八章钻孔弯曲与定向钻进

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八章钻孔弯曲与定向钻进
第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律 2、钻探技术上的原因
钻探技术上原因主要指钻塔、钻机安装不合格，立轴角度不 符合设计要求，天轮，立轴、孔口三者不在同一中心线上。 或使用弯曲钻具，钻具组合垂直性、稳定性差，粗径钻具短， 导向性差。加重钻具数量不够，钻头使用不当等原因使钻孔 发生偏斜。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第一节 钻孔弯曲与定向钻进的概念
钻孔弯曲给地质成果和钻探施工都会带来不良后果。
对于地质成果来说，由于未按预定目标点穿过矿体或其他 地质层位，就有可能歪曲矿体产状、打丢矿体、遗漏断层 或改变勘探网度，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。
顶角（θ）钻孔轨迹某点切线 与铅垂线之间的夹角。
方位角（α）钻孔轨迹某点切 线在水平面上的投影与真北方 向夹角，按顺时针方向计。
孔深，孔口到钻孔轨迹上某
点的钻孔轴线长度。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第二节 钻孔空间位置要素
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，X轴取正北，Y轴取正 东，Z轴铅垂向下。轨迹上的空间坐标计算如下：
5）软、硬岩层换层时， 钻孔的顶角和方位角易发 生变化。当钻头由软岩层 进入硬岩层时，如钻孔轴 线与岩层层面夹角小于 30°，则钻孔易顺岩层倾 斜方向弯曲
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律 1、地质方面
5）软、硬岩层换层时， 钻孔的顶角和方位角易发 生变化。当钻头由硬岩层 进入软岩层时，钻孔向硬 岩层倾斜方向弯曲，但弯 曲不大
第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第一节 钻孔弯曲与定向钻进的概念
在钻探工作中，为了达到一定的地质目标，必须根据地质 要求和施工条件，合理设计钻孔轨迹（即孔身在地下空间延 伸的路径）。但是，在施工过程中，由于种种因素的影响， 实际的钻孔轨迹往往偏离设计的钻孔轨迹。这种现象称为钻 孔偏斜或钻孔弯曲。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第二节 钻孔空间位置要素
式中：x0,y0,z0 ——孔口坐标； xA, yA, zA——钻孔轴线上点A的坐标； θ——开孔顶角；
α——开孔方位角；
LA——孔口至测点钻孔轴线的长度。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律 钻孔弯曲的原因可分为地质、技术和工艺3个方面。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第二节 钻孔空间位置要素
钻孔在空间的轨迹基本要
素是顶角、方位角和孔深。
如图所示，在三维坐标系
中原点O代表开孔点，x
轴代表南北方向，y轴代
表东西方向，z轴代表向
下方向。OABC是钻孔的
空间轨迹。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第二节 钻孔空间位置要素 其基本要素为：
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律
钻孔偏斜的危害性 ①降低钻探效率
在钻探过程中，由于孔斜，常常使钻具不能快速回转，钻 具压力不能有效地传递到孔底，而消耗在弯曲的钻具和歪 斜的孔壁上。孔斜给升降钻具带来困难，同时也增加了非 钻进时间。从而大大地降低了钻探效率。
第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律 1、地质方面
5）软、硬岩层换层时， 钻孔的顶角和方位角易发 生变化。当钻头由软岩层 进入硬岩层时，如钻孔轴 线与岩层层面夹角大于 30°，钻孔向垂直于岩层 倾斜方向弯曲。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律 1、地质方面
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第一节 钻孔弯曲与定向钻进的概念 钻孔弯曲给地质成果和钻探施工都会带来不良后果。
对于钻探施工来说，由于孔身偏斜或过分弯曲，钻具在孔内 弯曲变形严重，钻具与孔壁摩擦阻力增加，必然导致钻杆磨 损加剧，钻杆折断事故增多，升降钻具困难，钻进功耗增加 和钻进速度下降。
钻孔在软硬互层的倾斜岩层中钻进时，因钻头在同一个接触 面上，有不同可钻性的岩石存在，由于钻进时压力和速度的 不同，使钻头的钻进方向发生改变而造成钻孔偏斜。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律 1、地质方面
1）钻头在松软地层中遇到 大砾石时，钻孔易沿砾石 斜面弯曲
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 ຫໍສະໝຸດ Baidu三节 钻孔弯曲的原因和规律 1、地质方面
2）钻孔遇到裂隙，而裂隙 方向与钻孔方向相近时， 钻孔沿裂隙方向弯曲
3）钻孔遇溶洞或老窿时易发生 弯曲。 4）断层、节理发育，岩脉穿插 多的地方钻孔易偏斜，且递增幅 度大。
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钻孔弯曲超过允许范围而达不到地质目的时，则需要纠斜或 重新钻孔。这就要耗费大量人力、物力和时间，增加经费开 支，延误工期，推迟地质勘探进度。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第一节 钻孔弯曲与定向钻进的概念
钻探生产实践表明，绝大多数钻孔都有不同程度的弯曲。但 是应当采用一切可能的措施，把钻孔弯曲程度控制在允许的 范围之内。现行规范规定，钻孔顶角最大允许弯曲度是：垂 直孔不超过2°/100m，倾斜孔不超过3°/100m，随着钻孔加 深允许递增计算。钻孔方位角最大允许弯曲度，则可根据孔 深和矿床类型等情况具体确定。
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第八章 钻孔弯曲与定向钻进 第三节 钻孔弯曲的原因和规律 3、钻探操作上的原因
主要指操作不一致，给压不均匀，忽大忽小。遇有变层， 如由软变硬时，没有及时采取减压钻进，如由硬变软时， 没有及时提动钻具，采取重新扫孔钻进。钻机转速选用不 当，给水量掌握不好以及钢粒钻进时投砂量不合理等。