水平定向钻施工作业中的有关计算
水平定向钻穿越回拖力计算公式
穿越长度 L（m） 1500 管径D （mm） 813 壁厚 （mm） 16.0 入土角 (α ) 10 出土角 (β ) 6 管道埋深H （m） 20.0 曲率半径R （m） 1219.50
入土点标高 （m）
0.00
出土点标高 （m）
0.00
1#点至2# 2#点至3#点 3#点至4#点 点距离 L1 254.20 距离 L2 1025.68 距离 L2 L3 （m） （m） （m）
出土点
1#点
每米管线的重量W(kg) 1)在第1点时 F1
318.59 L
每米管线悬浮在泥浆中产生的浮力 F浮(kg) × f = = 143.37 28.89
544.80 (T) (T)
= W × 2)在第2点，也就是管线回拖到第一个转折点，其计算如下： F2－1 （W-F浮） L1 = × × 当管线回拖到第2点时，管线的深度为 F静浮 （W-F浮） = × 未拖入管线段产生的摩擦阻力计算如下: F未 = W × 20.00 H （L2+L3）
F未 = W × 则有在第3点产生的总回拖力计算如下: F3 F2－1 = + F3-4 （W-F浮） = × 则有在第4点产生的总回拖力计算如下: F4 F2－1 = +
L3 F2-3 L3 F2-3 2
× + × +
f1 F静浮
= + F未 = =
21.04 147.48 10.97 132.66 T，根据理论计算，钻机的回拖力大于 152.71
(f2cosβ +sinβ )
管线产生的净浮力计算如下： × × ρ f1 F未 f2 = = = = 4.75 119.07 152.71 92.81 (T) (T) (T) (T)
近水平定向钻孔设计与计算
αB —— A、B两点的钻孔倾角，(º)；
18
三、钻孔轴线及相关参数
6
一、基本概念
磁方位角＝真方位角+ （－东磁 东磁） 磁方位角＝真方位角+西磁 （－东磁）
θc =θz ± λ
例 ： 西安地区磁偏角为 西磁2 29´ 西磁 2º29´, 真方位角为 120º ， 磁方位角 ？ 若再 120º 磁方位角？ 已知坐标纵线磁方位角 100º 坐标方位角？ 为100º，坐标方位角？
θ 2）从磁子午线算起的称之为“磁方位角 c ” ，主要用 从磁子午线算起的称之为“ 于航空、 于航空、航海 ；
3）从坐标系纵线算起的称之为“坐标方位角 ” ，主 从坐标系纵线算起的称之为“ θ 要用于科研生产中，简单、直观。 要用于科研生产中，简单、直观。 4）角度值介于0°—360°之间。 角度值介于0 360°之间。
4
一、基本概念
4、方位角（azimuth） 从广义上讲，方位角的概念是 方位角（azimuth） 从广义上讲， 指目标方向与基准方向所夹的水平角。 指目标方向与基准方向所夹的水平角 。 在测量中通常 种方向被采用，分别为真子午线、 有3种方向被采用，分别为真子午线、磁子午线和坐标 纵线。 纵线。 1）从真子午线算起的称之为“真方位角 z ”，主要用 从真子午线算起的称之为“ θ 于精密测量； 于精密测量；
2
一、基本概念
1、定向钻进
石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的孔眼轴线 钻达目的层的钻孔方法。 钻达目的层的钻孔方法。 地质钻探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律 或采用人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的 一种钻进方法。 一种钻进方法。 国外有文献认为是为了达到一个预定的地下目标， 国外有文献认为是为了达到一个预定的地下目标，使孔眼在特 定方向偏斜的工艺和科学。 定方向偏斜的工艺和科学。 定义的内涵本质是定向钻进有预定目标的。根据设计要求， 定义的内涵本质是定向钻进有预定目标的。根据设计要求，该 目标可以是地下某一点，也可以是孔眼轴线或特定方向和角度， 目标可以是地下某一点，也可以是孔眼轴线或特定方向和角度， 采用一些科学的人为可以控制的技术方法与机具有目的地将钻孔 轴线由弯变直或由直变弯，使之钻进达到目标要求。 轴线由弯变直或由直变弯，使之钻进达到目标要求。
定向钻穿越的计算方法
定向钻穿越的计算方法咱先说说定向钻穿越长度的计算。
这个长度可不是随随便便估摸的哦。
通常呢，要根据穿越的起点和终点在地面上的位置，然后考虑地下的地质情况等因素。
要是地质比较复杂，可能就不能简单地两点一线来算长度啦。
比如说遇到岩石层或者软土层交替的情况，钻杆可能得弯弯绕绕的，这个时候就要把这些弯曲的部分也考虑进去。
就像你在迷宫里走，不能只看入口和出口的直线距离，得把那些弯弯的路都算上才行呢。
再来说说钻孔直径的计算。
这得看你要穿过去的管道直径大小。
一般来说，钻孔直径要比管道直径大一些，就像给管道穿衣服得留点儿余量一样。
如果管道直径是50厘米，那钻孔直径可能就得60厘米或者更大点儿。
为啥呢？因为要给管道周围留出空间来填充一些保护材料呀，像膨润土之类的，这样可以保护管道，防止它被周围的土壤挤压变形。
还有就是拉力的计算。
这个拉力计算可重要啦。
它跟很多因素有关呢。
比如说管道的重量、钻孔的长度、还有地下的摩擦力。
如果管道很重，钻孔又长，那需要的拉力肯定就大。
这就好比你拉一个小推车，车上东西多，路又远，你就得使更大的劲儿。
在计算拉力的时候，要考虑到管道和土壤之间的摩擦系数。
不同的土壤类型，摩擦系数不一样哦。
像沙子的摩擦系数就和黏土的不一样。
要是算错了拉力，可能就会出现拉不动管道，或者在拉的过程中把管道拉坏了的情况，那就糟糕啦。
另外，关于穿越的入土角和出土角的计算也不能马虎。
这两个角度要根据具体的工程要求和地质条件来确定。
如果入土角太大或者太小，可能会影响钻孔的轨迹。
就像你扔一个球，扔的角度不对，球就飞不到你想要的地方去。
一般来说，入土角和出土角在一定的范围内比较合适，这个范围可能是8度到20度左右，不过具体还得看实际情况。
水平定向钻设计计算
入土端直线段高度b1= 2.6365 m
出土角β=
10
出土端曲线段水平长度c1= 1.85248 m
出土端直线段水平长度c2= 17.229 m
出土端直线段高度d1= 3.03793 m
出土端曲线段高度d2= 0.16207 m
底部直线段长度L0=
20 m
穿越长度L= 51.6821 m
孔轨迹设计计算
二、具体计 1、塑料管
钻杆直径 8.89 mm
管道外径D1=
320地面与底部直线段高度h1=
3m
出土端地面与底部直线段高度h2=
3.2 m
曲率半径R= 10.668 m
入土角α=
15
入土端曲线段水平长度a2= 2.76108 m
入土端直线段水平长度a1= 9.83954 m
入土端曲线段高度b2= 0.3635 m
水平定向钻先导孔轨迹设计计算 1）本计算书参照《水平定向钻法 一、前说明： 管道穿越工程技术规程 CECS3822014》 2）当穿越城镇河道时，管道顶部 至规划河床应根据水流冲刷、防 止冒浆、疏浚、抛锚等要求确 定，一般不宜小于3m； 3）当穿越公路、铁路、地面建筑 物时，最小覆土深度应符合各行 业要求；当本行业标准无特殊要 求时，最小覆土厚度按表5.3.7确
水平定向钻孔6米计算
水平定向钻孔6米计算水平定向钻孔（Horizontal Directional Drilling，简称HDD）是一种在水平方向进行钻孔的技术，常用于越过障碍物、河流、道路等地方进行地下管道敷设。
水平定向钻孔的原理是利用钻杆传递扭矩和推力，将钻头沿着预定的轴线进行水平钻探。
首先，需要进行穿越的地点附近进行现场勘测，包括勘测障碍物位置、地下管道情况、地质构造等。
根据勘测结果，设计师制定出适合穿越的水平线路，并确定钻孔点和出口点位置。
进行水平定向钻孔时，首先需要进行钻孔试验，确定地层情况和障碍物的存在。
钻孔试验是通过钻探取样，检测地层岩土，确定钻孔穿越难度，以及需要采取的钻头类型和钻杆材料。
在开始正式钻孔前，需要进行孔前准备工作，包括钻孔点的标定、钻机的安装和定位，以及管道连接和布置等工作。
钻孔点的标定需要根据设计要求和勘测结果进行准确定位，保证钻孔的准确性和安全性。
钻机的安装和定位是保证钻探操作顺利进行的前提，需要参考钻机的使用说明书和施工方案进行操作。
管道连接和布置是为了将钻井液输送到钻孔点，以冷却钻头、润滑钻杆，并将钻屑带离孔口，确保钻孔的连续进行。
正式开始钻孔时，需要根据设计要求和钻机的性能参数进行操作。
一般来说，钻孔包括进出口两个阶段：进口阶段主要是进行钻孔，钻头由孔口进入地下，直到到达预定的目标位置；出口阶段则是将钻头从目标位置推出地下，直到达到出口点。
在整个钻孔过程中，需要不断监测和调整钻探参数，保证钻孔的准确性和安全性。
监测包括孔内孔外的地质情况、钻孔机械性能和钻孔液性能等。
通过监测结果，及时调整和修正钻探参数，保证钻孔的连续和稳定进行。
完成钻孔后，需要进行孔后工作，主要包括清洗钻孔和焊接管道两个阶段。
清洗钻孔是为了清除孔内的泥浆、碎屑等杂质，以便后续的管道敷设工作。
焊接管道是将预先准备好的钢管焊接成一体，然后将其推入地下至敷设位置，完成地下管道的布置。
水平定向钻孔技术的应用广泛，不仅可以用于水电、煤矿等行业的地下管道敷设，也可以用于城市建设、环境工程等领域的隧道、地下综合管廊等工程。
水平定向钻施工作业中的计算
水平定向钻施工作业中的有关计算2007年02月12日来源：中国水协设备网[摘要]：本文结合实际施工实例，详细，全面，列举了水平定向钻施工作业中的有关计算，为施工的顺利完成提供了数据保障。
对于工程施工有重要的指导意义。
[关键词]：水平定向钻钻径轨迹计算随着全国市政建设的高速发展，市政公用设施——城市地下管线的修复更换，安装完善工作也得以高速发展。
随着人们环境意识的增强，无开挖，无污染，高速高效施工方法——水平定向钻顶管敷管法已在全国范围高速发展，水平定向钻施工企业也在全国迅速膨胀，水平定向钻施工技术，实际操作经验也逐渐提高。
为适应这样趋势，本文汇总了水平定向钻施工作业中的相关计算，与施工作业者讨论。
1 管重及回拖力计算（1）．管子重量计算：计算管子重量时，查找各种材料手册比较方便。
也可用以下公式进行计算；Q= π ( DW- S ) S γ / 1000对于钢管则用下式计算重量：Q= S ( DW - S )式中 Q——管子重量, ㎏/mDW——管子外径， mmS -——管子壁厚，mmγ-——管子材质密度，t/m3 ，如钢取，铸铁取（2）．所需回拖力计算：回拖产品管线所需回拖力也就是管壁和孔壁之间摩擦力w，其由下式计算； w = [ 2 p (1 + ka) + p0 ] f L式中：w——管壁和孔壁之间摩擦力，KNp——土对每米管道压力, KN/mka——主动土压力系数，一般取p0——每米管道重量 , KN/mf——管壁和孔壁之间摩擦系数 , 02~L——管道长度，m由上式可知，摩擦力主要取决于土对管道压力p和摩擦系数f的大小。
土对管道压力主要与土层的性质和导向孔的曲率有关。
沙土的粘聚力小，对管道的压力大，p一般按所敷管线直径1~2倍高度土质量计算；粘性土的粘聚力大，对管道压力小，p一般按所敷管线直径~1倍高度土质量计算。
导向孔的曲率半径R对p影响也较大，但当R﹥1200D（D为管线直径）时，可以不考虑其影响。
水平定向钻孔6米计算
水平定向钻孔6米计算（原创实用版）目录1.水平定向钻孔的基本概念2.水平定向钻孔的计算方法3.6 米水平定向钻孔的具体计算过程4.注意事项和结论正文一、水平定向钻孔的基本概念水平定向钻孔是一种在地下进行的非开挖施工技术，它通过钻孔的方式在地下形成管道或通道，以实现各种工程目标，如给排水、天然气输送等。
这种技术具有施工速度快、对环境影响小、工程质量高等优点，因此在我国得到了广泛的应用。
二、水平定向钻孔的计算方法在实际操作中，水平定向钻孔的计算主要包括钻孔长度、钻孔直径、钻孔的倾斜角度等参数。
其中，钻孔长度的计算是最基本的，它直接影响到工程的施工效果和工程成本。
三、6 米水平定向钻孔的具体计算过程假设我们要进行一次 6 米长的水平定向钻孔，那么我们需要首先确定钻孔的直径。
一般来说，钻孔的直径会根据工程的需要和钻孔的长度进行选择，如果钻孔长度较长，那么钻孔的直径通常会较大。
在此，我们假设钻孔直径为 0.3 米。
然后，我们需要计算钻孔的倾斜角度。
倾斜角度的选择主要取决于工程的地质条件和施工要求。
一般来说，倾斜角度越大，钻孔的难度就越大，但同时也能提高钻孔的稳定性。
在此，我们假设倾斜角度为 15 度。
根据上述参数，我们就可以利用三角函数等数学知识，计算出钻孔的实际长度和钻头的位置等信息。
四、注意事项和结论在进行水平定向钻孔时，我们需要注意地质条件、钻孔的稳定性、钻孔的直径和长度等因素，以确保施工的安全和效果。
同时，我们也需要根据实际情况，灵活调整钻孔的参数，以达到最佳的施工效果。
总的来说，6 米水平定向钻孔的计算是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。
水平定向钻施工作业中的有关计算
水平定向钻施工作业中的有关计算2007年02月12日来源：中国水协设备网[摘要]：本文结合实际施工实例，详细，全面，列举了水平定向钻施工作业中的有关计算，为施工的顺利完成提供了数据保障。
对于工程施工有重要的指导意义。
[关键词]：水平定向钻钻径轨迹计算随着全国市政建设的高速发展，市政公用设施——城市地下管线的修复更换，安装完善工作也得以高速发展。
随着人们环境意识的增强，无开挖，无污染，高速高效施工方法——水平定向钻顶管敷管法已在全国范围高速发展，水平定向钻施工企业也在全国迅速膨胀，水平定向钻施工技术，实际操作经验也逐渐提高。
为适应这样趋势，本文汇总了水平定向钻施工作业中的相关计算，与施工作业者讨论。
1 管重及回拖力计算（1）．管子重量计算：计算管子重量时，查找各种材料手册比较方便。
也可用以下公式进行计算；Q= π ( DW- S ) S γ / 1000对于钢管则用下式计算重量：Q= 0.02466 S ( DW - S )式中Q——管子重量, ㎏/mDW——管子外径，mmS ——管子壁厚，mmγ——管子材质密度，t/m3 ，如钢取7.85，铸铁取7.2（2）．所需回拖力计算：回拖产品管线所需回拖力也就是管壁和孔壁之间摩擦力w，其由下式计算；w = [ 2 p (1 + ka) + p0 ] f L式中：w——管壁和孔壁之间摩擦力，KNp——土对每米管道压力, KN/mka——主动土压力系数，一般取0.3p0——每米管道重量, KN/mf——管壁和孔壁之间摩擦系数, 02~0.6L——管道长度，m由上式可知，摩擦力主要取决于土对管道压力p和摩擦系数f的大小。
土对管道压力主要与土层的性质和导向孔的曲率有关。
沙土的粘聚力小，对管道的压力大，p一般按所敷管线直径1~2倍高度土质量计算；粘性土的粘聚力大，对管道压力小，p一般按所敷管线直径0.5~1倍高度土质量计算。
导向孔的曲率半径R对p影响也较大，但当R﹥1200D（D为管线直径）时，可以不考虑其影响。
水平定向钻泥浆量计算
水平定向钻泥浆量计算
水平定向钻泥浆量的计算需要考虑多种因素，以下是一个简单的计算示例：
假设建设方需在低塑性、中等硬质黏土中安装一根16英寸的水管，承包商使用的是钻杆长度为15英尺/每根，钻杆直径为英寸的钻机进行施工，泥浆泵的额定排量为150加仑/分钟。
首先，根据井筒体积公式$V=D^2\times L\div25$，计算出井筒体积。
其中，$D$为钻孔直径，$L$为钻杆长度。
假设钻孔直径为24英寸，则井筒体积为$23$加仑/英尺。
然后，根据流量因素公式$f=3$，计算出所需的泥浆体积流量为$69$加仑/英尺。
最后，计算每根钻杆所需的泥浆体积流量为$1035$加仑/每根钻杆。
根据厂商设备出厂的泥浆泵的额定排量是以海平面高度水的泵送量为基础（水的马氏漏斗黏度为26秒/夸脱），黏度每增加1秒/夸脱，相应的以制造商标定的额定排量为基础减小1%，也就是泥浆泵效率下降1%。
计算出泥浆黏度增加对泥浆泵效率的影响，即$50$秒/夸脱-26秒/夸脱=24秒/夸脱，泥浆泵的泵送效率为$100%-24\%=76\%$。
因此，在将16英寸导向孔一次性扩孔到24英寸时，扩孔速度必须以分钟/每根钻杆的速度进行或者更低的速度进行，才能保证在泥浆泵额定排量范围内井孔内泥浆量达到足够。
水平定向钻孔6米计算
水平定向钻孔6米计算摘要：一、水平定向钻孔简介1.定义与原理2.应用领域二、6 米水平定向钻孔计算1.钻孔深度选择2.钻孔相关参数计算3.计算结果分析三、影响钻孔效果的因素1.地质条件2.钻孔设备3.钻孔操作技术四、水平定向钻孔在我国的发展1.发展历程2.现状与趋势3.前景展望正文：一、水平定向钻孔简介水平定向钻孔是一种先进的钻孔技术，通过特定的钻具组合，实现地下水平或倾斜方向的钻进。
这种技术广泛应用于水电站、地铁、公路、铁路、油气管线等工程的地下穿越。
二、6 米水平定向钻孔计算1.钻孔深度选择：根据工程需求，确定钻孔深度为6 米。
2.钻孔相关参数计算：- 钻孔直径：根据钻孔材料和地下条件，选择合适的钻孔直径，如1 米。
- 钻孔倾角：根据地下岩层走向，选择合适的钻孔倾角，如5°。
- 钻进速度：根据钻孔材料和设备性能，确定合适的钻进速度，如1 米/小时。
3.计算结果分析：通过以上参数计算，可得出6 米水平定向钻孔的具体参数。
三、影响钻孔效果的因素1.地质条件：地下岩层稳定性、岩性、裂隙发育程度等对钻孔效果具有重要影响。
2.钻孔设备：钻孔设备的性能、钻具组合的合理性等直接关系到钻孔的质量和效率。
3.钻孔操作技术：钻孔操作技术娴熟程度、施工方案的科学性等对钻孔效果有重要影响。
四、水平定向钻孔在我国的发展1.发展历程：我国水平定向钻孔技术自上世纪80 年代开始引进，经过不断研发和应用，已逐步形成了一套具有我国特色的钻孔技术。
2.现状与趋势：目前，我国水平定向钻孔技术在地铁、公路、铁路等工程的地下穿越中得到了广泛应用，技术水平已接近国际先进水平。
未来，随着国家基础设施建设的不断推进，水平定向钻孔技术将得到更广泛的应用。
定向钻机导向计算方法
定向钻机导向计算方法一、定向钻机概述定向钻机是一种用于水平定向钻进的设备，主要用于管道、电缆等地下设施的施工。
定向钻机具有钻孔定位准确、钻孔深度大、钻孔角度可调整等优点，因此在地下工程施工中得到了广泛应用。
定向钻机的导向计算是实现钻孔定位准确的关键技术，对于提高施工效率和保证施工质量具有重要意义。
二、导向计算方法定向钻机的导向计算方法主要包括基于经验的方法和基于数学模型的方法。
1.基于经验的方法：基于经验的方法主要是根据施工人员的经验和现场实际情况，通过手动控制定向钻机的钻头方向和深度，以达到所需的钻孔位置和深度。
这种方法简单易行，但是对于施工人员的要求较高，且精度难以保证。
2.基于数学模型的方法：基于数学模型的方法主要是通过建立钻孔位置和角度的数学模型，利用计算机技术进行自动计算和调整，以达到所需的钻孔位置和深度。
基于数学模型的方法包括基于几何的方法、基于优化方法、基于人工智能方法等。
（1）基于几何的方法：基于几何的方法主要是利用几何学原理，建立钻孔轨迹的几何模型，通过计算几何参数（如角度、距离等）来确定钻头的方向和深度。
基于几何的方法简单易懂，但是对于复杂的地形和施工条件，计算精度可能会受到影响。
（2）基于优化方法：基于优化方法主要是利用优化算法，建立钻孔轨迹的优化模型，通过优化算法找到最优的钻头方向和深度，以达到所需的钻孔位置和深度。
基于优化方法需要建立合理的优化目标和约束条件，选择合适的优化算法，对于复杂的问题可能需要较长的计算时间。
（3）基于人工智能方法：基于人工智能方法主要是利用人工智能技术，建立钻孔轨迹的智能模型，通过机器学习和模式识别等技术自动识别施工条件和预测钻头方向和深度。
基于人工智能方法需要大量的训练数据和强大的计算机处理能力，但是可以处理复杂多变的地形和施工条件，具有广阔的应用前景。
三、应用实例为了验证定向钻机导向计算方法的有效性和精度，我们进行了一项应用实例研究。
该研究选择了基于数学模型的方法进行导向计算，具体包括基于几何的方法和基于优化方法。
水平定向钻设计计算
入土端直线段高度b1= 2.6365 m
出土角β=
10
出土端曲线段水平长度c1= 1.85248 m
出土端直线段水平长度c2= 17.229 m
出土端直线段高度d1= 3.03793 m
出土端曲线段高度d2= 0.16207 m
底部直线段长度L0=
20 m
穿越长度L= 51.6821 m
孔轨迹设计计算
水平定向钻先导孔轨迹设计计算 1）本计算书参照《水平定向钻法 一、前说明： 管道穿越工程技术规程 CECS3822014》 2）当穿越城镇河道时，管道顶部 至规划河床应根据水流冲刷、防 止冒浆、疏浚、抛锚等要求确 定，一般不宜小于3m； 3）当穿越公路、铁路、地面建筑 物时，最小覆土深度应符合各行 业要求；当本行业标准无特殊要 求时，最小覆土厚度按表5.3.7确
根据实际来定 塑料管1 钢管2 根据穿越障碍物实际参照表5.3.7 来定 根据实际进行调整 根据实际进行调整 根据实际确定
二、具体计 1、塑料管
钻杆直径 8.89 mm
管道外径D1=ຫໍສະໝຸດ 320 mm管道材质
1
入土端地面与底部直线段高度h1=
3m
出土端地面与底部直线段高度h2=
3.2 m
曲率半径R= 10.668 m
入土角α=
15
入土端曲线段水平长度a2= 2.76108 m
入土端直线段水平长度a1= 9.83954 m
入土端曲线段高度b2= 0.3635 m
pe实壁管水平定向钻回拖力计算公式的比选
pe实壁管水平定向钻回拖力计算公式的比选
计算水平定向钻回拖力的正确方法有许多，其中最常用的是基于回拢区内外圆筒壁内压与力之间的关系，以及回拢区贴壁的体积力学规律而制定的定向钻具截面（OD）与拖力（T）间的经典关系式。
下列是常用的水平定向钻回拖力计算公式：
1. 葛式公式
T=0.00813(Pa)(d^2)
2. Fanno公式
T=1.78(Pi)(d^2)
3. 塞公式
T=(0.00347)(Pa+Pb)(d^2)
4. 卢克定律
T=0.0075(Pa+Pb)(d^2)
5. 最大阻力法
T=1.5(Pi)d^2π
6. 瓦德公式
T=0.0121{[(Pa+Pb)/2]-F[(Pb-Pa)/2]^2}(d^2)
以上是水平定向钻回拖力计算公式中最常用的几种。
其中，葛式公式适用于外壁上的均匀的机械力，而Fanno公式适用于低水平定向钻回拖力，卢克定律可以用来计算回抽时的拖传力，最大阻力法可以计算加速过程中的施加拖传力，而瓦德公式适用于高水平定向钻回拖力。
然而，某些情况下，上述几种公式都无法准确计算***@水平定向钻回拖力，从而导致定向钻井作业过程中存在安全隐患。
因此，在计算水平定向钻回拖力时，应该根据实际情况，综合多种公式，试验验证以后，才能准确实施。
(整理)定向井施工中常用计算方法.
定向井施工中常用计算方法一、定向井剖面专业术语1、井深：井眼轴线上任一点，到井口的井眼长度，称为该点的井深，也称该点的测量井深或斜深。
2、垂深：井眼轴线上任一点，到井口所在水平面的距离。
3、水平位移：井眼轨迹上任一点，与井口铅垂线的距离。
也称该点的闭合距。
4、井斜角：井眼轴线上任一点的井眼方向，与通过该点的重力线之间的夹角。
5、最大井斜角：全井井斜角的最大值。
6、方位角：在以井眼轨迹上任一点为原点的平面坐标系中，以通过该点的正北方向为始边，按顺时针方向旋转至该点处井眼方向线在水平面上的投影线为终边，其所转过的角度称为该点的方位角。
7、造斜点：在定向井中，开始定向造斜的位置叫造斜点。
通常以开始定向造斜的井深来表示。
8、井斜变化率：单位井段内井斜角的变化值。
通常以两测点间井斜角的变化量与两测点间的井段的长度的比值表示。
9、方位变化率：单位井段内方位角的变化值。
通常以两测点间方位角的变化量与两测点间的井段的长度的比值表示。
10、造斜率：表示造斜工具的造斜能力。
11、全角变化率：在单位井段内井眼前进的方向在三维空间内的角度变化。
12、增斜段：井斜角随井深增加的井段。
13、稳斜段：井斜角保持不变的井段。
14、降斜段：井斜角随井深增加而逐渐减小的井段。
15、目标点：设计规定的必须钻达的地层位置。
通常以地面井口为坐标原点的空间坐标系的坐标来表示。
16、靶区半径：允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点的水平距离。
17、靶心距：在靶区平面上，实钻井眼轴线与目标点之间的距离。
18、工具面：在造斜钻具组合中，由弯曲工具的两个轴线所决定的那个平面。
19、反扭角：使用井底马达带弯接头进行定向造斜或扭方位时，动力钻具启动前的工具面与启动后且加压钻进时工具面之间的夹角。
反扭角总是工具面逆时针转动。
20、高边：定向井的井底是一个呈倾斜状态的圆平面，称为井底圆。
井底圆上的最高点称为高边。
从井底圆心至高边之间的连线所指的方向，称为井底高边方向。
水平定向钻穿越施工
一、水平定向钻穿越施工（一）一般规定<1>穿越施工时入土角、出土角的大小，应根据地质、地形条件和穿越管段的材质、管径来确定。
入土角宜为8°～20°，出土角宜为4°～12°。
必要时，可适当调整入土角、出土角的大小。
<2>水平定向钻穿越的曲率半径应符合设计要求。
曲率半径不宜小于1500D，且不得小于1200D。
<3>在管道入土端和出土端外侧各预留保持不少于10m的直管段。
<4>适合水平定向钻机施工的地质条件为岩石、砂土、粉土、粘性土。
对仅在出土点或入土点侧含有卵砾石等不适合水平定向钻施工的地质条件时，经采取措施后也可进行水平定向钻穿越施工。
<5>地质材料准备应符合以下规定:<5.1>施工前应熟悉地质类别、地质构造及地质的性质。
<5.2>施工前，建设方应按现行国家标准《岩土工程勘察规定》GB 50021的要求向施工单位提供地质报告。
其类容包括但不限于以下类容:<5.2.1>勘察目的、任务要求和依据的技术标准。
<5.2.2>拟建工程概况。
<5.2.3>勘察方法和勘察工作布置。
<5.2.4>场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性。
<5.2.5>各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值。
<5.2.6>地形水埋藏情况、类型、水位及其变化。
<5.2.7>土和水对建筑材料的腐蚀性。
<5.2.8>可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价。
<5.2.9>场地稳定性和适宜性的评价。
若有不足部分，施工单位可向建设单位提出补堪申请报告。
<5.3>地质报告应附下列图表:<5.3.1>勘探点平面布置图。
<5.3.2>工程地质柱状图。
水平定向钻施工作业中的有关计算
水平定向钻施工作业中的有关计算2007年02月12日来源：中国水协设备网[摘要]：本文结合实际施工实例，详细，全面，列举了水平定向钻施工作业中的有关计算，为施工的顺利完成提供了数据保障。
对于工程施工有重要的指导意义。
[关键词]：水平定向钻钻径轨迹计算随着全国市政建设的高速发展，市政公用设施——城市地下管线的修复更换，安装完善工作也得以高速发展。
随着人们环境意识的增强，无开挖，无污染，高速高效施工方法——水平定向钻顶管敷管法已在全国范围高速发展，水平定向钻施工企业也在全国迅速膨胀，水平定向钻施工技术，实际操作经验也逐渐提高。
为适应这样趋势，本文汇总了水平定向钻施工作业中的相关计算，与施工作业者讨论。
1 管重及回拖力计算（1）．管子重量计算：计算管子重量时，查找各种材料手册比较方便。
也可用以下公式进行计算；Q= π ( DW- S ) S γ / 1000对于钢管则用下式计算重量：Q= 0.02466 S ( DW - S )式中Q——管子重量, ㎏/mDW——管子外径，mmS ——管子壁厚，mmγ——管子材质密度，t/m3 ，如钢取7.85，铸铁取7.2（2）．所需回拖力计算：回拖产品管线所需回拖力也就是管壁和孔壁之间摩擦力w，其由下式计算；w = [ 2 p (1 + ka) + p0 ] f L式中：w——管壁和孔壁之间摩擦力，KNp——土对每米管道压力, KN/mka——主动土压力系数，一般取0.3p0——每米管道重量, KN/mf——管壁和孔壁之间摩擦系数, 02~0.6L——管道长度，m由上式可知，摩擦力主要取决于土对管道压力p和摩擦系数f的大小。
土对管道压力主要与土层的性质和导向孔的曲率有关。
沙土的粘聚力小，对管道的压力大，p一般按所敷管线直径1~2倍高度土质量计算；粘性土的粘聚力大，对管道压力小，p一般按所敷管线直径0.5~1倍高度土质量计算。
导向孔的曲率半径R对p影响也较大，但当R﹥1200D（D为管线直径）时，可以不考虑其影响。
水平定向钻工程量计算规则
水平定向钻工程量计算规则
水平定向钻(Horizontal Directional Drilling，简称HDD)是一种用于地下管线安装的技术，它可以在不破坏地表的情况下完成地下管线的铺设。
下面是水平定向钻工程量计算的一般规则：
1. 钻孔长度：水平定向钻的工程量首先需要计算钻孔的长度。
钻孔长度是从起点到终点的实际钻进距离。
2. 钻孔直径：水平定向钻的钻孔直径通常根据管道的尺寸和要求来确定。
可以根据管道的外径和壁厚计算出钻孔直径。
3. 支撑液使用量：水平定向钻过程中需要使用支撑液来保持钻孔稳定，并冲刷钻屑。
支撑液的使用量取决于钻孔的长度、直径和地层条件等因素。
4. 钻头消耗量：水平定向钻过程中，钻头会因为与地层的摩擦而逐渐磨损，因此需要计算钻头的消耗量。
5. 钻杆使用量：钻杆是连接钻头和钻机的部分，钻杆的使用量取决于钻孔的长度和钻杆的长度。
6. 弯头、转子等附件使用量：水平定向钻中还会使用到一些附件，如弯头、转子等，它们的使用量需要根据具体工程情况进行计算。
需要注意的是，水平定向钻工程量的计算规则会因为具体工程情况的不同而有所差异，例如地层条件、管道尺寸、施工方法等。
因此，在实际工程中，应根据具体情况进行详细计算，并结合相关规范和标准进行工程量的确定。
水平定向钻机的管道施工计算
水平定向钻机的管道施工计算摘要：以铜川市新区金泰路下游临时排水工程为例，介绍了先导孔轨迹设计技术，计算穿越工程所需最大回拖力，选择并确定水平定向钻机型号。
关键词：水平定向钻；先导孔轨迹设计；最大回拖力 前言水平定向钻法管道穿越技术是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工方法，广泛应用于供水、电力（讯）、然（煤）气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况。
该种施工方法一般适用于管径A300～A1200mm 的钢管、PE 管，最大铺管长度可达1500m ，应用前景广阔。
1 工程概况铜川市新区金泰路下游临时排水工程，设计选用PE 管，污水主管线长度L=426.61m ，管径d=600m ，其中一次穿越最长距离为176.00m ，施工选用GS420-L 型水平定向钻机。
2 施工应用计算2.1 630mm PE 管自重力1）给水用聚乙烯(PE)管道公称壁厚（见表1）。
表1 给水用聚乙烯(PE)管道公称壁厚2）根据《水平定向钻法管道穿越工程技术规程》（CECS382：2014），由式（1）分析计算，每米管自重为0.081KN/m 。
ρργπω)(4212D D -== 0.081 KN/m （1）式中：ωρ－单位长度管道的重力；D 1 －管道外径（mm ），D 1=630mm ； D －管道内径（mm ），D =537.4mm ；γρ－管道材料的重度（聚乙烯管材一般取0.955KN/m ³）。
2.2 管材所能承受的最大回拖力由式（2）分析计算，计算出本工程PE 管材所能承受的最大回拖力为89.1T 。
N D D F 4221 -⨯=πσ= 89.1×104 N （2）式中：F －管材所能承受的最大回拖力（N ）； σ－管材的拉伸应力（MPa ），σ=21MPa ；D －管道内径（mm ），D=537.4mm ；N －安全系数，给排水、水电和通信等低压管道取2.0，燃气等高压管道取3.0. 2.3 单位长度空管道所受的净浮力本工程施工采用泥浆护壁，因管道受到泥浆的浮力作用，减少了管道与土体间的摩擦力，由式（3）分析计算，计算出本工程PE 管材在钻孔泥浆下的净浮力为3.409KN/m ³。
水平定向钻施工作业中的有关计算
水平定向钻施工作业中的有关计算在水平定向钻施工作业中，有一些关键的计算需要进行，以确保施工的精确性和安全性。
以下是水平定向钻施工作业中的一些相关计算：1.钻井路径计算：在水平定向钻施工过程中，需要计算井径、倾角、方位角、转向角等参数，以确定钻井路径和钻头的位置。
这些参数的计算通常涉及到三角函数、向量运算等数学技巧。
2.钻井液性能计算：钻井液是水平定向钻施工中非常重要的一个因素，需要计算钻井液的密度、黏度、流变性质等参数。
这些参数的计算可以利用流体力学和流变学的原理，以及实际的实验数据。
3.钻井压力计算：在水平定向钻施工过程中，需要计算井下的压力，以确定钻井液的压力控制和井下环境的稳定性。
压力计算通常涉及到流体静力学和井筒力学的原理，以及钻井液的流经井筒的阻力计算。
4.钻头受力计算：钻头是水平定向钻施工中的关键设备，需要计算钻头在井底的受力情况，以确定钻头的稳定性和切削能力。
钻头受力的计算涉及到接触力分析、切削力分析等力学原理。
5.钻杆强度计算：钻杆是水平定向钻施工中的另一个关键设备，需要计算钻杆的强度和承载能力，以确保钻杆在施工过程中不发生破裂或弯曲。
钻杆强度的计算通常涉及到材料力学和结构力学的原理。
6.钻井速度计算：在水平定向钻施工中，需要计算钻井的速度和进尺，以评估施工的进展和效率。
钻井速度的计算通常涉及到功率和能量的计算，以及钻头的切削参数和岩石力学参数的考虑。
以上仅是水平定向钻施工中一些关键的计算，实际施工中还可能涉及到其他计算，如钻具的重量和平衡、环空容积的计算、水泥浆性能计算等。
这些计算的准确性和合理性对水平定向钻施工的安全和成功都至关重要，因此需要严谨地进行，并参考相关的标准和规范。
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水平定向钻施工作业中的有
关计算
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水平定向钻施工作业中的有关计算
2007年02月12日来源：中国水协设备网
[摘要]：本文结合实际施工实例，详细，全面，列举了水平定向钻施工作业中的有关计算，为施工的顺利完成提供了数据保障。
对于工程施工有重要的指导意义。
[关键词]：水平定向钻钻径轨迹计算
随着全国市政建设的高速发展，市政公用设施——城市地下管线的修复更换，安装完善工作也得以高速发展。
随着人们环境意识的增强，无开挖，无污染，高速高效施工方法——水平定向钻顶管敷管法已在全国范围高速发展，水平定向钻施工企业也在全国迅速膨胀，水平定向钻施工技术，实际操作经验也逐渐提高。
为适应这样趋势，本文汇总了水平定向钻施工作业中的相关计算，与施工作业者讨论。
1 管重及回拖力计算
（1）．管子重量计算：
计算管子重量时，查找各种材料手册比较方便。
也可用以下公式进行计算；
Q= π ( DW- S ) S γ / 1000
对于钢管则用下式计算重量：
Q= 0.02466 S ( DW - S )
式中 Q——管子重量, ㎏/m
DW——管子外径， mm
S ——管子壁厚，mm
γ——管子材质密度，t/m3 ，如钢取7.85，铸铁取7.2
（2）．所需回拖力计算：
回拖产品管线所需回拖力也就是管壁和孔壁之间摩擦力w，其由下式计算；w = [ 2 p (1 + ka) + p0 ] f L
式中：w——管壁和孔壁之间摩擦力，KN
p——土对每米管道压力, KN/m
ka——主动土压力系数，一般取0.3
p0——每米管道重量 , KN/m
f——管壁和孔壁之间摩擦系数 , 02~0.6
L——管道长度，m
由上式可知，摩擦力主要取决于土对管道压力p和摩擦系数f的大小。
土对管道压力主要与土层的性质和导向孔的曲率有关。
沙土的粘聚力小，对管道的压力大，p一般按所敷管
线直径1~2倍高度土质量计算；粘性土的粘聚力大，对管道压力小，p一般按所敷管线直径0.5~1倍高度土质量计算。
导向孔的曲率半径R对p影响也较大，但当R﹥1200D（D为管线直径）时，可以不考虑其影响。
2、钻径轨迹的设计计算：
钻径轨迹的计算是施工作业成败的关键环节。
其是顶钻施工实际操作的理论指导依据。
只有合理的，切乎实际的正确计算，严格按其操作，才能保证施工作业的圆满成功。
钻径轨迹的设计计算是建立在回拖产品管线的抗拉强度，弯曲半径以及使用钻机大小，回拖能力，钻杆弯曲极限和施工土壤结构等众多因素基础之上的，是一项综合性计算。
在实际操作中，施钻人员应根据地下障碍管线，和场地具体情况，结合土壤结构等众多因素，合理规划计算出每根钻杆的顶钻角度，深度，然后按其逐步施工。
对于实际操作中和设计计算不否者，要在满足地下障碍管线安全前提下，重新进行计算，以至施工完毕。
例如：进行一个特定的水下穿越，测量水最深处为6.0米，客户要求在水下留3.0米距离，回拖产品管线为de200pe管，进行钻进轨迹计算。
根据施工条件，我们选用回拖力为15吨钻机进行施工，钻杆为3.0米，弯曲度为3°/每根，每根3°的变化将改变深度变化为⊿y=sin3°×3M。
设定入钻角度为-15°，为作出过渡曲线及使钻头在目标深度水平，需要5根钻杆（如图）。
要求计算钻机的最小回退距离L=？
我们知道两个已知量
入钻角度-15°，目标深度 9米
5根钻杆以3°/每根的过渡曲线产生的深度变化为：
-15°变为-12°产生的深度变化：⊿y1=sin（15°+12°）/2×3M。
-12°变为-9°产生的深度变化：⊿y2=sin（12°+9°）/2×3M。
-9°变为-6°产生的深度变化：⊿y3=sin（9°+6°）/2×3M。
-6°变为-3°产生的深度变化：⊿y4=sin（6°+3°）/2×3M。
-3°变为0°产生的深度变化：⊿y5=sin（3°+0°）/2×3M。
总计深度变化为：⊿y=⊿y1+⊿y2+⊿y3+⊿y4+⊿y5=1.95
由图知：B=9.0 -⊿y=9.0-1.95=7.05
A=Bctg15°=7.05×ctg15°=26.31
L=A+15=41.31米
所以，在入钻角度为-15°时，顶钻起始位置需距河中心41.31米。
在以上计算中，只是理论计算，而在实际操作中，可能由于水层下面的土质较软，或是淤泥，每根钻杆3°的变化很难保证，其将导致在目标深度处，钻头难以水平，为此在实际施工中，我们可适当根据情况调整钻头前进路线。
在钻径轨迹计算方面，各大厂商同时提供计算软件，其对施工人员有较好的指导意义，但其有局限性，在不同的地域土壤结构，不同的施工地理条件，不同的设备材料下，不能一概而论，因此，在实际操作中，我们要根据条件，合理修正计算参数，让理论计算更加接近实际。
3、进尺速度计算
（1）井筒体积计算公式为：
V=D2×L/25
式中：V——井筒体积，加仑/英尺
D——井孔直径，英寸
L——井孔长度，英尺
（2）泥浆体积流量计算公式为：
Q=V×f
式中：Q——泥浆体积流量，加仑
V——井筒体积，加仑
f——流量因素
其中流量因素f是指由于土壤结构不同产生的泥浆流失或渗失而耗掉的泥浆流量，f取值为1~5，一般情况
沙土：f取1~1.5
黏土：f取3~5
随着土壤塑性的增大，密实度的增加，f取值增加。
井孔越长，f取值越大。
（3）进尺速度计算
最大的钻孔速度取决于井筒尺寸，井下工具，地层条件，泥浆泵的容量和效率，钻井液的黏度以及流量因素。
在保持环流并且避免泥浆泵超负荷所需要的每节钻杆的最快钻孔时间（进尺速度）为：
T = 井筒体积V×流量因素f
泵的速率×泵送效率
式中：V——井筒体积，加仑/英尺
T——进尺速度，分钟/英尺
泵的速率——加仑/分钟
其中泵送效率与泥浆的黏度系数有关。
厂商设备出厂的泥浆泵的额定排量是以海平面高度水的泵送量为基础（水的马氏漏斗黏度为26秒/夸脱）。
在实际操作中，按以下方式估算泥浆黏度的增加对泥浆泵效率构成的影响：黏度每增加1秒/夸脱，相应的以制造商标定的额定排量为基础减小1%，也就是泥浆泵效率下降1%。
例：建设方需在低塑性，中等硬质黏土中安装一根16英寸的水管，承包商使用的是钻杆长度为15英尺/每根，钻杆直径为4.5英寸的钻机进行施工，泥浆泵的额定排量为150加仑/分钟。
要求计算将4.5英寸导向孔一次性扩孔到24英寸的最快扩孔速度？
根据条件：低塑性，中等硬质黏土，流量因素取f=3
配置钻井液黏度为50秒/夸脱
井筒体积 V= D2×L/25=24×24/25=23加仑/英尺
需要的泥浆体积流量：
Q=V×f=23加仑/英尺×3=69加仑/英尺
69加仑/英尺×15英尺/每根钻杆=1035加仑/每根钻杆
差值： 50秒/夸脱-26秒/夸脱=24秒/夸脱
泵送效率：100%-24%=76%
调整泵的额定排量：150加仑/分钟×76%=114加仑/分钟
进尺速度： T=1035加仑/每根钻杆÷114加仑/分钟
=9.07分钟/每根钻杆
因此，在将4.5英寸导向孔一次性扩孔到24英寸时，扩孔速度必须以9.07分钟/每根钻杆的速度进行或者更低的速度进行，才能保证在泥浆泵额定排量范围内井孔内泥浆量达到足够。
如果在速度计算中仅依照井筒体积和泥浆泵的额定排量计算，而不进行调整，进尺速度为：
23加仑/英尺×15英尺/每根钻杆÷150加仑/分钟=2.3分钟/钻杆
对以上计算结果进行比较，数值相差很大，如果未正确进行计算，而盲目施工，将难以保证井孔内泥浆量达到足够，直接导致回拖产品管线失败。
4、结论：
因水平定向钻穿越所施工的区域和地层不同，地质条件和岩性结构也不尽相同，所以在实际施工中，要求现场技术人员要根据具体情况进行参数调整，结合钻机型号，合理计算，详细，全面考虑各种影响问题，进行系统整体设计规划。
万不可不进行计算而盲目依靠经验，估摸着进行施钻；或顶那算那，遇到问题再计算；这些都是导致施工失败的关键因素。