定向钻进原理与应用-200904
定向钻孔的原理
定向钻孔的原理
定向钻孔是一种通过钻机控制钻孔方向和轨迹的技术。
其原理是利用方向导向系统控制钻杆的姿态,使钻头沿着预定的路径钻进地下。
具体原理如下:
1. 方向导向系统:钻杆底部装有方向导向传感器,通过测量地磁场或者地震波信号,可以确定钻杆的真实方向和位置。
2. 钻杆姿态控制:通过调整钻杆的角度和方向,可以改变钻头的钻进方向。
钻杆的姿态可以通过液压或电动控制实现。
3. 位移控制:通过计算和控制钻进速度和位移,可以实现沿着预定路径持续钻进。
钻机操作员根据钻井现场情况和地质数据,调整钻进参数。
4. 实时监测:定向钻孔过程中,会实时监测钻进数据和方向传感器数据,以确保钻孔的准确性和安全性。
监测数据可以反馈给操作员,及时调整钻井策略。
总之,定向钻孔的原理是通过方向导向系统、钻杆姿态控制、位移控制和实时监测等技术手段,实现钻头沿着预定路径钻进地下。
这项技术在油气勘探、地质勘测和地下工程等领域有广泛应用。
水平定向钻的工作原理
水平定向钻的工作原理
水平定向钻的工作原理是利用钻杆的推力和转动力来进行水平钻进作业。
具体工作原理如下:
1. 钻头:水平定向钻中使用的钻头通常是特殊设计的钻头,具有较强的切削和穿透能力。
钻头通常由硬质合金和钢制成,具有耐磨、耐高温等特性。
2. 钻杆:钻杆是将钻头连接到钻孔设备的关键组件。
钻杆通常由钢材制成,具有足够的强度和刚度来传递旋转动力和推进力。
3. 推力和转动力:水平定向钻中,钻杆通过旋转和推进来实现钻进作业。
推力是通过钻杆向前推进,将钻头推入岩石或土壤中。
转动力是通过钻杆的旋转,使钻头的钻具部分转动起来,以切削和破碎地层。
4. 钻进过程:在水平定向钻中,首先进行垂直段的钻井,将钻孔从地面向下钻取到目标深度。
然后,通过将钻头从垂直位置转向水平位置,开始钻进水平段。
在水平段钻进的过程中,钻头持续旋转和推进,维持一定的进钻速度。
同时,钻进过程中会不断循环注入钻井液,以冷却钻头、冲洗碎屑和提供润滑。
5. 钻进控制:水平定向钻的钻进过程需要精确控制。
通常使用测角仪和测深仪等工具来测量钻杆的方位和倾角,实时进行钻进方向、深度和位置的调整,以保持钻孔的准确性和稳定性。
综上所述,水平定向钻的工作原理就是通过钻杆的推力和转动力,使钻头旋转和推进,实现水平段的钻进作业。
这种方法适用于需要在地下水平方向上进行钻孔的地质勘探、石油开采、基础工程建设等领域。
定向钻进原理与应用-200904
煤炭科学研究总院西安研究院
第二节 受控定向钻进应用
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
4、避开地表障碍物。勘探和开发障碍物下方的油气田。 5、纠正已斜的井眼或绕过井内堕落物而进行侧钻。(g) 6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。含油构造有时与盐丘构造共 生,部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面,直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻 井液漏失和腐蚀等问题(d)。
2020/12/27
煤炭科学研究总院西安研究院
第二节 受控定向钻进应用
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
2)煤层硬度系数小于1,煤质松软,在煤层中难以成孔,采用梳状 钻孔进行瓦斯抽放。
梳状钻孔技术是通过在目标煤层上(下)较稳定岩层施工水平长钻 孔,并进行分支穿入煤层实现难成孔软煤层的瓦斯有效长期抽采。
为了控制定向井轴线到达预定目标时偏离不大,在定向井设计时,对 预定目标事先规定了一定的范围,该范围是井孔轴线到达预定目标时的允 许偏差区域,称为靶区。
靶区的形状和大小可以是以靶点为圆心的一定半径的圆或圆筒,也可 以是以靶点为中心,离靶心一定偏线距和沿线距的距形或正方形。目的层 急倾时,靶区还可给定在垂直面或目的层倾斜面上。
Deflection&Logging
1)单底定向井(孔)。只有一个主干井眼的定向井。
2)多底定向井(孔)。主干井(首先完成的钻井)钻进后,再从主干 井内开出其他分支井的定向井。它又分一级和多级分支定向井。
2020/12/27
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第二节 受控定向钻进应用
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
一、地质因素:主要是钻进地层的硬度及结构构造。
定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用
定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用摘要:近年来,我国对煤矿资源的需求不断增加,煤矿地质防治水工作也越来越受到重视。
在开采煤炭资源时,各类水害的干扰,严重影响采煤作业的安全性及效率,甚至有引发安全事故的可能性。
运用定向钻进技术,用多分支开孔的方式,控制好探查的精度和轨迹,防止煤矿开采受到水害的影响。
本文首先对定向钻进技术概述,其次探讨定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用,期望能推动我国煤矿行业的技术革新,提升整体监督、管理、生产水平。
关键词:定向钻进技术;地质防治水;煤矿引言相比其他钻进技术,定向钻进可精确控制钻孔轨迹沿设计方向钻进,且钻进深度和施工效率均优势明显,在井下地质勘探、注浆指导和瓦斯抽放等领域内得到广泛应用,成为各大矿区开展地质工作不可或缺的技术手段。
随钻测量及定向钻进是近年来普遍推广的一项技术,随钻测量可以实时反馈钻孔信息,钻孔精度高,一次探放距离远,钻孔轨迹区域可控,能够有效减少探查时间,提高探、掘作业工作效率。
可见,运用定向长钻孔技术进行灰岩水治理试验很有必要,能够进一步提升矿井安全保障水平。
1.定向钻井技术概述定向钻进技术是一种新型的地质勘探工程技术,需要与先进的钻探设备、测量仪器等协同配合,通过钻孔连接水源,实现水文地质勘探和地下水治理,其被广泛应用于煤矿地质防治水、城市地下管网建设、隧道工程、海洋资源勘探等领域。
传统的地下水勘探方式大多依靠井筒,而井筒受到地形地貌的影响,有时难以探测到关键的水文地质信息,难以有效地治理地下水。
而定向钻进技术则可以不受井筒限制,能够钻进任何角度和深度的地层,获取更准确和全面的水文地质信息,可以实现对井下地质的三维探测和监测。
定向钻进技术的工作原理是通过在井下钻孔的过程中,利用特殊的钻头和导向装置控制钻孔方向,以实现在煤层或者围岩中的水源位置定位和地下水源治理。
钻孔可以按照预先设计的路线,经过复杂的计算机模拟和精细测量,达到规定的坐标、深度和方向,以及精度和稳定性要求。
定向钻机工作原理
定向钻机工作原理
定向钻机是一种用于在地下进行定向钻探的工具,它可以在地下进行水平、垂直或特定角度的钻探,广泛应用于石油、天然气、地质勘探等领域。
定向钻机的工作原理主要包括钻头转动、钻柱推进和定向控制三个方面。
首先,定向钻机的钻头转动是实现钻探的关键步骤。
钻头通常由钻头体和切削结构组成,钻头体连接在钻柱的下端,而切削结构则负责在地下进行切削作业。
钻头转动是通过顶部的旋转机构传递动力,使钻头在地下进行旋转切削,以便实现地层的穿透和取芯。
同时,钻头的转速和切削结构的设计对于钻探效果和钻头的寿命都有着重要影响。
其次,钻柱推进是定向钻机工作原理中的另一个重要环节。
钻柱是连接钻头和钻机的部件,它负责将旋转动力传递给钻头,并且支撑钻头在地下进行钻探。
钻柱推进是通过顶部的推进机构实现的,推进机构可以提供足够的推力,使得钻头能够顺利地穿过地层。
同时,钻柱的材质和结构也对于钻探的效果和安全性有着重要的影响。
最后,定向控制是定向钻机工作原理中的关键环节。
定向控制是通过定向工具和测量仪器实现的,定向工具通常安装在钻头的前端,它可以根据地下磁场或重力场的变化来调整钻头的方向,从而实现钻探的定向。
同时,测量仪器可以实时监测钻头的位置和方向,为操作人员提供实时的数据支持,以确保钻探的准确性和安全性。
综上所述,定向钻机的工作原理主要包括钻头转动、钻柱推进和定向控制三个方面。
通过这些关键环节的协同作用,定向钻机可以实现在地下进行精确的定向钻探,为地质勘探和工程施工提供了重要的技术支持。
同时,定向钻机的工作原理也为相关领域的研究和应用提供了重要的理论基础,具有广阔的发展前景。
定向井滑动钻进送钻原理与技术
定向井滑动钻进送钻原理与技术定向井滑动钻进送钻技术是一种在钻井作业中常用的技术方法,它可以实现对井眼的准确控制和钻进方向的调整。
本文将从原理和技术两个方面来介绍定向井滑动钻进送钻技术。
一、定向井滑动钻进的原理定向井滑动钻进是通过控制钻头在井眼内的滑动摩擦力,来实现对井眼的准确控制和钻进方向的调整。
在定向井滑动钻进中,首先需要对井眼进行预先设计和规划,确定钻进的目标方向和角度。
然后,在井深一定的范围内,选取合适的钻具和钻井液,进行钻井作业。
在钻井作业中,通过控制钻头的旋转和下压力来实现滑动钻进。
当钻头旋转时,钻具与井眼之间会产生摩擦力,这个摩擦力可以用来调整钻头的方向。
通过改变钻头的旋转速度和下压力,可以改变钻头与井眼之间的摩擦力大小,从而实现对井眼的准确控制和钻进方向的调整。
二、定向井滑动钻进的技术1. 钻具选择:在定向井滑动钻进中,选择合适的钻具是非常重要的。
钻具的选择应根据井眼形状、井深和地层情况等因素来确定。
一般来说,较硬的钻具适用于较硬的地层,较软的钻具适用于较软的地层。
2. 钻井液选择:钻井液对于定向井滑动钻进也非常重要。
钻井液的选择应根据井深、地层情况和钻井液的性能要求等因素来确定。
一般来说,高密度的钻井液适用于较深的井眼,低密度的钻井液适用于较浅的井眼。
另外,钻井液的黏度也会影响滑动钻进的效果。
3. 钻具旋转速度和下压力的控制:钻具的旋转速度和下压力是控制滑动钻进效果的关键因素。
钻具的旋转速度过快或下压力过大,会导致钻头与井眼之间的摩擦力过大,造成钻具卡钻或井眼形状偏离预期。
因此,在滑动钻进过程中,需要根据实际情况不断调整钻具的旋转速度和下压力,以实现井眼的准确控制和钻进方向的调整。
4. 钻进方向的调整:在定向井滑动钻进中,钻进方向的调整是非常重要的。
通过改变钻具的旋转速度和下压力,可以调整钻头的方向,实现对井眼的准确控制。
在实际操作中,可以通过观察钻井液的流动情况和测量井眼的形状来判断钻进方向是否需要调整,并及时做出调整。
混凝土管道施工中的定向钻孔技术应用
混凝土管道施工中的定向钻孔技术应用一、技术背景混凝土管道作为一种常见的输送水、气、油等介质的管道,在现代社会中应用广泛。
在管道的施工中,定向钻孔技术是一种非常实用的施工方法。
该技术主要是通过利用定向钻孔机在地下进行钻孔,并将管道沿着钻孔的路径进行推进,最终完成管道的铺设。
这种技术不仅可以减少管道施工中的地面破坏,还可以降低工程成本,提高施工效率。
因此,定向钻孔技术在混凝土管道施工中得到了广泛的应用。
二、技术原理定向钻孔技术的原理就是在地下进行钻孔,然后沿着钻孔的路径将管道进行推进。
具体的步骤如下:1. 在地面选定钻孔起点和终点,并进行测量,确定钻孔的深度和方向。
2. 使用定向钻孔机进行钻孔,同时将管道的起点固定在钻孔机上。
3. 钻孔机在地下进行钻孔,同时将管道沿着钻孔的路径进行推进。
4. 当管道到达终点时,停止钻孔并将管道从钻孔机上取下。
5. 对管道进行检查和测试,确认其质量是否符合要求。
三、技术应用定向钻孔技术在混凝土管道施工中的应用非常广泛,主要体现在以下几个方面:1. 降低施工成本传统的混凝土管道施工需要开挖大量的地面,这不仅会增加施工成本,还会对周围环境造成一定的影响。
而定向钻孔技术可以在地下进行施工,减少地面开挖量,从而降低施工成本。
2. 提高施工效率定向钻孔技术施工速度快,可以大大提高施工效率。
在传统的混凝土管道施工中,需要进行大量的地面开挖和管道铺设工作,而定向钻孔技术可以将这些工作都在地下进行,从而提高了施工效率。
3. 降低环境污染传统的混凝土管道施工需要开挖大量的地面,这不仅会对周围环境造成一定的影响,还会产生大量的废弃物,对环境造成污染。
而定向钻孔技术可以在地下进行施工,减少地面开挖量,从而降低环境污染。
4. 降低安全风险定向钻孔技术可以减少地面开挖量,从而降低了地质灾害的风险。
此外,定向钻孔技术还可以在地下进行施工,避免了地面交通和人员活动对施工造成的干扰,从而降低了施工的安全风险。
定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用
定向钻进技术在煤矿地质防治水工作中的应用摘要:井下定向钻进技术具有有效距离长、钻进效率高、可多分支探测、精度高等特点,较常规回转钻进工艺具有明显优势,因此,井下定向钻进技术已被广泛应用于煤矿地质防治水工作中。
通过对井下定向钻进工程的应用,效果良好,丰富和完善了矿井地质构造探查、水害隐患治理手段,及时对矿井地质及水文地质情况进行了有效探查。
关键词:定向钻进;煤矿地质;地质构造探查;防治水;探测;1定向钻进技术的原理和优点定向钻进技术原理是利用造斜工具使钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预定目标的一种钻探方法,即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯,同时随钻测量仪器实时监测钻孔参数,确定造斜工具的造斜方向。
定向钻进技术具有以下优点:有效距离长;钻进效率高;可开多分支孔;钻孔轨迹可实时精确测量,人为控制;探查精度高。
2定向钻进技术的应用2.1冲刷带探测工程定向钻进探查冲刷发育情况在大湾煤矿X10901-3工作面进行了应用,目的是查明工作面内冲刷发育情况,为工作面布置和安全生产提供依据。
2.1.1工作面概况大湾煤矿X10901-3工作面长1108m,宽180m,回采9#煤,9#煤结构复杂,平均厚度约2.3m。
在X10901-3回风巷掘进至距切眼570m时揭露—冲刷带,宽度70m,煤层最薄处仅为1.12m;在X10901-3运输巷掘进至距切眼402m时又揭露—冲刷带,宽度148m,煤层最薄处仅为1.52m。
为查明两巷道揭露冲刷是否为同一冲刷带,并探测冲刷最大下切深度及水平影响范围,实施了钻探工程探查。
由于地面施工钻孔协调困难,且工期较长,因此,选用定向钻机在井下施工。
2.1.2钻孔设计与施工按照冲刷带特征及定向钻进技术特点,制定先探测冲刷带连续性,后探测冲刷带水平影响范围的方案,来探明冲刷带冲蚀程度。
判断2组冲刷带是否连续为同一冲刷带的依据是2组冲刷带正中连线剖面上所有勘探见煤点煤厚均小于2.2m,若2组冲刷带不连续,则探测结束;若2组冲刷带连续为同一冲刷带且煤厚小于3.0m,则探测冲刷带水平影响范围。
定向钻进原理与应用
深度和直径。
技术挑战与解决方案
加强钻屑处理和环保措施
采用环保型的钻屑处理技术,减少对环境的污染,同时加强施工现场的环保措 施。
合理选用和维护设备
根据实际需求选用合适的定向钻进设备,并定期进行维护和保养,确保设备的 正常运行和使用寿命。
06
定向钻进未来发展趋势
技术创新与进步
钻进工艺优化
通过改进钻头设计、优化钻进参数等手段,提高钻进效率,降低 成本。
地下管线施工
地下管线施工
定向钻进技术适用于地下管线施 工,如电力、通讯、燃气等管道
的铺设和维修。
非开挖施工
定向钻进技术可以实现非开挖施工, 避免对地面和建筑物的影响,降低 施工成本和风险。
管道修复
定向钻进技术可以对旧管道进行修 复和更换,提高管道的耐久性和安 全性。
城市非开挖施工
城市非开挖施工
定向钻进技术适用于城市非开挖施工,如地铁、 隧道、桥梁等工程的施工和维护。
定向钻进钻具是用于控制钻孔方向的工具,包括弯接头、无 磁钻杆、减震器等。
弯接头可以根据需要选择不同的弯曲角度,以控制钻孔的方 向。无磁钻杆则可以在磁场干扰较大的区域使用,避免磁力 干扰对定向精度的影响。减震器则可以减小钻孔过程中的震 动,提高钻孔精度。
定向钻进测量仪器
定向钻进测量仪器是用于监测和测量钻孔位置、方向和深度的设备,包括测斜仪、陀螺仪、 GPS定位系统等。
泥浆性能的稳定。
测量与纠偏
测量定位
纠偏措施
使用测量设备对钻孔的位置和角度进 行实时监测,确保钻孔的准确性。
在钻进过程中,如发现钻孔偏离预定 轨迹,采取相应措施进行纠偏,以确 保钻孔质量。
数据记录
记录钻孔的各项参数,如钻进深度、 角度、方位等,为后续分析提供数据 支持。
定向钻原理
定向钻原理定向钻井技术是一种通过操纵钻头方向,使其在地下沿着特定轨迹钻进的技术。
在石油、天然气勘探开发中,定向钻井技术被广泛应用,可以有效地钻取复杂地质构造下的油气藏,提高油气开采效率。
本文将介绍定向钻井的原理及其应用。
定向钻井的原理主要包括以下几个方面:首先,定向钻井需要通过一系列的测量和控制手段来实现。
在钻井过程中,通过地面仪器和传感器实时监测井口位置、井身轨迹、钻头方向等参数,然后通过控制钻井工具的旋转、倾斜、推拉等动作,来调整钻头的方向,使其按照设计要求钻取井眼。
其次,定向钻井依靠地下导向系统来实现。
地下导向系统是由测量仪器和控制装置组成,通过传感器测量井下方位参数,然后通过控制装置对钻头进行调整。
这些测量仪器和控制装置通常安装在钻头底部或井下钻具上,能够实时监测井下方位信息,并将数据传输至地面控制中心。
另外,定向钻井还需要依赖钻头设计和钻井液的选择。
钻头设计要考虑到地层性质、井斜角度、井深等因素,以保证钻头能够稳定、高效地钻取井眼。
而钻井液的选择则需要根据地层条件和钻井目的来确定,以保证钻井过程中的冷却、润滑、悬浮、输送等功能。
最后,定向钻井还需要依赖专业的钻井工程师和技术人员来进行操作和监控。
他们需要根据地质勘探资料、测量数据、钻井液性质等信息,制定钻井方案,并实时调整钻井参数,以保证钻井过程的顺利进行。
定向钻井技术在油气勘探开发中有着广泛的应用。
它可以有效地钻取复杂地质构造下的油气藏,提高油气开采效率。
同时,定向钻井技术也可以减少钻井井位数量,降低钻井成本,减少对环境的影响。
总之,定向钻井技术是一种通过操纵钻头方向,使其在地下沿着特定轨迹钻进的技术。
它依靠一系列的测量和控制手段、地下导向系统、钻头设计和钻井液选择以及专业的钻井工程师和技术人员来实现。
定向钻井技术的应用可以提高油气开采效率,降低成本,减少对环境的影响,具有重要的意义。
非开挖技术--定向钻的基本原理及施工方法
非开挖技术--定向钻的基本原理及施工方法在非开挖技术行业中,定向钻进一直是主要的增长领域。
目前,在天然气、自来水、电力和电信部门定向钻进已是一种普通的施工工艺,最近由于在施工精度上的改善,定向钻进也被用于污水管和其它重力管线的铺设。
尽管这样,世界上有许多地方、许多行业仍然还在认识普通非开挖和定向钻进非开挖的益处。
一、基本原理钻孔轨迹可以是直的,也可以是逐渐弯曲的。
在导向绕过障碍物,或穿越高速公路、河流和铁路时,钻头的方向可以调整。
钻孔过程可在预先挖好的发射坑和接受坑之间进行,也可在安装钻孔机的场地,以小角度直接从地表钻进。
工作管或导管的铺设通常分两步进行。
首先是沿所需的轨迹钻导向孔,然后回扩钻孔以加大孔径适应工作管的要求。
在第二步即回拖过程中,工作管通过旋转接头与扩孔器连接,并随着钻杆的回拖拉入扩大的钻孔中。
在复杂地层条件下、或孔径需增加很大时,可采用多级扩孔的方法将孔径逐步扩大。
近年来,设备能力有了改善,非开挖技术的优越性也得到了更多的赞赏。
一些公用管线公司已经设想,在有非开挖可作替代时,要反对采用明挖施工方法(特别是在道路上)。
非开挖施工除了有显著的环境效益外,在许多工程应用中,导向孔钻进的相对成本已经降低到明挖法施工之下,即使忽略干扰与延缓交通等的社会成本时也是如此。
大多数定向钻机采用钻进液辅助碎岩钻头钻压从钻杆尾部施加。
钻头通常都带有一个斜面,所以钻头连续回转时则钻出一个直孔,而保持钻头朝某个方面不回转加压时,则使钻孔发生偏斜。
探测器或探头可以安装在钻头内,也可安装在紧靠钻头的地方,探头发出信号,被地面接收器接收或跟踪,从而可以监测钻孔的方位、深度和其它参数。
在那些从地表不能稳定跟踪钻孔轨迹的地方,或因钻孔深度太大,用无线电频率方法难以保证定位精度的地方,也可采用有缆式导向系统,其缆线通过钻杆连接。
膨润土/水的混合物是常用的钻进液或"泥浆",它能使携带的岩屑处于悬浮状态,并能通过循环系统过滤。
《定向钻施工法》课件
06
定向钻施工法的案例分析
某市污水管道定向钻施工案例
总结词
复杂地质条件下的挑战
详细描述
某市在建设污水管道时,由于地质条件复杂,采用了定向钻施工法。该案例重点介绍了施工前的地质 勘测、钻孔设计、泥浆配制等关键环节,以及施工过程中遇到的问题和解决方案,如防止钻孔坍塌、 控制钻孔方向、处理复杂地层等。
量等。
回拖过程中应密切关注管道的 姿态和位置,及时调整回拖方 向和速度,以保持管道的直线 度和稳定性。
管道回拖完成后,应对回拖质 量进行检测和验收,如有问题 应及时处理。
05
定向钻施工法的安全措施
人员安全培训
总结词
提高员工安全意识
详细描述
定期组织员工参加定向钻施工法的安全培训,确保员工熟悉施工过程中的安全 风险和应对措施,提高员工的安全意识和操作技能。
根据施工方案,安装定向钻机和辅助设备,并 进行调试和检测。
导向孔钻进
按照预定的钻孔路径,使用定向钻机钻出导向孔 。
扩孔与清孔
使用扩孔器将导向孔扩大到适合管道铺设的直径, 同时使用泥浆泵和清孔器清除孔内残渣。
管道铺设
将管道一端拖入扩大的孔中,另一端与回拖装置 连接,通过回拖装置将管道回拖到孔中。
质量检测与验收
钻孔过程中应定期校准钻孔机的位置 和方向,以保持钻孔的正确路径。
导向孔钻进完成后,应进行孔深、孔 位、孔斜的测量和验收,确保符合设 计要求。
扩孔的质量控制
扩孔是定向钻施工的重要环节,其质量控制包括确保扩 孔后的孔径、孔深和直线度符合设计要求。
扩孔过程中应密切关注泥浆性能的变化,及时调整泥浆 配方,以保证扩孔的稳定性和安全性。
对铺设完成的管道进行质量检测和验收,确保施工质量 符合要求。
定向钻进技术及其应用1
定向钻进技术及其应用中国地质科学院勘探技术研究所 向军文一、 定向钻进定义定向钻进: 1、 利用钻孔自然弯曲规律; 2、 人工造斜工具使钻孔按设计要求钻进到预定目标的一种钻探方法。
二、定向钻进技术的应用范围 1、勘探孔纠偏 2、石油天然气领域1)、海洋钻井平台钻从式定向井 2)、因受地表陡山、滨海、森林、建筑物及农田等实施定向井3)、侧钻绕过事故井 4)、处理井喷或失火定向井5)、在油气层中钻定向长水平井提高开采量 3、其它应用领域• 地热井:钻多孔底定向井多次穿过含水层或沿含水层长水平定向钻进,提高出水量;• 开发地壳深部“干热岩”:实施两井定向连通后,一井注冷水,一井可产出高温蒸气发电; • 矿山工程中的铅直孔:精确定向; • 煤层气定向连通开采;1、井斜超范围2、井内有落物•煤炭地下气化定向施工;•硫的热溶开采和铀、铜的钻孔溶浸开采,以及铁、磷、石英砂矿等的钻孔水力开采;•环保领域等。
4、示范示例水平段分枝采矿工程救险孔可溶性矿产开采对接井工程煤层气及瓦斯排放孔三、定向钻进分类•施工方法:自然弯曲;人工弯曲•空间形态:直线型、平面弯曲型、空间弯曲型•孔底结构:单底、多底、一基多孔•按井身结构分类长半径:R>215m中半径:86m<R<215m短半径:R<12m四、实施定向钻进的基本方法•偏心楔造斜工具•无楔机械式连续造斜工具•液动螺杆钻•涡轮钻具1)、偏心楔造斜工具•偏心楔定向钻进时,一次下楔的最大全弯曲角受楔顶角限制;•偏斜孔段有急弯——“狗腿”;•难以实现同径造斜;•一次造斜钻进耗时多,造斜和钻进效率低;•且造好后的后续钻进困难大。
2)、无楔机械式连续造斜工具2.1无楔机械式连续造斜工具优点•可实现同径造斜;•造斜平稳,无大“狗腿”;•造斜强度在一定范围内可调;•造斜全弯曲角可达到较大值;•造斜效率高;•造斜钻进配套器具少。
2.2无楔机械式连续造斜工具工作原理•加压时,传压弹簧被压缩,主动轴下行,离合机构使主动轴与定子外壳分离(同时复位弹簧被压缩)。
定向钻进原理与应用
定向钻进技术也用于电力、通信等电 缆的铺设,减少对现有设施和环境的 破坏。
地下水治理
地下水监测
定向钻进技术用于监测地下水水位、水质等参数,为地下水治理提供数据支持。
污染治理
定向钻进技术可用于对地下水污染源进行定位和封堵,控制污染扩散。
考古挖掘
遗址定位
定向钻进技术用于定位和发掘古代遗址,了解古代文明和历史。
定向钻进原理与应用
目 录
• 定向钻进原理概述 • 定向钻进设备与工具 • 定向钻进技术应用 • 定向钻进技术优势与挑战 • 定向钻进工程案例分析
01 定向钻进原理概述
定向钻进定义
定向钻进是一种利用钻孔设备在地层中按照预定方向进行钻 进的施工技术。通过控制钻孔的方向和深度,实现钻孔轨迹 的精确控制,以满足特定的工程需求。
02 定向钻进设备与工具
定向钻进钻机
01
02
03
钻机类型
根据不同的地质条件和应 用需求,定向钻进钻机可 分为轻型、中型和重型。
钻机结构
定向钻进钻机由钻杆、钻 头、泥浆泵、控制系统等 组成,其中钻杆和钻头是 主要的切削工具。
钻机特点
定向钻进钻机具有结构紧 凑、操作简单、适应性强 等特点,能够在复杂的地 质条件下进行高效钻进。
定向钻进泥浆系统的主要作用是 冷却钻头、携带岩屑、稳定孔壁
和润滑钻具等。
泥浆材料
定向钻进泥浆的原材料一般为水和 膨润土,根据不同的地质条件和钻 进需求,添加适量的泥浆添加剂。
泥浆循环
定向钻进泥浆循环系统由泥浆泵、 泥浆管、水槽等组成,通过循环将 泥浆输送到钻孔中,并将岩屑带出。
定向钻进测量仪器
测量仪器类型
定向钻进广泛应用于石油、天然气、水井、地热等领域,也 可用于穿跨越河流、湖泊、高速公路等复杂地形的管道铺设 。
《定向钻进》PPT课件
绪论
一、定向钻井的开展情况
我国定向钻进始于五十年代。
1956年,玉门油田钻成第一口定向井; 60年代,四川油田采用多种型式涡轮钻定向钻进试验; 70年代,海洋定向钻进迅速开展,渤海油田打丛式井, 一个平台施工多达12口定向井。
绪论
一、定向钻井的开展情况
国内固体矿产勘探方面
1956年,江西德兴铅锌矿施工一批初级定向孔;
80年代,为准确控制定向井井身轨迹,提高中靶精度, 随钻测量技术〔Measurement While Drilling〕出现, 并广泛应用。由于电子计算机广泛应用,出现计算机 辅助钻进〔Computer Aids Drilling〕。
绪论
一、定向钻井的开展情况
固体矿产定向钻进 50年代,美国才使用造斜楔whipstock; 60年代,前苏联成功研制各类型连续造斜器。
绪论
二、定向钻进的特点
3、定向钻进存在问题
〔1〕造斜时间长增加工序; 〔2〕降低钻进速度; 〔3〕增加钻杆柱磨损,钻杆柱易折断; 〔4〕造斜费用高; 〔5〕增加管理难度。
绪论
三、定向钻进的使用范围
1、地表条件要求
〔1〕勘探埋藏在湖泊、沼泽、城镇、大型建筑物下部物体; 〔2〕海上进展钻探,充分利用平台;
钻孔轴线各点的顶角、方位角、孔深 见矿点〔靶点〕的垂深和水平位移 曲线段的曲率和弯曲强度
钻孔轴线的遇层角
第一章 定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
一、空间要素
1、根本要素 定向钻孔轴线各点的顶角、方位角和孔深称为根本要素。
设计轨迹
直线 曲线 直线+曲线
平面型 空间型
绪论
二、定向钻进的特点
1、定向钻进定义 采用一定的技术手段,按照一定的设计轨迹, 到达预定的钻探目标,叫定向钻进。
定向钻进原理及应用
定向钻进原理及应用定向钻进(Directional drilling)是一种钻井技术,能够在地下探测物质资源、开采油气田、建设地下管道、铺设电缆以及进行环境调查和工程施工等领域中发挥重要作用。
本文将详细介绍定向钻进的原理和应用。
定向钻进的原理是通过改变钻井井斜度和方位角来控制钻井孔道的趋势。
传统的钻井井斜度和方位角控制方法是通过转动钻头在地面上控制下钻方向。
而近年来,随着技术的进步,人们通过向钻杆中加入导向工具,例如下面将要介绍的测量仪器和导向器,来实现钻井方向的精确控制。
测量仪器是定向钻进的关键工具之一,能够提供有用的测量数据,以确定井斜度和方位角。
这些测量仪器主要通过测定传感器所处的重力和地磁场的方向来确定井斜度和方位角。
传感器常常装在钻头上,而数据则通过导线或者无线信号传输到地面控制中心。
导向器则是安装在钻杆上,起到引导钻杆和钻头的作用。
导向器通常由弹簧和滚珠等机械元件构成,使钻头保持在预设的方向上。
定向钻进具有广泛的应用范围。
首先,在石油和天然气勘探中,定向钻进可以在一口井中钻出多个水平延伸的钻孔,从而增加储藏层的利用率。
此外,在城市建设中,定向钻进可以帮助建设者精确地铺设地下管道和电缆,以减少对地表环境的干扰。
在环境调查中,定向钻进可以钻取地下样本,进行地质勘探和地下水监测。
此外,定向钻进还可以用于建设地下隧道和石油输送管道等重大工程。
定向钻进的应用也带来了很多优点。
第一,它可以通过一口钻井钻出多个可开采的油层或储气层,从而提高油气田的产出。
第二,定向钻进可以减少表面钻井井口的数量,节约空间。
第三,它可以避免对周边环境的干扰,减少工程对地表生态的影响。
第四,通过定向钻进可以实现更长的水平延伸距离,提高可利用储层的比例。
最后,定向钻进还可以提供更高的钻井效率,缩短工期和降低成本。
然而,定向钻进也面临一些挑战和限制。
首先,定向钻进需要高精度的测量和导向设备,这增加了技术难度和成本。
其次,地下状况的复杂性对定向钻进的控制也提出了挑战,例如地层的不规则性和井斜度过大导致的钻头偏离等。
煤矿井下定向钻进工艺技术的应用
煤矿井下定向钻进工艺技术的应用摘要:煤矿井下施工定向钻孔相对于施工常规钻孔在工艺方面更复杂,要求条件更为苛刻。
定向钻进技术主要来源于石油钻井中。
随着钻探技术的不断深入,受控定向钻进技术逐渐从石油行业延伸到煤炭、地质等各个领域,且发挥着十分重要的作用。
关键词:煤矿井下;定向钻进工艺;应用随着社会经济的快速发展,定向钻进技术在石油工业、煤炭和地质等各个领域占据着十分重要的位置。
在我国煤矿综合推广工作的收益率和效率不断提升的情况下,矿井瓦斯地质异常检测和瓦斯钻孔轨迹的控制精度要求逐步提高,其在煤矿井下得到了十分广泛的应用,其不仅可应用于煤矿井下瓦斯抽采,还能够应用于煤矿井下探放水及工作面地质构造探测等工程领域,均取得了较好的效果。
一、定向钻孔施工的工艺原理煤矿井下定向钻进是采用水力排渣、随钻测量的一种钻孔施工工艺,是利用泥浆泵将静压水通过加压后,通过钻杆内侧供水通道送达孔底,驱动孔底螺杆马达旋转,为钻头旋转切削煤岩提供动力,水沿着钻杆与孔壁之间的间隙排除孔内钻屑。
施工过程中通过随钻测量系统实时测出孔底钻具空间姿态参数(倾角、方位角、工具面向角等),操作人员通过对比施工参数与设计参数,调整孔底钻具工具面向角,进行下一次钻进,依次按照此步骤施工直至实际钻孔轨迹沿着设计轨迹钻进至终孔。
二、煤矿井下近水平定向钻进技术特点1.稳定组合钻具。
稳定组合钻具主要是由钻头、稳定器和短钻杆按照不同的组合形式连接而成的,其具有以下特点:第一,结构简单,对冲洗液性能没有特殊要求,成本低,可操作性强,易于维护使用;第二,钻具强度高、地层适应性广,适用于大小孔径中,可施工大直径(直径133到200mm)顺层和顶板高位定向长钻孔;第三,对钻孔的倾角控制较好,对方位角的控制能力较差,能满足钻进定向精度要求较低,深度在800m以内的定向钻孔施工。
2.孔底螺杆马达钻进。
螺杆钻具又称螺杆马达,是一种以高压冲洗液作为传递动力介质的孔底动力钻具,其具有以下特点:第一,钻具结构复杂,成本高,对操作人员的技术水平要求高;第二,倾角、方位角控制调节能力强,能够实时精确地随钻测量,定向精度高、效果好,易于实现千米以上深孔以及多分支孔钻进;第三,受螺杆马达及配套钻杆结构和能力的制约,对冲洗液的净化要求高,可施工的钻孔直径较小;第四,地层适应性较弱,抗孔内事故能力差,一般要求在完整的煤层或稳定的岩层中施工。
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2)人工弯曲定向孔。采用人工造斜工具与技术强制进行人工弯曲, 并克服钻孔自然弯曲的影响,或者利用钻孔自然弯曲规律与人工造斜工具 强制进行人工弯曲相结合,使钻孔按设计轨迹钻达目的层的钻孔。又称受 控定向孔。
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第一节 定向钻进技术
2、按钻井井底结构分类
定向钻进原理与应用
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第二节 定向钻孔的弯曲条件
定向钻进原理与应用
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钻孔弯曲,实现定向钻进,必须满足三个条件:力学条件、空间条 件和位置条件。力学条件和空间条件是实现定向钻进的必要条件;位置 条件是实现定向钻进的充分条件。
1、力学条件
⑴ 钻头与孔底接触时,钻头唇面的轴向受力不均衡,孔底平面轴向 破碎速度有快有慢,即孔底平面产生不均匀、不对称破碎,存在速度差, 使钻头中心线可能偏离钻孔轴线。
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第三节 定向钻孔的受控方法
定向钻进原理与应用
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二、受控定向钻进的控制方法----孔底动力机
孔底动力机是一种新型钻探设备,它以钻井液为动力传递介质,通过 将水泵泵送的高压液体的能量转化为回转机械能,直接驱动钻头破碎岩石。 使用孔底动力机进行钻进有以下优点:
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1)单底定向井(孔)。只有一个主干井眼的定向井。
2)多底定向井(孔)。主干井(首先完成的钻井)钻进后,再从主干 井内开出其他分支井的定向井。它又分一级和多级分支定向井。
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第二节 受控定向钻进应用
定向钻进原理与应用
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第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
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钻
孔
地质因素
弯
曲影响因来自工艺技术素因素
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硬度 结构构造
客观因素
孔底钻具组合 钻进工艺参数
其他因素
主观因素
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第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
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二、工艺技术因素
定向钻进原理与应用
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1、钻进工艺参数是指钻压(P)、转速(n)和冲洗液量(Q)。 2、一般情况下,大推力、高转速可实现钻孔向上弯曲;反之,小推力、
低转速则使钻孔向下弯曲。另外冲洗液量的大小也会影响钻孔的弯曲, 在孔内岩粉能返出孔外的前提下,冲洗液量过大钻孔会有下斜趋势, 过小则会使钻孔相对上仰。 3、钻进工艺因素将改变孔底钻具产生的侧向力和受到的地层自然定向力, 通过调节钻进工艺参数来控制钻孔轨迹,这也是受控定向钻进的一个 重要手段。
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定向钻进原理与应用
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定向钻进原理与应用
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第一节 定向钻进技术
定向钻进原理与应用
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二、定向钻孔的类型 1、按施工技术方法分类
1)自然弯曲定向孔。利用地层在一定钻进条件下的自然弯曲规律设 计钻孔轴线,通过移动孔位或改变开孔顶角、方位角,采用常规钻进技术 工艺,必要时利用井斜控制理论辅以一般的增斜、减斜措施,达到基本按 设计的钻孔轴线钻达目的层的钻孔。自然弯曲定向孔又称初级定向孔。
3、位置条件
位置条件是指钻头作用力的方向固定、相对大小固定以及钻头歪倒方向 固定。钻孔过程中,只有同时具备力学条件、空间条件和位置条件,才会最 终发生钻头中心线与原钻孔轴线的偏离。
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第三节 定向钻孔的受控方法
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a、钻杆不转动,充分利用功率,既有利于发挥钻头切削性能,又减少钻 杆的疲劳和磨损,防止孔径扩大、坍塌掉块及卡埋钻等孔内事故;
b、结构简单,工作可靠;与高精度定向仪配合,可精确控制钻孔轴线方 向,进行随钻测量定向钻进,实现遥控钻进;
c、对地层的适应性广,既可在硬、坚硬的完整地层造斜,又可在破碎地 层、第四系地层、松软以及中硬、软硬不均的地层中造斜。
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第二节 受控定向钻进应用
定向钻进原理与应用
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4、避开地表障碍物。勘探和开发障碍物下方的油气田。 5、纠正已斜的井眼或绕过井内堕落物而进行侧钻。(g) 6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。含油构造有时与盐丘构造共 生,部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面,直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻 井液漏失和腐蚀等问题(d)。
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第二节 受控定向钻进应用
定向钻进原理与应用
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二、在煤层、煤层气钻井工程中应用 1、在煤层中施工定向钻孔抽瓦斯
1)煤层硬度系数大于1,煤层条件好,煤层中易成孔,主要在煤层中 施工钻孔进行瓦斯抽放,抽放方式主要分: a 单孔抽放; b 主孔与分支孔联合抽放。
定向钻进原理与应用
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⑶ 钻头轴向和径向同时受力,轴向压力沿钻头轴向垂直作用到孔底, 侧向力FA沿钻头径向作用到孔壁。钻头在轴向破碎孔底的同时,又进行侧 向切削孔壁,钻头轴线的实际切削方向为轴向破碎速度VP与侧向破碎速度VA、 的矢量合成方向VC,因此钻头轴线的实际破碎方向偏离原钻孔轴线。
(1)层理的影响
平行层理
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与层理斜交
垂直层理
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第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
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A . 钻头垂直于层面,钻孔为圆形,不发生弯曲;
B . 钻头与地层面斜交,钻头轴线力图向垂直于地层层面方向偏斜,钻孔呈 椭圆形;
C . 钻头平行于层面硬度较小,孔壁易岩石易破碎,形成的钻孔较大,孔壁 间隙大,钻头稳定性差,钻孔容易弯曲。
遇层角大于临界角时钻头由硬岩层进入软 岩层时,钻头靠层面上软岩一侧的钻速快,靠 硬岩一侧的钻速慢,加之产生的倾倒力矩,使 钻孔有向地层下倾方向弯曲的趋势(称为“顺 层跑”)。
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第一节 定向钻孔的弯曲机理
掌握了定向钻孔的弯曲机理和弯曲条件,为实现定向钻进提供必要的理 论支持,使定向钻孔的控制方法有针对性、科学性和可行性。
一、初级定向钻孔的控制方法
1. 根据施钻区域地层赋存变化情况,结合常规钻具和一定工艺技术,摸 索钻孔由地质因素引起的变化规律,实现钻孔定向。该方法简单易行,但必 须做好前期准备:准确掌握区域地质资料;对区域已完成的钻孔进行分析归 纳,找出其变化规律。
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第二节 受控定向钻进应用
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2、探测煤层构造,煤层顶板、底板等地质信息。 3、用于煤矿井下探放水钻孔施工。
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第三节 受控定向钻进关键技术
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井下千米定向钻进装备与工艺培训
定向钻进原理与应用
煤炭科学研究总院西安研究院 钻探技术与装备研发中心 2020/11/25
第一章 概述
一、定向钻进技术 二、受控定向钻进应用 三、受控定向钻进关键技术
第一节 定向钻进技术
定向钻进原理与应用
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一、定向钻进与定向钻井(孔)的含义 1、定向钻进的含义
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第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
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a.垂直于层理方向,硬度最小,破碎阻力小,破碎速度快,孔壁 间隙最小,不易发生弯曲;
b.平行于层理方向的硬度最大,破碎阻力最大,破碎速度最慢, 孔壁间隙最大,使钻头稳定量差,钻孔容易弯曲;
⑵ 孔底钻具组合歪倒,钻头中心线偏离原钻孔轴线一定角度,钻压P 不再沿钻孔轴线方向,而是偏离一个角度施加给钻头,使钻头破碎方向 不垂直于原孔底平面,而是同时破碎孔底(轴向分力作用)和孔壁(径向分 力作用)的一部分,使孔底破碎不对称,从而有可能导致孔斜。
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第二节 定向钻孔的弯曲条件
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第二节 受控定向钻进应用
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2)煤层硬度系数小于1,煤质松软,在煤层中难以成孔,采用梳状 钻孔进行瓦斯抽放。
梳状钻孔技术是通过在目标煤层上(下)较稳定岩层施工水平长钻 孔,并进行分支穿入煤层实现难成孔软煤层的瓦斯有效长期抽采。
1 P
2
钻头作用力方向偏离钻孔轴线示意图
FA A
vc vA
P
vp c
钻头轴向和径向同时受力示意图
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第二节 定向钻孔的弯曲条件
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