钻孔测斜与测斜数据的鉴别及优化
测斜仪器校验及使用的几点要求
测斜仪器校验及使用的几点要求1、钻井队应建立《计量器具台帐》，严格管理各自的仪器。
2、测斜仪器使用应执行SY 5624-93《磁性单、多点照相测斜仪测量规程》，仪器每次使用完要擦拭干净，罗盘尽量在无磁环境下妥善保存（不要在铁柜中存放，远离音箱等有磁环境）。
3、在油井丛式井组钻井中所使用的测斜仪，包括磁单点罗盘（R10、R20、R90），电子单多点都必须定时校验，防止测量误差超标，井斜小于6度时必须使用10度罗盘。
4、测斜仪校验必须两口井且不超过一个月校验一次。
测斜仪由井队送项目部技术办公室校验，各次校验要做好齐全完整的书面记录。
5、R90（R20）或电子单多点必须两套以上交互使用，互相验证，防止一套测量仪出现误差超标影响中靶。
如果出现两套仪器误差超标，应用第三套仪器对照，并及时送技术办公室校验，禁止仪器不准确情况下盲目钻进。
6、使用单弯螺杆时在前面必须加不小于1米的短钻铤同时必须使用加长定向杆（包括螺杆上不接扶正器的增斜结构），尽可能减少螺杆影响所产生的误差，随钻施工前要验证随钻与原单点井斜方位是否吻合，如果不吻合要及时查找原因并复测上部井段。
7、各井队要有最少2套可同时使用的测斜仪，禁止只有一套测斜仪器开钻施工；仪器损坏的要及时送修，禁止测斜仪带病工作。
8、磁单点在使用过程中，每测三个点要卸开目测罗盘是否转动灵活。
电子单点在定向前一定要记住校核高边工具面。
9、测斜前应充分循环洗净井底，接单根上提有遇阻的情况下应循环处理好钻井液，井下畅通后再测。
吊测过程中，在仪器未落到井底前应每3分钟活动钻具一次（定向扭方位施工除外），防止钻具在井底静止时间过长造成卡钻。
10、测斜前要观察泵压变化，在井下发生断钻具事故时禁止测斜，防止测斜仪器卡到钻具断口外环空中。
11、使用电动绞车测斜作业要按照长钻发2002[178]文件《电动测斜绞车测斜操作规程》要求执行，仪器出入井口要轻提慢放，防止对人员或仪器造成伤害。
有线随钻施工操作要求1、随钻施工是个多工种配合的作业，要求钻台每一个动作必须得到随钻车上操作人员的指令。
钻孔孔斜参数的计算与研究
安煤 柱及井 下寻找钻孔位 置等矿井 生产提供依 据。
Ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ 电子 表格 具有 强 大 的数 据 管理 与计算 功 能 ，
用它 来进行钻孔 测斜资料 的计算 ，不 仅直观 、易修
改 ，而且 高效 、准确率高 。
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｇ ｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ￣ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
一
直 以来 ，在水 文地质勘探 中 ，深孔 钻探时 由
２ 形成 ｅ ｘ ｃ ｅ ｌ 计算 表格
一
１ 计算原理
在 深孔钻探 中 ，随着深 度 的加 深 ，不可避 免的 会产 生孔斜 ，那 么如何准确 高效 的计算 成为关 心的 首要 问题。 首先要精确 测量顶 角 ，必须精 确到秒 ，根 据公
张测斜计 算表格应包括表格名称 、钻孔名称 、
状很 大程度 影响 了地质及 水文地质分析的精确度 。鉴 于此 ，该 文主要介 绍 了钻孔孔斜的重要参数的测量与计 算，这将 为纠
－
ｆ － ￣ Ｌ 斜 提 供 重要 依 据 ， 同 时也 提 高 了测 量 的精 度 。
关键 词
地质钻孔
孔斜
参数计算
文献标识码 Ｂ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ － ２ ８ ０ １ ． ２ ０ １ ５ ． １ １ ． ０ ６ ８
△
×Ｓ ｒ Ｎ（ ａ ） × Ｃ ＯＳ （ ａ ） ，其 中 为 偏 斜 顶 角 ，
测斜管理规定
任楼煤矿钻孔测斜仪管理规定1、钻孔测斜工作由地测副总工程师具体负责，地测部门应安排专人负责钻孔测斜仪的保管、使用、维护与日常检修工作。
2、底板注浆改造孔测斜率一般不小于总加固孔的10%；瓦斯抽放孔测斜一般每个钻场不少于1个；定位孔、导向孔边施工边跟踪测斜（钻进20～50m测斜一次）；地质及水文孔根据具体设计要求进行测斜。
3、对偏离探测设计较大的各类钻孔要重新进行测斜，以对钻孔轨迹，终孔位置进行定位。
4、仪器充电机为非防爆产品，不得在井下使用。
5、仪器为防爆产品，不得在井下拆卸修理。
6、不得随意更改电气元件的数量、型号、规格、参数。
7、在使用和维修时，不得改变本安和与本安电路有关的电气元件的型号、规格及其参数。
8、不得将地线做本质安全电路回路（接地保护除外）。
9、不得改变该产品的关联设备、配接设备。
10、在使用前，应检查仪器保护功能是否正常，操作是否可靠。
并测量工作电压、工作电流是否符合说明书要求的参数。
11、测斜仪下井前要确保电量充足，认真检查仪器是否正常工作，并应在地面用高精度测量仪器对测斜仪方位角、倾角进行检校（每季度一次），实测当地的磁偏角，仪器精度达到设计要求后方可下井测斜。
12、测斜仪的探管入井由钻探区人员负责，搬运时做到轻拿轻放，以免损坏。
13、同步机入井必须由专业技术人员携带，要轻拿轻放，在井下禁止坐仪器或用车皮装运仪器。
14、井下放置仪器要找顶板条件好的地方，避免顶部掉矸砸坏仪器，不得在有淋水、滴水的场所使用同步机。
15、采集数据时，严格按照仪器的操作规程进行操作，严禁非专业人员或专业人员的随意乱操作。
16、各类钻孔均应扫孔后方可进行测斜，且孔径不小于ф73mm，探管与钻杆连接短接要搭配，确保连接牢固，防止探管掉入孔内。
17、套管等良导体对探管方位角影响较大，为消除或减小测量误差，测斜时探管必须从超过套管2m后开始。
18、测量过程中不得关闭同步机。
19、井下测量完毕后，在井下将探管内数据传输入同步机后，方可关闭同步机和探管电源，并清查配备元件是否遗失，最后携带仪器升井。
钻孔井斜数据处理方法探讨
钻孔井斜数据处理⽅法探讨图1 井斜测量⽰意图钻孔井斜数据处理⽅法探讨苏现卫、许安鹏（⼭东煤⽥地质局数字测井站，⼭东泰安 271000）摘要：本⽂介绍了钻孔井斜、⽅位数据处理中的⼀个新的思路，即对于同⼀个测点多次测量数据进⾏⽮量平均，阐述了这种⽅法的必要性，给出了具体的计算⽅法。
关键词：倾⾓、⽅位、⽮量。
⼀、概述：在矿产资源勘探、⼯程勘探、地质灾害防治等过程中，⼀般情况下施⼯钻孔终孔以后都要进⾏综合地球物理测井，其中钻孔的倾⾓、⽅位也是必测项⽬之⼀，通常情况下由井斜仪器完成测量。
⽽像⾼标准井斜控制要求的特殊钻孔（如冻结钻、通风井、送料井等），对于钻孔井斜测量也是要求⾮常⾼的。
通常情况下不但要求测量点的间隔要⼩，重复测量的次数也很多，这样，同⼀个深度上有多个测量数据。
受测量条件、仪器稳定性等影响，同⼀个深度上的测量数据具有⼀定的偏差。
⽐如当顶⾓（<0.5°）很⼩时，仪器测量出来的⽅位⾓误差较⼤；⽽钻孔孔径的不规则对测量结果影响也很⼤，⽆论是顶⾓还是⽅位。
在计算钻孔的轨迹时，⼀般不对多次测量结果进⾏处理，⽽是使⽤最近⼀次测量的结果。
本⼈认为这种计算⽅法有⼀定的⽋缺，应当加以改进，因此提出使⽤⽮量平均的⽅法。
⼆、测量误差分析及处理除了井斜仪器本⾝的因素，使得仪器具有⼀定的测量误差（或者说具有⼀定的精度）外，在钻孔孔斜实际测量过程中，存在更多的⼲扰因素，本⼈认为⼤致有以下⼏种：第⼀⽅⾯来⾃组成测井仪器电⼦元器件和电路设计上的原因。
每种电⼦元器件都有⼀定的误差范围，由此组装在⼀起的整套电路⼯作起来也会出现⼀定的误差；电⼦线路中有放⼤、滤波、整形、积分、模数转换等等电路，它们在⼯作中提取、放⼤有⽤信号、压制⼲扰，不可避免的对有⽤信号也产⽣⼀定的抑制作⽤。
因此测井仪器本⾝就具有⼀定的测量误差，井斜仪也不例外。
第⼆⽅⾯来⾃钻孔，在钻进过程中难以保证井壁的完整与光滑。
⽐如井壁上存在不规则的凸起或者叫缩径，不管是地层的原因还是泥⽪（参见图1），都可能造成测斜仪器的偏离；⼜⽐如井壁上⾯存在不规则的凹进或者叫扩径，同样可以造成测斜仪器的偏离。
地测大队井下钻孔测斜管理办法
地测大队井下钻孔测斜管理办法根据龙控[2014]148号关于“龙煤矿业控股集团有限责任公司下发对煤矿瓦斯治理钻孔进行测斜规定的通知”，结合本矿具体情况制定地测大队井下钻孔测斜管理办法：一、测斜管理要求：1、预抽煤层瓦斯穿层钻孔要选择不少于10%的钻孔进行测斜，突出矿井石门揭煤预抽钻孔必须选择不少于15%的钻孔进行测斜。
2、突出矿井石门揭煤、控制煤层层位的所有前探地质钻孔必须全部进行测斜。
一般每25-35米测斜一次，钻孔的见煤点和终孔点各测斜一次。
3.顶板走向抽采钻孔，钻场第一个钻孔必须进行测斜，每个钻场应选取不少于2个钻孔进行测斜。
4.施工防灭火灌浆钻孔根据实际需要，矿自行安排钻孔测斜工作。
一般要选择不少于10%的钻孔进行测斜，处理火区或重大发火隐患的钻孔要选择不少于 30%的钻孔进行测斜，注浆孔每40-50米测斜一次，终孔点要进行测斜。
5.井下探放水钻孔第一个钻孔必须进行测斜，其他钻孔由矿总工程师确定，一般要选择不少于50%的钻孔进行测斜，原则上每40米测斜一次。
6.逢掘必探钻孔长度控制在120米范围内，每个循环至少要有50%的钻孔进行测斜。
7.各单位要根据钻孔测斜结果，及时优化钻孔参数，并进行纠偏，保证终孔位置达到设计要求。
8、由矿总工程师负组织安检部门、地测部门、通风部门、生产部门对钻孔测斜工作进行监督、检查及验收。
钻孔测斜工作资料和验收资料必须备案存档。
二、测斜组仪器及人员构成：1、测斜组需测斜仪4台（其中1台备用）。
2、测斜组8人，（一、二、三班各2人，2人替班和测斜报告的审批），三、施工程序：1、由通风区、掘进区、开拓区每月的月末向地测大队提报打钻计划。
2、由各施工单位提报由有工程师签字的测斜申请单，测斜组方可进行测斜。
3、钻孔测斜结束必须在24小时内提交测斜报告。
4、由施工单位负责运送测斜探管。
长距离钻孔测斜技术及应用
于整个钻杆 的前端 ， 推进 时应 轻推慢进 ， 同时严禁 旋 转， 避免损坏探杆或造成探杆脱落。 （ ３ ） 推进过程 中， 到达预定取样深度时 ， 暂停推进 使探 杆 稳定 ， 操作 同步 机尽 兴 取样 ， 完 成 取样 后 继续 推 进。１ ＃ ７ Ｌ 实 际孔 深 ９ ７ ． ５ ｍ， 测 斜 时按 照 每 ３ ｍ（ 即 ２根 １ ． ５ ｍ钻杆 ） 取 样一 次进行 测定 ， 预计 测点 ３ ５个 。 （ ４ ） 对１ ＃ 孔测 斜 时 ， 在 探杆 推 进到 ９ ４ ． ３ ｍ处， 接 近 实 际孔 深 ９ ７ ． ５ ｍ， 现 场发 现 有顶 钻 、 钻 杆来劲 的异 常情 况， 为避 免探 杆 抵 压 孔 底 残 渣 发 生 损 坏 ， 停止推进 ， 现 场 实 际取样 测点 ３ ３个 。 （ ５ ） 取出探杆后 ， 与同步机进行连接 ， 通过 同步、 通 信操作将探杆 内测斜数据传人同步机进行数据读取、 记录。现场对数据进行初步统计分析发现 ： 倾 角值显 逐 步增 大 的变化 趋势 ， 磁 方位 角 值前 ７个测 点 与 ２ ８号 测 点 变化异 常 、 其余数值在 ２ ５ ７左 右 浮动 。 根 据 现场 实际 情况确 定异 常磁 方位 角是 受 到 孔 口套 管 等磁 性材 料影响 ， 整体数据真实可靠 ， 测斜操作完成。 ３ 、 测斜 数 据分析 数据分析时首先对异常磁方位角进行校 正， 开孔 段１ 至７ 号测点按套管磁方位角 ２ ５ ７ 。 计算 ， ２ ８号测点 按２ ７号 、 ２ ９号测 点 磁 方 位 角平 均值 计 算 ， 再 利 用 程 序 （ Ｙ Ｈ Ｑ—Ｘ ． ｅ ｘ ｅ 》 进 行定 量 分 析， 最后 使用 制 图软件 ｛ Ｓ ｕ ｒ ｆ ｅ ｒ ８ 》 进行钻孔轨迹绘制 。数据分析结果为ｔ １ 社 孔 在９ ４ ． ３ ｍ处 方位 角为 Ｎ ２ ５ ２ ． Ｏ ｌ 。 、 倾 角 一３ ． ５ 。 ， 钻 孔剖 面 轨迹平滑下降 ， 与设计轨迹相 比逐渐偏高 ， 偏移量为垂 直方 向上偏 ２ ． ７ ２ ｍ、 水 平方 向左偏 ０ ． ２ ４ ｍ。
水平定向钻进的轨迹误差分析与优化
测距为 LC 每个钻
。
，，
E(X)
oXYZ，如图2所示。其中，N、D轴分别指向地磁 北极和重力方向， Z轴沿钻具轴线指向钻头前进方 向，X轴位于钻具横截面内指向钻头造斜方向，Y 轴与X、Z轴垂直 并构成右手正交坐标系。此时， 倾角为Z轴与竖直方向之间 的夹角，用。表示；方 位角为Z轴在水平面的投影Z f 与 正北方向之间的 夹角，用α 表示；工具面向角为X轴方向与OD-oZ 平面 的 夹角， 用＋表 示。角度 的 方 向都是按照 oXYZ坐标系右手系的方向为正l 9-IOJ 。
，，
，
B D（η
图1
均角全距法计算示意图
杆长度）。这个测段内的 基本参数可表示为 αAB, Xs= XA LcosBAs sin
+
N
BAs, Ys= YA十Lsin Zs= ZA +LcosBAscosαAB •
(1)
E
式(1）利用 了两测点问测段为直线且直线方向 以前后测点的平均方向为基准的假设，根据 这些要 素，可以逐点计算出轨迹上任 一点的空间坐标。工 程中多是通过三轴 的加速度计和磁场传感器分别测 量 重力场和地磁场，然后在建立 的参考坐标系和仪 器坐标系 （即传感器 的坐标系） 中通过坐标变换得到 公式 中各姿态角的值。 首先建立参考坐标系OEDN和 钻具坐标系 cosαsin 1>+ sin αsin Bcos 'P C
1
基本模型
地下导航的目的是要得到钻头前进的实际轨
迹，然后与设计轨迹进行比较，从而控制钻头下一 步 的钻进。 长距离水平定向钻进中 一 般是每钻进一个 钻杆长度后测量 一 次钻杆姿态，然后得到钻杆当前 坐标，通过插值拟合钻杆前进轨迹。 根据不同的拟 合算法得到的轨迹会有差别，最常用的是均角全距 法l 7J ，如图 1 所示 。
任楼煤矿钻孔测斜方法技术创新与研究
式中 ，ａ为真方向角，ｄ’为磁方向角， Ｅ ｗ ， 分别为东磁偏角和西磁偏角。 测 斜仪 ＹＨ Ｑ—Ｘ型全 方位钻 孔测 斜仪 １ 、测斜资料 处理 。当测量好深度 、倾 角、方位角 后 ，可按下列公式计算各测点的座标增量 。
电力与能源
任楼煤矿钻孔测斜方法技术创新与研 究
文／ 晶 李论 赵
摘 要 ：随 着煤矿钻探 工艺的提 高，钻孔 的质量至关重要 ，影响到地质资料 的可靠性和地 质储量的 圈定。在 软硬 岩层互层频繁的地质地层条件 ，容 易遣成孔斜现象 ，阻碍勘探 工作的顺利进行 。 关键 词 ：任 搂 煤 矿 ；钻探 ；钻 孔 弯 曲 。测 斜仪 中图分类号 ：Ｔ ６＋２ Ｄ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１ ０－９６ ２ １ ）０Ｏｃ一 １ ４ ｏ ０ ９ １６（ ０ ０ ２ （） ０９ 一 ｌ 任楼煤矿岩层相对简单，但软硬岩互层比较频繁 ，在 钻孔钻进 中极易促斜 ，造成钻孔弯曲，甚至造成钻孔报 废 。随着综采技术的推广和应用 ，对瓦斯抽放量和抽放 效率提出了更高的要求。为解决因钻孔弯曲等造成的 ， 达不到预抽 目的的问题 ，掌握钻孔弯 曲的原 因与趋势 ， 为矿井的钻孔设计和钻探技术的提高提供可靠的依据。 钻孑弯 曲的原因分析 Ｌ 钻孔弯曲的危害 ：在地质钻探中由于未能按预定 目 标穿过矿体或地质层位 ，就有可能歪曲矿体产状 、打丢 矿体、遗漏断层或改变勘探密度。从而影响对矿体的评 价、构造的判断和储量计算的精确程度。对于瓦斯孔则 可能达不到预抽 目的，必然要加大钻掘工程量，使工作 面准备时间长、采掘成本高 。钻孔弯曲的原 因分析 ： １ 岩石 的 各 向 异 性 。岩 层 复 杂 、岩 层 层 理 发 育 ， 、 在层理片理发育的岩石 中钻进时 ，钻孔朝着垂直于层理 面，片理面的方向弯曲；钻孔遇层角大于临界角值 ，钻 孔方位垂直于层面走 向时 ，倾角上漂而方位 角稳定 ；钻 孔方位与层理走向斜交时，既有倾角上漂又有方位角弯 曲，方位变化趋向于与层面走 向垂直 ；钻孔遇层角小于 临界值 ，则钻孔沿层面下滑 ，方位角变化不大。 ２ 、岩石的软硬互层。岩石软硬互层交替频繁 ，在钻 进中极易促斜 ，造成钻孔弯曲。当钻孔以锐 角穿过软硬 岩层界面时 ，从软岩进入硬岩时 ，由于软硬部分抗破碎 阻力 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 ，钻具轴线有偏离层面法线方向的趋势，但 由于上方较硬 ，限制了钻具的偏斜 ，结果是基本保持原 来 的方 向。 二 钻孔弯 曲防斜技术及孔内事故预防处理 ｌ 、钻孔 弯 曲防斜 技术 。 （）根 据钻 孔在 钻进 过程 中 １ 有偏向地层法线方向的这一弯曲规律 ，我们对钻孔方位 进行初级定向。 （）设计与施工钻孔时，要充分考虑地 ２ 质条件、钻孔深度、终孔直径 、钻进方法 、护孔措施和 设备情况 ，并合理选择开孔直径 、换径次数与深度 、套 管程序等 。 （）应根据钻孔设计深度、钻孔设计倾角、 ３ 岩层条件 、钻进方法 以及钻孔设计结构等 ，合理地选择 钻探设备。 （）设备安装、开孔、换径与钻进。 ４ ２ 、孔内事故预防及措施。通常深孔钻进 ，尤其是在 瓦斯富集的煤层中钻进 ，易发生塌孔、埋钻、卡钻、喷 孔等事故 ，同时诱发断钻杆事故。在钻进过程 中，对于 各种 孔内事故应以预防为主。 （ ）钻杆折断。在钻进 １ 过程 中如果发生钻杆折断事故 ，可采用公锥进行打捞。 （）卡钻事故。由于煤层松散、瓦斯富集极易造成卡埋 ２ 钻事故。 （）掉钻事故 。发生掉钻时先可试着对接 ，如 ３ 果对接不上可改用丝锥打捞 ，方法和断钻杆事故处理方 法相同。 （）喷孔 。对于高瓦斯矿区，喷孔现象时有发 ４
测斜仪校准方法及校准结果确认的探讨
测斜仪校准方法及校准结果确认的探讨发布时间：2021-09-07T15:40:59.305Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：赵禹晴1 李妍2通讯作者周振杰3[导读] 摘要：测斜仪是监测工程变形的有效仪器之一，计量机构按照计量技术规范对测斜仪进行检定或校准，但是检测公司大多数按照施工规范对测斜仪校准结果进行确认。
1.2.3交通运输部天津水运工程科学研究院天津市 300000摘要：测斜仪是监测工程变形的有效仪器之一，计量机构按照计量技术规范对测斜仪进行检定或校准，但是检测公司大多数按照施工规范对测斜仪校准结果进行确认。
由于计量技术规范与施工规范对测斜仪要求参数的不一致，给检测公司设备管理员进行证书确认带来极大困扰。
本文通过论述测斜仪的原理特性及用途，列举1种常见工作器具输出的数据进行举例确认。
关键词：计量；测斜仪；数显分度头；校准方法1、引言测斜仪作为一种测定钻孔倾角和方位角的原位监测仪器，被广泛应用于于土石坝、堤防等工程的土体内部水平位移观测。
测斜仪作为工程检测常用设备，是交通部等行业检测机构申请资质必备的检测设备，根据资质考核要求，测斜仪需要定期计量以保证工程检测数据的可靠性。
当前国内关于测斜仪计量的技术依据有《JJG（交通）038-2004 水运工程伺服式测斜仪》和《JJF 1550-2015 钻孔测斜仪校准规范》。
测斜仪探头输出为电信号，经过主机软件分析处理后输出类型有电压、角度、无量纲以及位移。
其中，《JJG（交通）038-2004 水运工程伺服式测斜仪》发布已有十几年，按照规程要求仅对输出信号为电压的测斜仪进行计量检定，检定参数为分辨力、滞后、重复性、线性度以及综合误差。
该规程更适用于单独检测斜仪探头，不太适用于主机和测斜仪探头一起检。
《JJF 1550-2015 钻孔测斜仪校准规范》也适用于输出信号为电压的测量仪进行计量校准，校准参数为灵敏度、示值误差、示值飘移和绝缘电阻，但是由于校准规范校准步骤中有角度与输出信号有换算公式，因此该校准规范适用于所有输出类型的测斜仪。
钻孔测斜_防斜和纠_造_斜系统
*原地矿部地勘高新技术项目“5000m 钻探工程技术方案研究”中的专题“深孔硬岩钻进用钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统”的内容之一。
项目编号:9505501-6。
课题研究于1997年1月开始,同年12月通过评审。
樊腊生:男,1964年生,原地矿部探矿工艺研究所高级工程师;1986年毕业于成都地质学院探矿工程系;现从事钻孔防斜、测斜的研究工作。
地址:610081成都市西北桥。
江天寿:原地矿部探矿工艺研究所教授级高级工程师。
钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统*樊腊生 江天寿摘 要 收集和总结了主要科学钻探项目和结晶岩深孔取心钻探项目采用的钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统。
关键词 科学钻探 深孔 测斜 防斜 纠(造)斜Deviation Surveying ,Preventing and Controlling Systems /Fan L asheng ,J iang T ianshou (Inst itute of Ex plor ation T echnolog y,Cheng du,610081)Abstract V ar io us devia tion surv eying ,pr eventing and co ntr o lling sy stems used for continental scien-tific dr illing and deep ho le drilling in cry st alline r ock are co llected and summed.Key words scient ific dr illing,deep ho le,bo re-hole surv eying ,deviatio n contr ol,ho le str aig ht ening (deflect ing)1 钻孔防斜系统钻孔弯曲的原因是多方面的,其中地层因素、下部钻具组合的特性及钻压是影响孔斜的3个基本因素。
钻孔测斜_防斜和纠_造_斜系统
*原地矿部地勘高新技术项目“5000m 钻探工程技术方案研究”中的专题“深孔硬岩钻进用钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统”的内容之一。
项目编号:9505501-6。
课题研究于1997年1月开始,同年12月通过评审。
樊腊生:男,1964年生,原地矿部探矿工艺研究所高级工程师;1986年毕业于成都地质学院探矿工程系;现从事钻孔防斜、测斜的研究工作。
地址:610081成都市西北桥。
江天寿:原地矿部探矿工艺研究所教授级高级工程师。
钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统*樊腊生 江天寿摘 要 收集和总结了主要科学钻探项目和结晶岩深孔取心钻探项目采用的钻孔测斜、防斜和纠(造)斜系统。
关键词 科学钻探 深孔 测斜 防斜 纠(造)斜Deviation Surveying ,Preventing and Controlling Systems /Fan L asheng ,J iang T ianshou (Inst itute of Ex plor ation T echnolog y,Cheng du,610081)Abstract V ar io us devia tion surv eying ,pr eventing and co ntr o lling sy stems used for continental scien-tific dr illing and deep ho le drilling in cry st alline r ock are co llected and summed.Key words scient ific dr illing,deep ho le,bo re-hole surv eying ,deviatio n contr ol,ho le str aig ht ening (deflect ing)1 钻孔防斜系统钻孔弯曲的原因是多方面的,其中地层因素、下部钻具组合的特性及钻压是影响孔斜的3个基本因素。
基坑测斜数据分析
使探头上 的导 向滚轮 卡在测 斜管 内壁的 导槽 中，沿槽 滚动 ，活 动
ｃ．测斜管的绑扎定 位必须 牢 固可靠 ，以免浇筑 混凝 土时 ，使
式探头可连续地测 定沿测 斜管整个 深度 的水平 位移 变化 。由于 其发生上浮或侧 向移动 ，影 响测 试数据的准确性 。当测斜管较长
测斜仪测得的是两对滚轮之间的相对位移 ，所 以必须 选择测斜 管 时 ，还要注意避免测斜 管 自身的轴 向旋转 ，以保证测 出的 数据真
管不 同深度的绝对水平位移。
体步骤如下 ：
当测斜管埋设 足够 深时 ，管底 可 以认 为是位 移小动 点 ，管 口
ａ．钻孔在围护结构的混凝土达到一定 强度后进 行 ，在 紧靠所
的水平位移值就是各分段位移增 量的总和 ，即式（１）：
需监测 的桩体 （墙体 ）后 的土层 中 ，用小 型钻机钻孔 ，孔 深不小 于
ａ．进 行测 斜管管段 连接 ，必须将上 、下管段 的滑槽相互对 准 ，
向
注 ：△ 为与相邻点 比较 ，该点产生 的位移量 ；∑ＡＸ为该点与 基准线总的位移量江 为测斜标距 ，取 ５００ 圈 １ 测斜仪测量原理
使测斜仪 的探头在 管 内平 滑运行 。为 了防止泥浆从 缝隙 中渗入 管 内 ，接头处应进行密封处 理 ，涂上柔 性密封 材料 （中性 玻璃胶 ） 并贴上密封条 。
嚼息
ｌ
数 ，故对测斜管的接 口位置应 精确计 算 ，避免接 口设在探 头滑轮 停 留 处 。
／
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
３
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２
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１
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１．３ 监 测 点 的 布 设 １）测 斜管 埋设在构成 围护 的桩体 或墙体之中 ，当围护结构施
《钻井井斜控制》课件
钻井井斜控制方法
1
钻杆控制方法
2
利用装有测斜器或传感器的钻杆，实
现钻井井斜的测量和控制。
3
其他控制方法
4
利用钻井参数监测和智能控制系统， 或者利用地震勘探数据等实现对钻井
井斜的控制。
钻头控制方法
利用不同的钻头类型，实现钻头的定 向控制。
循环泥浆密度控制方法
通过调整泥浆的密度，达到对井斜度 的控制。
其他控制方法
1
钻井参数监测系统
通过监测钻井参数，例如转速、钻压等，来实现对井斜度的控制。
2
智能控制系统
利用人工智能技术，综合不同传感器的数据，对钻井井斜度进行精确控制。
3
地震勘探数据应用
以地震勘探的数据为依据，结合数据处理技术和钻井工程的实际需要，实现井斜 度的精确控制。
应用案例
XXX油田钻井井斜控制实现过程
通过测量不同介质间的 电阻率，按照一定的算 法计算出井斜度变化， 并进行相应的控制。
光学测量钻杆可以利用 激光作为传输介质进行 测量，测量出井斜度、 方位角、地磁方位角等 信息。
循环泥浆密度控制方法
影响密度的因素
• 钻头进出孔洞的速度 • 泥浆中钻井液的类型、
种类和性质 • 钻井过程中出现的钻
井事故等
通过钻杆、钻头控制等方式，结合密度计监测、智能控制等技术手段，实现对钻井井斜的控 制。
XX公司井斜控制方案研发实践
根据实际钻井工程的需要，研发出一系列钻井井斜控制方案，并进行实地实践，成功实现了 钻井井斜的控制。
总结
通过本次《钻井井斜控制》PPT课件，大家了解到了钻井井斜度的定义、控制 方法和应用案例等方面知识。希望本次课件能够为大家在钻井井斜控制方面 提供参考和帮助。
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。
钻孔偏斜分析
钻孔偏斜分析(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除钻孔偏斜分析在水文地质勘探的钻孔工程中，由于钻机安装不正，施工不当，软硬岩层相间及岩层倾斜等原因，往往导致钻孔发生偏斜，影响成井工艺。
由于钻孔偏斜可能造成矿体打丢、打薄或打厚，达不到预期的地质勘探目的，甚至造成钻孔报废，浪费大量人力物力，因此需要随时控制钻孔在空间位置的变化，预防和纠正钻孔的偏斜。
一、钻孔偏斜概念分析钻孔的施工过程中的实际空间位置偏离设计空间位置，即偏离设计轴线，称之为钻孔偏斜或孔斜。
钻孔空间形态三要素：钻孔深度、钻孔的顶角（或倾角）及钻孔方位角决定了钻孔在地下空间的位置，这三个因素称钻孔空间形态三要素。
孔斜的条件：钻孔发生偏斜的根本原因是粗径钻具在孔内歪倒，其轴线偏离钻孔轴线。
而能使其歪倒的条件主要是：孔壁间隙大，为它提供空间条件；同时还要有倾倒力矩为它提供歪倒动力，再就是一个固定的歪倒方向。
二、钻孔发生偏斜的原因第一个方面原因：地质因素，一是岩石的各向异性在钻头处产生歪倒力矩使粗径钻具倾斜而导致孔斜；二是钻进软硬夹层时，钻头处产生钻压差或钻头沿岩石节理面滑移；三是钻进中遇到溶洞或大裂隙；四是在卵砾石层中钻进。
第二个方面是钻进工艺及操作方面的原因：换径不带导向或粗径钻具本身就弯曲；冲洗液量大冲刷孔壁使孔壁间隙过大，造成粗径钻具或岩心管与钻孔轴线产生偏斜角；采用的钻压过大与转速过快，钻杆柱受轴心压力及回转的影响而呈挠曲状态影响了钻具的稳定性，促使粗径钻具歪倒。
第三个方面的原因是：设备安装时不合乎要求，主要表现在基台不稳固或发生偏斜；开孔时没有校正钻机的顶角和方位角，致使开孔即发生偏斜；另外钻机立轴过度磨损旷动太大也是一个因素。
三、钻进过程中岩层分布与钻杆受力分析钻进过程中，如果不考虑控制方向的问题随意钻进，从力学的角度分析，钻头肯定会避开较硬的岩层，朝着钻头周围岩层最软弱的方向推进，从而造成钻孔倾斜。
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钻孔测斜与测斜数据的鉴别及优化读者对象：地质、探矿技术人员完稿时间：2007年8月18日提示：钻孔弯曲，即钻孔在施工过程中顶角与方位角的变化，具有一定的规律性。
下入钻孔测斜的仪器需要校正、监测。
作为钻孔编录的地质人员和技术负责人，在你看到施工单位提供的测斜数据时，你是否能够及时鉴别这些数据的真实性和可靠性这份技术指导材料希望能对你有所启发，有所帮助，并使你的鉴别能力不断在实践中得到提高。
一、目前存在的问题从收回的完工《钻孔技术文件》中发现，在机械岩心钻探工程钻孔的六项质量指标中，钻孔弯曲度的测量指标，质量矛盾比较突出，存在的主要问题大体如下：1．测斜仪无人校正不校正，则不了解仪器的灵活性、可靠性和仪器本身存在的误差。
虽然仪器在出厂时进行过校正，并标有经校正后的误差，但在使用过程中也必须校正。
甚至说有的新仪器下孔使用不久，就可能产生新的误差。
更何况目前的仪器下孔使用多次、几个钻孔，甚至几个月，一年也不校正一次。
2．孔内只下一个仪器一个仪器，不能实现仪器之间的相互对比、监测，更不能实现同类仪器在允许误差范围内取平均值。
所以，仪器所提供的数据是否准确，令人可疑。
3．顶角和方位角不符合钻孔自然弯曲规律从收回的钻孔资料表明：部分钻孔测斜资料，不符合钻孔的自然弯曲规律，也不符合仪器本身所存在的精度与误差应显示的规律。
4．无超差钻孔多个矿区、数十个钻孔，甚至千米孔，孔孔不超差，当然是件好事。
但是，考虑到地层本身的导斜因素，技术工艺因素，综合分析，资料的真实性值得质疑。
5．斜孔钻孔方位角测斜数据和设计参数完全一致设计钻孔方位角85°，几百米的钻孔，50米测斜一次，测得的数据也一直是85°，一度不差，实属罕见。
就是经过校正的仪器，也存在精度误差，不可能一度不差。
6．测斜资料的填写与整理也存在问题如：某矿区某孔，终孔孔深米，全孔测斜7次，测斜结果如下： 2 测量孔深倾角 90° 90° 89° 89° 88°87° 87°方位角 340° 340° 340° 340° 340° 340° 340°该孔资料存在的问题为：（1）倾角90°不会有方位角，仪器磁针停在某一位置，并不是钻孔的方位，前两个测点，资料中填340°，无实际意义；（2）顶角不大于1°，不提供方位角。
因为磁针式测斜仪（如：XJL-42型）本身的测量精度，顶角为1°。
即所测顶角为1°时，很可能实际为0°，所以当顶角在≤1°，没必要提供方位角。
该孔的前4个测点，顶角均≤1°，可资料中均把方位角填为340°，没必要。
（3）该孔5、6、7三个测点，方位角均为340°，也不够正常，因磁针式测斜仪自身的方位角精度在2－4°之间。
即便是340°，读数可能是336°或344°，不可能1°不差。
全孔方位角都是340°，此资料则缺乏真实性。
°也是方位角有的钻孔，顶角为0°时，资料中方位角也填0°。
可能填写者的意思知道无方位角，但不知道0°也是方位角。
8.方位角多孔一个值某矿区施工7个钻孔，其中∶三个钻孔的方位角都是190°，两个钻孔的方位角都是210°，是巧合还是造假9.多点方位角一个值某矿区斜孔，设计方位角85°，设计倾角80°，终孔孔深,共测斜23次。
前6个测点方位角都是81°，倾角都是°; 7～23个测点(至终孔),方位角全是85°，倾角全是80°。
该孔资料说明什么：（1）如果资料真实，说明开孔安装时就出现错误。
为什么不按设计方位角85°，倾角80°安装（2）多个测点方位角、倾角都是一个值，可信度低，不真实。
（3）不符合钻孔自然造斜规律。
总而言之，问题多多。
需要规范，需要提高施工人员的素质，需要提高钻孔地质编录人员对测斜资料的鉴别能力和监督水平。
二.应当如何测斜1．仪器的解读ＸJL－42型，即：Ｘ－小口径，J－金刚石钻孔用，L－罗盘磁针式测斜仪，42－仪器外径42ｍｍ。
该仪器可测方位角，也可测顶角，是目前小口径钻孔常用的测斜仪。
3 XJD－42型，即：X－小口径，J－金刚石钻孔用，D－定盘测斜仪，42－仪器外径为42ｍｍ。
该仪器专测钻孔顶角，精度较高。
因不能测方位角，近年很少采用。
2．严格的要求（1）如从严要求，一次应下孔4只仪器：即：两只XJL－42型和两只XJD－42型。
原地矿部勘查技术司，曾向全国推广此测斜方法。
因为，这样可以实现两只同类仪器之间的相互监测：即，两只同类仪器测得的误差，在仪器本身精度范围内，可取平均值。
如，两只XJD－42型，所测顶角相差1°，可取平均值；两只XJL－42型，所测方位角相差2－4°，可取平均值。
如果，两只同类仪器所测误差，超过仪器本身精度值，甚至差别较大，则不能取平均值，说明其中一只仪器或两只仪器需要校正或修理。
应在校正或修理后，在该测点重测。
为实现一次下孔4只仪器，厂家配有专供安放4只仪器的测筒。
（2）一次下孔两只仪器即：同时下孔两只XJL－42型磁针式测斜仪，也可实现同类仪器之间的相互监测。
所测数据在不超过仪器本身精度误差的前提下，取平均值。
（3）一次下孔一只仪器即：仅下孔一只XJL－42型磁针式测斜仪（目前多数施工单位均采用这一测斜方法）。
在这种情况下，如何严格要求： A.要求仪器校正下孔仪器，要求经常校正，认为灵活、可靠，方可下孔使用。
仪器箱内应有校正记录单，注明校正误差值、校正时间。
每次下孔测斜时，所测资料应在＋或－去误差值后，作为正规资料填入《钻探班报表》和《钻孔弯曲度测量记录表》。
B.现场监督检查未经校正的仪器，应加强现场监督检查，地质编录人员要经常抽检（检查仪器的灵活性、下孔前仪器定了多长时间、测斜后仪器提出时检查仪器顶卡是否顶死、读数是否符合钻孔弯曲规律）。
C.要求重新测斜在测斜数据无规律或忽大忽小时，可要求第二次在同一孔深重测。
若两次测斜数据差别较大，应要求对仪器进行校正或修理。
D.进行测点抽检现场地质编录人员，应有意思地进行测点抽检。
300－500米的钻孔，抽检2－3个测点；500－1000米的钻孔，抽检4－6个测点；不足300米的钻孔抽检1个测点。
这不但必要，也是必须行使的监督职权。
E.终孔要求复测若在施工过程中未抽检，可在终孔后按孔深不同复测2－3个或4－6个测点。
复测时，地质编录人员必须在现场监督。
复测后的数据若与原提供的资料比较吻合，则可信之；与原资料差别较大时，则应要求将仪器校正后，全孔复测，以复测值作为正规资料。
F.资料签字齐全《钻孔弯曲度测量记录表》为《钻孔技术文件》之一，表中要求机长和地质编录员都要签字。
签字，意味着“认可”，也是责任。
3．测斜仪的校正（1）校正台的用途测斜仪校正，是在校正台上进行的。
目前，很多施工单位不具备这一条件。
在校正台上，可校正方位角，也可校正顶角的精度。
经校正后，方位角或顶角在允许误差范围内，仪器可继续使用；经校正，误差值过大，超过允许精度，应对仪器修理或更换配件后，再经校正，方可使用。
（2）校正台的型号目前，我国生产的校正台，为JJG－1型或JYG－1型，原上海地质仪器厂和辽宁营口冶金机械厂生产。
（3）校正的前提由于仪器在下孔过程中，总要受到一定程度的震动，或密封不严进水，仪器机械部分、磁针、顶卡等，均可能发生机械故障，影响仪器的灵活性和精度，所以必须经常校正。
至少使用5－10个测点，或1－2个钻孔，也要校正一次。
否则，测得的数据可信度就很差。
（4）校正台的配备开动多台钻机的地勘单位，甚至开动多台钻机的矿区，专业地质调查队(院)，均应配备校正台。
或用于自己校正，或用于检查监督。
应有专业技术人员负责校正和修理工作。
（5）目前的现状目前，这项技术工作已经被人忽略，很少有地勘单位配备校正台。
原因很清楚：由于地勘单位的体制原因，无专门的监理公司和监理人员从事机械岩心钻探工程质量的监理工作。
不像其他建设工程（铁路、公路、水利、建筑等工程），有专门的监理公司对施工中的工程质量进行质量监督。
未形成真正的市场机制，可能有的钻孔未测斜也提供了测斜资料。
（6）“土法”校正这里提出“土法”校正，是针对目前的现状和野外条件而言，在野外无校正台的情况下：一方面，为野外地质技术人员提供一个鉴别测斜仪灵活性、可靠性和误差的方法；另一方面，也为野外施工钻机提供一个简易校正测斜仪的方法。
A.“土法”校正的工具：罗盘、量角器、办公桌。
5 B.“土法”校正的方法：先在测斜仪上划一条垂直底面的母线，再将仪器用木板或书本垫不大于10°的倾斜度（垫时应注意母线放在仪器正上方），将仪器定15－20分钟即可。
20分钟后，仪器的顶卡已经顶死，即可读数。
在读数之前，先至上而下沿母线向桌面的延伸方向，用罗盘测量方位角。
再用量角器测量母线与垂线的夹角，即顶角。
所测量结果与从仪器上读得的方位角、顶角对比，视以下三种情况处理：第一种，校正结果在仪器精度误差范围内（顶角误差在1°之内，方位角误差在2－4º之内）。
说明仪器较准，可以继续使用，使用中注意消除误差值即可。
第二种，校正结果误差值稍大，经修理、校正后仍可继续使用。
第三种，校正结果误差值较大，经修理、校正后仍无大的改变，应更换某些易损配件，经校正后使用，或更换新测斜仪。
三．测斜数据的鉴别1．应略知钻孔的自然弯曲规律钻孔的弯曲，于地层因素、工艺因素、操作因素有密切关系，自然弯曲规律仅指地层引起的弯曲规律：（1）钻孔顶角的自然弯曲规律 A. 设计钻孔方向或已钻成的钻孔方向，与岩层产状（倾向）方向相反的斜孔，钻孔顶角会增大或上漂，俗称顶层斜。
B.设计钻孔方向顺着岩层产状（倾向）方向的斜孔，钻孔顶角同样会增大或上漂，俗称顺层斜。
C.垂直钻孔在穿越岩层时，遇层角为锐角（10°＜γ＜90°），钻孔顶角同样会增大或上漂，俗称顶层斜。
D.设计的钻孔方向与岩层的遇层角为锐角，但γ﹤10°-15°，顺着岩层产状的斜孔，可能产生两种情况： a.可能会沿着岩层接触面钻进，称顺层斜； b.起初减少顶角的弯曲，当钻孔轴线经过铅垂线位置后，顶角向着方位相反的方向偏斜，使顶角继续增大，即变为顶层斜。
E.设计钻孔方向实际与岩层层面、片理平行，或遇层角小于5-10°的钻孔，会沿层面下滑。