第九章钻孔弯曲与测量
钻孔弯曲跟测量资料文档
钻孔以锐角穿过软硬岩层界面，从软岩进入硬岩时，由于软、 硬部分抗破碎阻力的不同，使钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲；而 从硬岩进入软岩时，则钻具轴线有偏离层面法线方向的趋势。但由 于上方孔壁较硬，限制了钻具偏倒，结果基本保持着原来的方向； 钻孔通过硬岩进入软岩又从软岩进入硬岩时，最终还是沿层面法 线方向延伸。
2019/11/14
第三节 钻孔弯曲的原因和规律
钻孔弯曲与测量 Deflection&Logging
三、钻孔弯曲的某些规律性
钻孔弯曲的规律性不是绝对的，而是表现为一种趋势，通常有以下一些趋势：
在变质岩(如结晶片岩、片麻岩等)中钻进时，钻孔弯曲强度大于在沉积岩（如页岩） 中钻进时的弯强，更大于在岩浆岩(如花岗岩、辉绿岩)中钻进时的弯强；
钻孔弯曲强度与岩石各向异性强弱和钻孔遇层角的大小有 关。所谓钻孔遇层角就是钻孔轴线与其在层面上的正投影 的夹角。当遇层角约为45º时，钻孔弯强最大。
中国地质大学勘察与基础工程系
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第三节 钻孔弯曲的原因和规律
钻孔弯曲与测量 Deflection&Logging
二、钻孔弯曲的原因 1. 地质因素
孔壁间隙大，粗径钻具短，钻具刚度差，则钻孔弯曲强度大；
钻孔顶角小，方位变化大；钻孔顶角大，方位变化小。顶角超过30º时，方位趋于稳 定，按一般规律方位角弯曲往往与钻具回转的方向一致。
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第四节 钻孔弯曲的测量及仪器
钻孔弯曲与测量 Deflection&Logging
全弯强：钻孔轴线单位长度的全角变化量。 i γB γA/ LB LA
如果某一孔段既有顶角又有方位角变化，则产生全弯曲角γ , 钻孔轨迹上A、 B两点的全弯曲角γ 可用下式计算：
工程钻孔弯曲的测量及计算
通风、电缆、排水、投料等工程钻孔空间位置的测量与计算摘要：通风、电缆、排水、投料等工程钻孔对钻孔空间位置的控制要求较严格，本文介绍了使用JL测斜仪，根据测得的顶角与方位角用EXCEL电子表格快速准确计算出钻孔空间位置的方法。
关键词：通风孔电缆孔排水孔投料孔地质灾害 JL测斜仪钻孔空间位置 EXCEL随着国民经济的快速发展，对煤炭、钢铁等能源的需求不断增加，因此矿山加大了技术改造挖潜的力度，随之各类通风孔、电缆孔、排水孔工程越来越多；随着国家对环境保护的不断重视，加大了地质灾害治理的力度，要求及时回填矿体的采空区，以防地面塌陷的发生，随之投料孔工程不断增加。
这类工程钻孔对钻孔空间位置的控制要求较严格，以便避开一些保护对象，如巷道、矿体等，并且要求终孔落入设计的范围，以便投入正常使用。
为了准确控制钻孔的空间位置，一是要求对确定钻孔空间位置的基本参数如顶角、方位角、孔深的测量要准确，二是要求钻孔空间位置的计算要快速准确，并能方便快捷地对某一深度的钻孔空间位置做出预测，以便及时采取定向钻进等技术措施，控制钻孔的空间位置沿着设计的轨迹达到靶区。
我们在某一投料孔工程中使用了JL测斜仪，用EXCEL进行计算和预测钻孔空间位置，前导孔孔深210米，钻孔终孔计算的位置与实际偏差仅为3.5%，开挖巷道与钻孔一次对接成功，达到了较为理想的效果。
这种测量方法也使用到了通风、电缆孔中的施工中，与其它方法测得的结果一致，这也充分证明本方法在这类工程孔中的的可行性。
一、钻孔空间位置基本参数顶角、方位角的测量1、JL测斜仪简介：JL测斜仪是与金刚石绳索取芯钻孔配套的测斜仪，适用于无磁性干扰的测量，为机械定时锁定，利用偏心重锤的自然下垂，定出钻孔的弯曲方向，测出顶角、方位角，该仪器操作简单，读数直观，测量误差小。
2、JL测斜仪在工程孔中的测斜原理：测斜仪在下入钻孔的过程中，一直处在钻孔的下井壁，因为下井壁的方向即为钻孔的弯曲方向，所以测得的顶角、方位角即为钻孔的顶角与方位角。
钻孔测斜
钻探工程质量
16.1.2 钻孔弯曲与测量间距
16.1.2.1 钻孔轴线的形态及空间位置的三维坐标由设计部门提出，同时应给出实际轴线与设计轴线偏离的最大允许值。
16.1.2.2 机台应及时、定点测量钻孔顶角及方位角，将测量结果填入“钻孔弯曲度测量记录表”。
通常情况下，在直孔施工中每100m 顶角偏斜不应超过2°，在斜孔施工中每100m顶角偏斜不应超过3°。
有特殊需要时，按设计书或合同的要求执行。
16.1.2.3 施工部门应及时计算确定钻孔轴线的形态及空间位置。
16.1.2.4 设计或实测钻孔顶角小于或等于3°时，每钻进100m测一次顶角（不测方位角）；顶角大于3°时，根据地质要求每钻进50m 测一次顶角和方位角。
定向和易斜钻孔，应适当缩短测量间距。
大清沟铁铜矿主要矿脉详查工作已近尾声，我们一直建议对矿区内钻探工程测斜工作予以认真对待，采用适合本矿区的测斜仪器和方法，在没有陀螺测斜仪的情况下，铜矿脉斜孔采用提钻杆方式及时测量方位角的补救措施，但执行过程中机台还是有阻力，影响钻进成本，望能克服困难，确保工程施工的质量，也是确保钻探工程相关参数的真实性，为后面的资料整理提供依据；同时在此也望施工部门尽快采用陀螺测斜仪到现场来测斜，从根本上解决测斜问题。
钻孔弯曲与测量
使用测斜仪在钻孔内不同深度进行倾 斜角度测量，通过数据处理得到钻孔 的弯曲轨迹。
钢丝测量法
将细钢丝下入钻孔中，通过测量钢丝 在孔内的形态变化来推断钻孔的弯曲用电子传感器和计算机技术， 实现钻孔倾斜角度的自动测量和 数据记录，提高了测量精度和效
率。
惯性测量法
利用惯性导航原理，在钻孔内安装 惯性测量装置，通过测量装置在孔 内的运动参数来计算钻孔的弯曲程 度。
保障钻探安全
通过对钻孔弯曲的精确测量和控制，可以减少钻探过程中的卡钻、掉钻等事故风险，保障 钻探安全。
推动行业技术进步
钻孔弯曲研究的不断深入将推动钻探行业的技术进步和创新发展，提升行业的整体竞争力 。
THANKS
感谢观看
大困难。
钻孔布置情况
为满足勘探需要，在矿区内布 置了多个钻孔，钻孔深度不等，
最深的达到1000多米。
钻孔弯曲问题
在施工过程中，发现部分钻孔 存在弯曲现象，严重影响了勘
探数据的准确性和可靠性。
钻孔弯曲测量过程及结果
测量方法选择
针对钻孔弯曲问题，采用了全站仪和测斜仪等测量工具进行精确 测量。
测量过程实施
钻孔弯曲原因
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地质因素
地层岩性、地质构造、地 应力等地质条件对钻孔的 稳定性产生影响，易导致 钻孔弯曲。
技术因素
钻具组合、钻进参数、钻 井液性能等技术因素选择 不当，也是引起钻孔弯曲 的重要原因。
操作因素
钻压、转速、泵压等操作 参数控制不合理，或操作 人员技术水平不高，都可 能导致钻孔弯曲。
01
采用高强度、高刚度的钻杆和钻头，减少钻具在钻进过程中的
弯曲变形。
合理配置钻具组合
02
钻孔弯曲测量的原理及其方位角测量原理
钻孔弯曲测量的原理及其方位角测量原理为了随时掌握与控制钻孔空间位置的变化，预防与纠正钻孔弯曲，在钻进中必须测量钻孔轨迹各孔段上的基本参素即：顶角、方位角和孔深。
这一工作称为钻孔弯曲度测量简称测斜。
一、钻孔弯曲测量的原理钻孔弯曲的测量原理包括顶角测量原理和方位角测量原理，孔深测量一般只是借助电缆（测绳）或钻杆将测斜仪下入到指定深度来控制。
（一）顶角测量原理根据钻孔顶角定义，测量顶角度必须符合两个条件：一是该角度代表测点钻孔轴线与铅垂线的夹角；其二是该角度在钻孔弯曲平面内。
目前，顶角测量原理是利用地球的重力场，有液面水平原理和悬锤原理等。
1、液面水平原理（氢氟酸测斜）氢氟酸测斜仪就是利用液面水平原理来测量钻孔的顶角。
把20～30%浓度的氢氟酸注入长度为100～150mm内径为15～25mm的玻璃试管中。
注入量为试管长度的1/3左右。
然后，将盛有氢氟酸的玻璃试管装在特制的接头内，用橡胶塞加以密封。
用钻杆将其下到孔内待测位置，静止停留15～25min后，提钻取出试管。
由于氢氟酸对玻璃的腐蚀作用，在试管上留有液面痕迹。
根据液面的高低，就可算出顶角。
图顶角校正关系图图倾斜仪1－量角器；2－悬锤；3－半园盘；4－固定架；5－转动轴；6－玻璃管由于有毛细管的作用，试管形成了如图2-4-27所示的蚀痕曲面。
由此测出的顶角必须校正，按下式可求出实际顶角θ：θ=θ′+E式中θ--钻孔的实际顶角，θ′--玻璃试管上实测顶角，E--校正角。
为了避免计算和校正上的麻烦，可以利用倾斜仪来直接测定。
2、悬锤原理悬锤测量钻孔顶角的原理如图。
图悬锤测量钻孔顶角的原理示意图框架可绕a轴灵活转动，b轴与a轴垂直相交，在b轴中点0悬挂一能灵活转动的弧形刻度盘，刻度盘转动面与钻孔弯曲平面一致，刻度盘因重力作用永远下垂。
当仪器在垂直孔内时，刻度盘上的0°正对准弧形竖板了上的标线，即顶角为0°；当仪器在倾斜孔内时，弧形竖板倾斜一个角度，此角度就是钻孔顶角θ。
钻孔弯曲与测量LU
根据材料硬度和孔径大小，选 择合适的钻头，以保证钻孔质 量。
控制转速和进给速度
合理设置钻头转速和进给速度 ，避免因过快导致钻头弯曲。
保持冷却液通畅
使用冷却液对钻头进行冷却， 减少热量产生，防止钻头因过
热而弯曲。
纠正措施
调整钻机位置
如果发现钻孔弯曲，可 以尝试调整钻机位置，
重新进行钻孔。
主题重要性
随着钻探工程的发展，对钻孔弯曲的 预防和测量显得尤为重要。
掌握钻孔弯曲的原因、规律和测量方 法，有助于提高钻探效率、降低事故 风险，为地质勘探、矿产资源开发等 领域的可持续发展提供保障。
02
钻孔弯曲的原因与影响
钻孔弯曲的原因
地质因素
钻孔设计
地下岩层的分布、硬度、节理和裂隙等地 质条件影响钻孔的方向。软硬不均的地层 会使钻头偏向软岩层。
表面粗糙度测量仪
用于测量钻孔表面的粗糙 度，以确保钻孔质量。
测量步骤与流程
2. 使用测量尺测量钻孔直径 和深度。
1. 选择合适的测量点：在钻 孔的入口、中间和出口处选
择测量点。
01
02
03
3. 使用弯曲度测量仪在每个 测量点测量钻孔的弯曲度，
记录数据。
4. 使用表面粗糙度测量仪在 每个测量点测量钻孔表面的
粗糙度，记录数据。
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5. 分析测量结果，判断钻孔 质量是否符合要求。
测量结果分析
钻孔直径和深度是否 符合设计要求。
钻孔表面粗糙度是否 符合要求，是否会影 响使用和寿命。
钻孔弯曲度是否过大 或过小，是否会影响 装配和使用。
04
钻孔弯曲的预防与纠正措 施
预防措施
保持钻机稳定
钻孔弯曲与定向钻进共57页文档
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
钻孔弯曲与定向钻进
46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
钻孔弯曲
第一节 概述
• 一、钻孔的空间位置 钻孔轴线在空间的位置称为钻孔轨迹。 钻孔轨迹可能是直线、曲线或直线和曲 线混合。直线分垂直线、倾斜线和水平 线；曲线分平面曲线和空间曲线。在地 质勘探中，常设计直线型和平面曲线型 孔。
第一节 概述
• （一）直线型钻孔 • 为了研究钻孔的空间位置。一般采用三维 空间坐标系。坐标系的原点代表孔口，x轴 代表南北方向，y轴代表东西方向，z轴代 表铅直方向。对于直线型钻孔来说，钻孔 的孔口坐标，开孔顶角和方位角三者就完 全决定了钻孔轨迹（见图 7-1）。
第二节 钻孔弯曲的原因
• 2.开孔换径 • 钻孔在开孔时，使用的钻具同心度差；随 着钻孔的延深而没及时加长粗径钻具；在 下定向管时，它与钻孔不同心，上下固定 不牢而旷动，不起导向作用也会引起钻孔 弯曲。 • 换径或扩孔时，没有使用导向钻具，或导 向钻具太短等都容易造成钻孔弯曲。
第二节 钻孔弯曲的原因
第二节 钻孔弯曲的原因
• 3.地质构造复杂和自然破碎的地层 • 在这类地层钻进，钻孔也会发生顶角和方位角的变化。 • （1）在松散的流砂层或破碎层钻进斜孔时，因其具有流 散性，故在钻具的自重作用下，钻孔极易下垂。 • （2）遇大溶洞时，斜孔钻进由于重力作用，钻孔顶角会 急剧缩小而向下弯曲，直孔钻进由于孔底不规则，粗径钻 具也易偏离钻孔轴线而发生弯曲。 • （3）钻进中，遇到大的裂隙或断层，其方向和角度又与 钻孔的方向和角度相近似时，钻孔会沿裂隙或断层的方向 和倾角发生弯曲。 • （4）在松散的地层中遇到大的砾石、卵石等坚硬的包裹 体时，钻孔会沿其斜面弯曲。
钻孔弯曲测量与定向钻进 复习资料
设计钻孔轴线：钻孔施工前，根据施工目的，要进行钻孔轴线的设计和绘制的钻孔轴线。
实际钻孔轴线：指按设计钻孔轴线控制施工时，钻头沿孔底破碎面中心移动形成的点的实际几何轨迹。
与实际相似的钻孔轴线：以施工过程中对钻孔某些点进行测量得到的数据为依据，绘制后的钻孔轴线。
顶角：钻孔轴线上某测点的切线与铅垂线之间的夹角。
方位角：钻孔轴线上某测点切线的水平投影与磁北方向顺时针之间的夹角。
孔深：钻孔轴线上两测点之间的长度。
钻孔弯曲度：每100m钻孔顶角和方位角的变化值。
顶角弯强：钻孔每米长度上顶角的变化量。
方位角弯强：钻孔每米长度上方位角的变化量。
钻孔弯曲的影响：㈠在地质工作方面①钻孔弯曲不能按设计穿过预定的构造带，使地质构造形态和位置被歪曲。
②钻孔弯曲使控制矿体的间距减少或增加，会造成矿产储量计算的失真。
③钻孔弯曲使预定要见的矿层被打漏失，顺层跑不能穿透矿层，歪曲矿层厚度；钻孔相向弯曲把小矿体歪曲成大矿体。
㈡在钻探工作方面①钻孔弯曲过大使钻具回转阻力增大，造成钻具在孔内回转困难。
②钻孔弯曲过大容易引起钻具折断、升降钻具困难。
③钻孔弯曲使钻具与孔壁的接触点增加，压力损失加大，钻进速度下降。
④在弯曲孔段极易发生孔壁坍塌、掉块、卡钻、埋钻等事故，而弯曲孔段处理事故又较为困难。
⑤钻孔弯曲过大需纠斜时，增加了工作量。
钻孔弯曲的条件：钻孔延伸不能保持钻头轴线与原钻孔轴线方向一致，钻孔必然弯曲。
（使钻头轴线偏离钻孔轴线的三大条件：力学条件、空间条件和位置条件。
力学条件和空间条件是钻头轴线偏离钻孔轴线的必要条件，位置条件是钻头轴线偏离钻孔轴线的充分条件。
）力学条件是指钻头在孔内的受力情况。
空间条件是指下部粗径钻具与孔壁之间存在的间隙。
位置条件是指对钻头的方向固定、相对大小固定以及钻头歪倒方向固定。
钻孔弯曲的原因：一、地质因素1、各向异性的岩石2、倾斜软硬不均的岩层3、地质构造复杂和自然破碎的地层。
二、钻进的工艺技术因素1、下部钻杆柱工作状态2、设备的安装3、钻进方法4、钻进规程参数5、钻具的组合。
《钻孔弯曲与测量》课件
钻孔弯曲与测量课程的课件，详细介绍钻孔弯曲的概念、影响因素、测量方 法、控制方法以及实例分析。让我弯曲？
钻孔弯曲是指钻井过程中钻杆发生曲线弯曲的现象，通常会导致钻井偏离设计轨迹。
影响因素
钻孔弯曲受到多种因素的影响，包括地层性质、钻具参数、作业方式等。
根据地质条件、钻杆类型等因素，选择适当的工艺参数，减小钻孔弯曲的发生。
钻孔弯曲的对策
采用导向套管
在弯曲容易发生的地层段使用导向套管来保持 钻井轨迹的稳定。
纠正弯曲
使用纠正工具或技术来修复偏离轨迹的钻孔， 保证钻井工程的顺利进行。
实例分析
钻孔弯曲问题 弯曲导致钻井偏离预定轨迹 地层复杂导致钻孔弯曲加剧
处理方法 采用导向套管技术进行轨迹修复 调整钻具参数，减小弯曲影响
总结
钻孔弯曲问题的重要性
钻孔弯曲对钻井工程安全与效益有着重要影 响，需引起足够重视。
钻孔弯曲问题的解决方法
通过合理的测量、控制与纠正方法，可以有 效解决钻孔弯曲问题。
参考文献
• John Doe, "钻孔工程中的弯曲问题", 《钻井与钻探技术》, 2019 • Jane Smith, "钻孔轨迹测量方法综述", 《华北石油大学学报》, 2020
钻孔弯曲的测量方法
1
直观法
通过观察井口至钻杆头部的偏差来估计钻孔弯曲情况。
2
区间法
将钻井深度分段，测量各段钻孔弯曲偏差，计算总体曲率。
3
仪器法
利用专业测量仪器进行钻孔弯曲的准确定量测量，如弯曲仪法、激光法等。
钻孔弯曲的控制方法
1 合理布局
设计合理的钻井轨迹布局，减少地层对钻杆的阻力和摩擦。
2 选用合适工艺参数
岩土钻掘工程--第09章_钻孔弯曲与纠正
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器 一二、、顶方角位测角量测原量理原理
12、、地地磁面定定向向原原理理
tg tg cos
式中：α-定位与钻孔倾斜方向方位角差； ф-终点角；θ-测点处钻孔顶角。
该原理应用的具体方法有钻杆定向法、环 测定向法和陀螺惯性定向法。
钻孔弯曲
2.钻孔弯曲测量仪器
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器
悬 锤 原 理 测 量 钻 孔 顶 角 示 意 图
钻孔弯曲
2.钻孔弯曲测量仪器
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器
一 二、顶方角位测角量测原 量理 原理
根据定义，方位角的测量必须满足两个条 件：角度必须是钻孔轴线上某点的切线方向与 地北的夹角；该角度必须是水平面上的角度。
在无磁性干扰或干扰很小的孔段中，可利用 地磁场定向原理；在有磁屏蔽(如在套管内)或 磁干扰较大(如存在磁性矿体)的孔段中，因为 磁针失去定向能力，可用地面定向原理。
一二、、顶方角位测角量测原量理原理
123、、地陀地磁螺面定定向向原原理理
陀螺(top) ：指绕一个支点高速转动的刚体，通常 特指对称陀螺（一个质量均匀分布的、具有轴对称形 状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴）。大家小时 候都玩过的陀螺就是一例。陀螺一边自转，一边绕一个固定 轴旋转（一般是虚的），叫“旋进”(precession)，又 称回转效应(gyroscopic effect)。旋进要在一定的初始 条件和外力矩作用下产生，比如游戏陀螺快要“坏了” 时，还有旋转的硬币快要停下时，都是旋进的实例。 陀螺旋进是日常生活中常见的现象。
钻孔弯曲
2.钻孔弯曲测量仪器
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器
一、顶角测量原理
1、液测量面顶水角平度原必理须（符氢合两氟个酸条测件斜：）该
《钻孔弯曲与测量LU》课件
2 问题探讨
提出一些问题以促进 学习讨论和思考，帮 助您进一步理解和应 用所学知识。
3 学习心得
分享您在学习本课件 过程中的心得体会和 收获，以及对未来学 习的展望。
《钻孔弯曲与测量LU》 PPT课件
钻孔弯曲与测量LU课件将带领您深入了解钻孔弯曲的原因分析、曲度测量方 法以及LU测量的原理和过程实现。掌握这些知识，您将能够更好地理解并应 用于实际工程中。
简介
1 学习目标
通过本课件，您将学会钻孔弯曲与LU测量的基本概念和方法，并能够实际应用于工程领 域。
2 知识回顾
LU测量
1 原理简介
了解LU测量的定义和原理是学习本课件的重要一环。我们将详细介绍LU测量的基本概念 和LU合理性原则。
2 过程实现
学习如何进行LU测量是课件的重点之一。我们将逐步介绍LU结
1 重点回顾
简要总结本课件的重 要内容，以便您能够 更好地理解和记忆所 学知识。
在学习本课件之前，请回顾一下相关的钻孔和测量知识，以便更好地理解课件内容。
钻孔弯曲
1 原因分析
2 曲度测量方法
了解钻孔弯曲的原因分析对于避免工程 事故以及提高工作效率至关重要。原因 可以包括材料因素、工艺因素和设备因 素。
曲度测量是检测和评估钻孔弯曲程度的 关键。我们将介绍传统方法和现代方法， 并进行比较分析以确定最佳测量方法。
钻孔弯曲度偏离设计距离的两种计算方法的比较
钻孔弯曲度偏离设计距离的两种计算方法的比较发布时间：2022-06-23T08:28:20.065Z 来源：《科学与技术》2022年第2月4期（下）作者：张正文[导读] 钻孔弯曲是指在钻探施工中，钻孔轴线偏离了原设计方位或顶角的现象张正文(广东省核工业地质局二九二大队广东河源 517001)[摘要]钻孔弯曲是指在钻探施工中，钻孔轴线偏离了原设计方位或顶角的现象。
钻孔轴线的空间位置是由钻孔深度、钻孔顶角(或倾角)及钻孔方位角三个因素来决定。
其中顶角是指钻孔轴线与水平面的垂线所夹角，其余角为钻孔倾角；方位角是指从正北方向开始，顺时针到钻孔轴线在水平面上的投影所夹角。
钻孔弯曲是必然的，纯直线的钻孔是不存在的，也正因为这样，将其作为一项质量标准，以免造成假象或歪曲矿体空间形态，必须对钻孔弯曲进行测量。
并计算其偏离设计，才能更准确的计算矿体的情况。
本文旨在对比探矿工作中钻孔弯曲度的两种计算方法，通过测量钻孔的顶角和方位角，计算偏离设计距离，通过对比偏离设计距离大小，得出两种方法的最优项。
[关键词] 钻孔弯曲度；顶角；方位角；偏离设计距离；一前言钻孔弯曲度是钻探施工质量的六大指标之一；在施工过程中受到地质、技术等原因的影响造成钻孔弯曲，使钻孔偏离原来设计的顶角和方位角。
钻孔弯曲虽是正常现象，但它不仅会给施工带来困难，降低钻探效率，易诱发不必要的孔内事故，而且会严重影响钻孔质量，歪曲矿体形态和产状，影响勘探结果的准确程度；为了更准确寻找矿产资源更精准的计算矿产储量，所以按一定距离测斜和防斜在钻探施工是非常重要的。
二钻孔弯曲的有关要求在探矿项目施工中常见的有以下要求：2.1中华人民共和国国土资源部于2010年11月11日发布2010年12月31日实施的《地质岩心钻探规程》（DZ/T 0227-2010)[1]中有关钻孔弯曲的规定如下:（1）钻孔轴线的形态及空间位置的三维坐标由设计部门提出，同时应给出实际轴线与设计轴线偏离的最大允许值。
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2010-10-31
中国地质大学勘查与基础工程系
第一节 概
述
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岩土钻掘工程学
四、处理钻孔弯曲问题时注意事项 及时测量钻孔弯曲，准确测知钻孔的空间位置， 及时测量钻孔弯曲，准确测知钻孔的空间位置，在处理地 质资料时加以校正； 质资料时加以校正； 研究钻孔弯曲规律和原因， 研究钻孔弯曲规律和原因，采取措施进行钻孔弯曲的防治 （防斜和治斜）； 防斜和治斜）； 结合施工条件采用定向钻进技术。在进行防斜、 结合施工条件采用定向钻进技术。在进行防斜、治斜和定向 钻进时，都必须定期测斜。 钻进时，都必须定期测斜。
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第二节 钻孔弯曲的原因和规律
1.2 软硬互层
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岩土钻掘工程学
钻孔以锐角从软岩进入硬岩时，由于软、 钻孔以锐角从软岩进入硬岩时，由于软、硬部分抗破碎阻 力的不同，使钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲； 力的不同，使钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲； 从硬岩进入软岩时， 从硬岩进入软岩时，则钻具轴线有偏离层面法线方向的趋 但由于上方孔壁较硬，限制了钻具偏倒， 势。但由于上方孔壁较硬，限制了钻具偏倒，结果基本保 持着原来的方向； 持着原来的方向； 钻孔通过硬岩进入软岩又从软岩进入硬岩时， 钻孔通过硬岩进入软岩又从软岩进入硬岩时，最终还是沿 层面法线方向延伸。 层面法线方向延伸。 钻孔遇层角存在着临界值。超过此值时钻孔顶层进； 钻孔遇层角存在着临界值。超过此值时钻孔顶层进；低于 此值时钻孔将沿硬岩的层面下滑(俗称顺层跑) 此值时钻孔将沿硬岩的层面下滑(俗称顺层跑)。这也说明 钻进中粗径钻具倾斜面方向稳定是客观存在的。 钻进中粗径钻具倾斜面方向稳定是客观存在的。
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第二节 钻孔弯曲的原因和规律
同时钻头在岩层片理和层理的作用下， 同时钻头在岩层片理和层理的作用下， 产生偏离钻孔中心的旋转， 产生偏离钻孔中心的旋转，也是造成 孔斜的重要原因。 孔斜的重要原因。 当钻头与岩层斜交时， 当钻头与岩层斜交时，钻头切削具在 孔底A、 两点处所遇回转阻力不同。 孔底 、B 两点处所遇回转阻力不同。 钻头A点切削具逆层切削的阻力 点切削具逆层切削的阻力P大于 钻头 点切削具逆层切削的阻力 大于 B点切削具顺层切削的阻力 ，这时图 点切削具顺层切削的阻力N， 点切削具顺层切削的阻力 中的A点可看作是钻头回转的瞬心 点可看作是钻头回转的瞬心， 中的 点可看作是钻头回转的瞬心， 即钻孔轴线有沿F方向偏移的趋势 方向偏移的趋势。 即钻孔轴线有沿 方向偏移的趋势。
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第二节 钻孔弯曲的原因和规律
3.工艺因素 工艺因素--可采取措施的主观因素 工艺因素 3.1 钻进方法 钻进方法
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不同钻进方法导致不同的孔壁间隙。一般钢粒钻进孔斜最大， 不同钻进方法导致不同的孔壁间隙。一般钢粒钻进孔斜最大， 硬合金钻进次之，金刚石钻进最小。 硬合金钻进次之，金刚石钻进最小。冲击回转钻进较低的轴 向压力和转数，钻孔弯曲强度较小。 向压力和转数，钻孔弯曲强度较小。 3.2 钻进规程参数 钻进规程参数 钻压过大→粗径钻具弯曲 钻头靠壁侧 偏倒角达最大→钻 钻压过大 粗径钻具弯曲→钻头靠壁侧 偏倒角达最大 钻 粗径钻具弯曲 钻头靠壁侧→偏倒角达最大 具回转摩擦阻↑→钻具自转几率 导致钻孔弯曲。 钻具自转几率↑→导致钻孔弯曲 导致钻孔弯曲。 具回转摩擦阻 钻具自转几率 转速过高→钻柱离心力 横向振动和扩壁 孔壁间隙↑。 横向振动和扩壁→孔壁间隙 转速过高 钻柱离心力↑→横向振动和扩壁 孔壁间隙 。 钻柱离心力 泵量过大→冲刷、破坏软岩孔壁 孔壁间隙 孔壁间隙↑。 泵量过大 冲刷、破坏软岩孔壁→孔壁间隙 。 冲刷
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第一节 概
述
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利用钻孔轨迹基本要素，可算出轨迹上每点的空间坐标。 利用钻孔轨迹基本要素，可算出轨迹上每点的空间坐标。设钻 孔轨迹为一斜直线，坐标原点为孔口， 轴取正北， 轴取正东， 孔轨迹为一斜直线，坐标原点为孔口，X轴取正北，Y轴取正东， 轴铅垂向下。轨迹上的空间坐标计算如下： Z轴铅垂向下。轨迹上的空间坐标计算如下：
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第二节 钻孔弯曲的原因和规律
钻具唇部为内锥形， 钻具唇部为内锥形，则孔底左边破碎较 为强烈，钻孔向右偏斜。 为强烈，钻孔向右偏斜。 在各向异性岩石中使用内锥形或半球形 唇面的钻头钻进时弯强最大。 唇面的钻头钻进时弯强最大。使用平面 形唇面钻头钻进时，钻孔弯强小。 形唇面钻头钻进时，钻孔弯强小。 3) 粗径钻具的长度和孔壁间隙 粗径钻具的长度和孔壁间隙
式中： 孔口坐标； 孔口坐标 式中：x0,y0,z0 ——孔口坐标； 钻孔轴线上点A的坐标； xA,yA,zA——钻孔轴线上点A的坐标； 开孔顶角； θ——开孔顶角； 开孔方位角； α——开孔方位角； 孔口至测点钻孔轴线的长度。 LA——孔口至测点钻孔轴线的长度。
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随着椭圆度的增大而加剧， 随着椭圆度的增大而加剧，因为钻孔向碎岩阻力最小侧破碎 加快了。 加快了。 钻头唇部为外锥形时，钻头唇面右部破岩阻力小，而左部破 钻头唇部为外锥形时，钻头唇面右部破岩阻力小， 岩阻力大。因此， 作用在钻头上， 岩阻力大。因此，有一翻转力矩M0作用在钻头上，使钻孔有 向左偏斜的趋势。 向左偏斜的趋势。
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第一节 概
述
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一、钻孔轨迹的基本要素 顶角（ 顶角（θ）钻孔轨迹某点切线与 铅垂线之间的夹角。 铅垂线之间的夹角。石油称为井 斜角。 斜角。 方位角（ 方位角（α）钻孔轨迹某点切线 在水平面上的投影与真北方向夹 按顺时针方向计。 角，按顺时针方向计。 孔深，孔口到钻孔轨迹上某点的 孔深， 钻孔轴线长度。 钻孔轴线长度。 垂深， 垂深，孔口到钻孔轨迹上某点的Z 坐标长度。 坐标长度。
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第二节 钻孔弯曲的原因和规律
地质因素——软硬互层
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孔壁间隙--粗径钻具外径与孔径间的间隙。 孔壁间隙 粗径钻具外径与孔径间的间隙。粗径钻具在钻孔中的 粗径钻具外径与孔径间的间隙 偏倒角 2 D − D1 − D δ = sin −1 c 2L Dc--孔径；D1、D--岩心管及钻头直径；L--粗径钻具长度。 孔径； 、 岩心管及钻头直径 岩心管及钻头直径； 粗径钻具长度 粗径钻具长度。 孔径 显然，孔壁间隙↑或粗径钻具 或粗径钻具↓，都会使偏倒角↑， 显然，孔壁间隙 或粗径钻具 ，都会使偏倒角 ，从而钻孔弯曲 强度↑ 采用肋骨钻头会增大孔壁间隙。 强度 。采用肋骨钻头会增大孔壁间隙。
国家精品课程 第十章 钻孔弯曲与测量
1、什么是钻孔弯曲 2、钻孔为什么会弯曲 3、如何确知钻孔弯曲 4、钻孔弯曲的防治
第一节 概
述
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钻进(井)工程施工中由于自然和技术因素的影响，实际钻孔轨迹往 钻进( 工程施工中由于自然和技术因素的影响， 往偏离设计轨迹——称为钻孔弯曲或钻孔偏斜。 称为钻孔弯曲或钻孔偏斜。 往偏离设计轨迹 称为钻孔弯曲或钻孔偏斜 地质成果危害 歪曲矿体产状、打丢矿体、遗漏断层或改变勘探网度， 歪曲矿体产状、打丢矿体、遗漏断层或改变勘探网度，影响对矿 体的评价、构造的判断和储量计算的精确程度。 体的评价、构造的判断和储量计算的精确程度。 钻探施工危害 钻具在孔内弯曲变形严重，摩擦阻力增加，磨损加剧， 钻具在孔内弯曲变形严重，摩擦阻力增加，磨损加剧，钻杆折断 事故增多，升降钻具困难，功耗增加和钻进速度下降。 事故增多，升降钻具困难，功耗增加和钻进速度下降。 其他方面的危害 水井钻探中深井泵无法下入或过早损坏。钻孔桩施工中， 水井钻探中深井泵无法下入或过早损坏。钻孔桩施工中，会引起 桩基倾斜，影响桩基承载力。 桩基倾斜，影响桩基承载力。
第二节 钻孔弯曲的原因和规律
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除上述地质因素的影响以外，钻进含有卵石、砾石或漂石 除上述地质因素的影响以外，钻进含有卵石、 的岩层时，钻孔延伸受到岩石硬块的阻碍， 的岩层时，钻孔延伸受到岩石硬块的阻碍，钻孔往往朝着 容易通过的方向偏斜。 容易通过的方向偏斜。此时顶角和方位角的弯曲无一定的 规律。 规律。 钻孔遇到大裂隙、交角又不大时， 钻孔遇到大裂隙、交角又不大时，孔身往往沿裂隙面的方 向延伸。斜孔穿过较厚的松散岩石或溶洞及老窿时， 向延伸。斜孔穿过较厚的松散岩石或溶洞及老窿时，孔身 则趋于下垂。 则趋于下垂。
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第二节 钻孔弯曲的原因和规律 2. 技术因素
2.1 设备安装
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钻机基础不平，立轴安装不正确， 钻机基础不平，立轴安装不正确，未下孔口管或孔口管方向 不合要求，都会使钻孔偏离设计轨迹。 不合要求，都会使钻孔偏离设计轨迹。 这些因素主要是在开始阶段起作用，但钻孔开始的弯斜会给 这些因素主要是在开始阶段起作用， 以后的钻孔留下严重的影响。 以后的钻孔留下严重的影响。 钻具结构尺寸 2.2 钻具结构尺寸 1）粗径钻具的刚度：粗径钻具直径较小而长度过长，则刚度可 粗径钻具的刚度：粗径钻具直径较小而长度过长， 能不足，会失稳弯曲。粗径钻具的临界长度： 能不足，会失稳弯曲。粗径钻具的临界长度：