施工中控制计算的精度和方便性。以利正确、有效地指导施工。     

钻进轨迹控制的关键—钻具的造斜强度和面向角

本文就水平定向钻进中钻进轨迹控制的关键一钻具的造斜强度Ｐ和面向角Ｒ作了简单的介绍并对造斜强度的计算方法、造斜强度与最小弯曲半径的关系等进行了撰述．     

初级定向与受控定向钻进技术在金山矿区的应用

湖南省隆回县金山矿区地层板理发育,造斜强度大,钻孔偏斜一直是制约该矿区钻探施工的瓶颈问题。通过采用钻孔初级定向与使用LZ型连续造斜器实施受控定向相结合的施工工艺,钻孔轨迹得到有效控制,成功解决了金山矿区钻孔偏斜问题,达到了地质预期目的。