定向钻轨迹计算
石油钻井行业定向钻井井眼轨迹计算
V2 S 2 cos( 0 2 )
§2-2 测斜计算方法
1、正切法 2、平均角法
3、平衡正切法
4、圆柱螺线法 5、校正平均角法 6、最小曲率法 7、弦步法
§2-2 测斜计算方法
1、正切法
正切法又称下切点法。 假设:测段为一直线,方向与 下测点井眼方向一致。 所有方法中最简单的,计算误 差最大的。
定向井井眼轨迹计算
本章内容提要
§2-1 测斜计算概述 §2-2 测斜计算方法 §2-3 定向井轨迹质量评价
§2-1 施工:将计算结果绘图,及时掌握井眼轨迹发展
的趋势,及时采取有效措施;
资料保存:井眼轨迹的数据,是一口井的最重要数据
之一,对钻井、采油、修井、开发,都有重要意义。
H 2 H1 H N 2 N1 N
tg 1 E 2 N 2 90 2 270 1 tg E 2 N 2 180
L p 2 L p1 L p
E2 E1 E
S2
2 2 N2 E2
N 2 0 N 2 0, E 2 0 N 2 0, E 2 0 N 2 0
第1测段:第0测点和第1测点之间的测段。
第0测点:有连接点时以连接点作为第0测 点;没有连接点时,要规定第0测点:α0=0; L0=L1-25;φ0=φ1;N0=0;E0=0;S0=0
§2-1 测斜计算概述
1、对测斜计算数据的规定
用于计算全井轨迹的计算数据必须是多点测 斜仪测得的数据。 磁性测斜仪测得的方位角数据,须根据当地 当年的磁偏角进行校正。 测点中若有一测点井斜角为零,则该点方位
H L cos c L p L sin c N L sin c cosc E L sin c sin c
定向钻计算
年用气量万8800高峰小时用气量 2.4109589高峰小时用气量定边定边新区π= 3.1415926主管线埋深(m) 1.5管径(mm)168.3曲率半径=1500D(m)252.5入土角α(°)8.00.139626338弧度出土角β(°)8.00.139626338弧度入土点与出土点距离L(m)200.0入土端地面与底部直线的距离h1(m) 3.2入土端曲线的水平长度a2(m)35.1入土端曲线的长度CE(m)35.2入土端曲线的高度b2(m) 2.5入土端直线段的水平长度a1(m) 5.0入土端直线段的长度AC(m) 5.1入土端直线段的高度b1(m)0.7出土端地面与底部直线的距离h2(m)18.2出土端曲线的水平长度c1(m)35.1出土端曲线的长度FG(m)35.2出土端曲线的高度d2(m) 2.5出土端直线段的水平长度c2(m)112.3出土端直线段的长度GI(m)113.4出土端直线段的高度d1(m)15.8底部直线段的长度L1(m)12.4入土点与主管线碰口点的垂直高度j1(m) 1.5出土点与主管线碰口点的垂直高度j2(m) 1.5入土点与主管线碰口点的水平距离k1(m)10.7出土点与主管线碰口点的水平距离k2(m)10.7年用气量万年用气量万年用气量万92002000470002.520548高峰小时用气量0.547945高峰小时用气量 6.52777865277.78米脂年用气量万30000高峰小时用气量 4.16666741666.67年用气量万20000高峰小时用气量 2.77777827777.78年用气量万27000高峰小时用气量 3.753750011.551810.748222.311.510.722.2 1.004505。
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-标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII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。
3-煤矿井下定向钻孔轨迹设计解析
二、定向钻孔的类型 (一)按施工技术方法分类
1 、自然弯曲定向孔。利用钻孔在一定地质条件 下的自然弯曲规律设计钻孔轴线,通过移动孔位或 改变开孔倾角、方位角,采用常规钻进技术工艺, 必要时利用孔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。 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。
钻孔主设计方位角确定
• 钻孔主设计方位角根据矿区地质图与巷道走向等 确定,便于左右偏差及垂深的计算,一般设定煤 矿井下定向钻孔的主延伸方向为钻孔主设计方位 角,从而确定钻孔轨迹的空间位置。
钻场设计坐标系的确定
• 在过开孔点的水平面内,以开孔点为原点,X轴正向指向钻 孔主设计方位,顺时针旋转90°为Y轴正方向,Z轴正方向垂 直指向上,即符合左手螺旋法则。 • 钻孔设计坐标系内,定向钻孔轴线上任一测点在Z轴上投影
三、钻孔轴线及相关参数
(二)确定钻孔轴线空间位置的几何参数
当钻孔弯曲时,用弯曲强度或曲率、曲率半径来表征钻孔 弯曲的强烈程度。
7、弯曲强度:钻孔弯曲强度是指钻孔轴线单位长度上倾角
或方位角变化的度数。 当钻孔轴线只有倾角变化时,用倾角弯曲强度表示, 当钻孔轴线只有方位角变化时,用方位角弯曲强度表示, 当钻孔轴线既有倾角变化,又有方位角变化时,用全弯曲
二、定向钻孔的类型
(三)按钻孔孔底结构分类 1、单底定向孔。只有一个主干孔的定向孔。 2、多底定向孔。主干孔(首先完成的钻孔)钻进 后,再从主干孔内开出其他分支孔的定向孔。它又分 一级和多级分支定向孔。
水平定向钻井轨迹设计
2. 以煤层气钻井工程为例,进行水平定向钻井轨迹设计或者欠平衡钻井工艺技术设计。
本文选择以煤层气钻井工程为例,进行水平定向钻井轨迹设计。
煤层气,又称煤层甲烷,俗称瓦斯,人们对它爱恨交加。
爱的是它是一种清洁能源,有很大的利用价值;恨的是它是矿难的原因之一。
因此,安全有效地采集煤层气可谓是一举两得的好事。
近些年,部分国家开始用定向钻井技术开采煤层气,取得了良好效果。
定向钻井,简单说就是让向地下竖着打的井拐个弯,再顺着煤层的方向横着打井。
定向钻井采集煤层气的原理同传统方法一样,即通过抽水减压,逼出煤层气,再进行采集。
但两者的区别在于,传统方法只用竖井穿到煤层采集,而横向井顺着煤层的走势大大增加了采气的面积,因而提高了效率。
定向钻井通常在石油和天然气开发中使用较多,但近些年煤炭行业也越来越多地将这项技术用于矿山开采前的瓦斯抽放、排水、矿井探查等方面。
在煤炭领域使用这一技术的主要有美国、澳大利亚、欧洲、南非等国家和地区,而利用这一技术采集、利用煤层气的国家以美国和澳大利亚等国为主。
澳大利亚目前有17个煤矿用定向钻井技术排放井内瓦斯,以确保安全生产。
而悉尼的一家公司在2000年成功地利用这一技术在地下600米深处开出了一口商业用煤层气井。
美国的一些煤矿企业为了矿井安全和开采煤层气也热衷采用定向钻井技术。
在2000年,美国10%的煤层气井都采用了这项技术。
由于这项技术的逐步开发,部分美国和澳大利亚企业的煤层气产量都得到了提高。
资料显示,定向钻井的纵向深度一般在600~1200米,横向煤层钻井长度可达到400米。
据美国某钻探公司的个例统计,采用横井采气比传统的单一竖井采气的初期产量可高出10倍,气井的生产寿命也会增加。
根据对某些项目的估算,运用定向钻井法商业采集煤层气的内部回报率为15~18%,明显高于传统竖井采集法约3%的内部回报率。
1 定向水平井的井身类型井身结构设计原则有许多条,其中最重要的一条是满足保护储层实现近平衡压力钻井的需要,因为我国大部分油气田均属于多压力层系地层,特别是韩城地区,构造复杂,经过大范围地层沉降,上覆地层压力较大,只有将储层上部的不同孔隙压力或破裂压力地层用套管封隔,才有可能采用近平衡压力钻进储层。
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。
煤矿井下近水平定向钻孔轨迹描述与计算方法
煤矿井下近水平定向钻孔轨迹描述与计算方法孙荣军【摘要】摘要:本文在分析地面与井下钻孔轨迹描述习惯不同的基础上,结合煤矿井下定向钻孔施工的特点建立了钻孔轨迹描述体系,提出了描述钻孔轨迹空间位置的主要几何参数的定义和表示方法。
通过分析常用钻孔轨迹坐标计算方法的适用性,提出适合煤矿井下施工特点的最佳计算方法模型,为井下定向钻孔轨迹设计和控制提供了理论依据。
【期刊名称】中国煤层气【年(卷),期】2010(007)004【总页数】5【关键词】关键词:煤矿井下定向钻孔轨迹描述坐标计算1 前言随着煤矿综合机械化采煤技术的发展,煤矿安全生产对井下勘探孔、放水孔、瓦斯抽采孔等施工装备和技术的要求也不断提高,不但要求钻孔施工装备具有较高的钻进效率,同时要能够实现对钻孔轨迹的精确控制[1]。
定向钻进技术以其钻进速度快、定向精度高、“一孔多分支”等优点,已成为高产高效煤矿井下钻孔施工急需的技术手段。
要进行定向钻孔轨迹设计,除根据实际情况建立相应的空间坐标系外,还要搞清楚表征钻孔轨迹空间位置的点、线、面和角之间的关系以及钻孔轨迹的描述方法和计算方法,这些都是进行钻孔轨迹设计和计算的理论基础。
2 钻孔轨迹描述坐标系的建立2.1 地面与井下钻孔轨迹描述体系的不同煤矿井下水平定向钻孔轨迹和地面近水平定向钻孔轨迹一样都是由若干空间直线或曲线组成的,所不同的是地面近水平定向钻孔轨迹都是以地面为参照物建立相应的空间坐标系,而煤矿井下水平定向钻孔则必须以井下钻场为参照物建立空间坐标系。
要进行钻孔轨迹设计,除根据实际情况建立相应的空间坐标系外,还要搞清楚表征钻孔轨迹空间位置的点、线、面和角之间的关系以及钻孔轨迹的描述方法和计算方法,这些都是进行钻孔轨迹设计和计算的理论基础。
地面石油钻井和非开挖导向钻进都有相应的轨迹描述方法体系,而井下随钻测量技术由于尚处于起步阶段,钻孔轨迹描述体系尚不系统。
根据地面与井下钻孔形式和表述习惯不同,其坐标系的建立应有以下不同: (1)参照系不同,地面钻孔一般都以地表平面为参照,而井下习惯以开孔端面为参照;(2)垂直轴(Z)正方向不同,地面一般以垂直向下为正方向,而井下习惯以垂直向上为正方向;(3)井斜描述主参数不同,地面一般以钻孔当前轴线与垂直轴的夹角(即顶角)作为主参数,而井下习惯以钻孔当前轴线与水平轴的夹角 (即倾角)作为主参数; (4)所遵循的坐标系螺旋法则不同,地面一般符合右手螺旋,而井下一般符合左手螺旋,其主要原因是Z轴方向发生了变化。
定向井轨迹设计计算方法探析
1.井眼轨迹的基本概念1.1定向井的定义定向井是按预先设计的井斜角、方位角及井眼轴线形状进行钻进的井。
(井斜控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程)。
1.2井眼轨迹的基本参数所谓井眼轨迹,实指井眼轴线。
测斜:一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间曲线。
为了进行轨迹控制,就要了解这条空间曲线的形状,就要进行轨迹测量,这就是“测斜”。
测点与测段:目前常用的测斜方法并不是连续测斜,而是每隔一定长度的井段测一个点。
这些井段被称为“测段”,这些点被称为“测点”。
基本参数:测斜仪器在每个点上测得的参数有三个,即井深、井斜角和井斜方位角。
这三个参数就是轨迹的基本参数。
井深:指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度,也有人称之为斜深,国外称为测量井深(Measure Depth)。
井深是以钻柱或电缆的长度来量测。
井深既是测点的基本参数之一,又是表明测点位置的标志。
井深常以字母L表示,单位为米(m)。
井深的增量称为井段,以ΔL表示。
二测点之间的井段长度称为段长。
一个测段的两个测点中,井深小的称为上测点,井深大的称为下测点。
井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。
井斜角:井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。
过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线,该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。
井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
井斜角常以希腊字母α表示,单位为度(°)。
一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角,以Δα表示。
井斜方位角:井眼轴线上每一点,都有其井眼方位线;称为井眼方位线,或井斜方位线。
井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上,即为该点的井眼方位线(井斜方位线)以正北方位线为始边,顺时针方向旋转到井眼方位线(井斜方位线)上所转过的角度,即井眼方位角。
井斜方位角常以字母θ表示,单位为度(°)。
井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角,以Δθ表示。
煤矿井下近水平随钻测量定向钻孔轨迹设计与计算方法
煤矿井下近水平随钻测量定向钻孔轨迹设计与计算方法石智军;许超;李泉新【摘要】On the basis of basic theory of directional drilling and MWD technical characteristic in underground coal mine, design content, computational method and design process of directional borehole trajectory in underground coal mine were studied. By defining the basic parameters of borehole trajectory, building the coordinate system of borehole trajectory design, stipulating representing method of borehole trajectory graph, a method of directional borehole trajec-tory design and calculation, including plane design, section design and check was provided. Practical application proved that the method met the accuracy demands of the directional borehole design and guided drilling.%以定向钻进基础理论为依据,结合煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术特点,研究煤矿井下定向钻孔轨迹设计内容、计算方法及设计流程。
通过定义钻孔轨迹基本参数,建立钻孔设计坐标系以及规定钻孔轨迹图形表示方法,形成一套包括钻孔轨迹平面设计、剖面设计及轨迹参数校核等关键环节的钻孔轨迹设计和计算方法。
煤矿井下定向钻孔轨迹计算方法
煤矿井下定向钻孔轨迹计算方法
煤矿井下定向钻孔轨迹的计算主要依赖于方位角和倾角。
方位角是井身相对于参考轴线的平面角度,而倾角则是井身相对于参考轴线的垂直角度。
一般来说,井身轨迹可以通过以下步骤进行计算:
确定起始点和目标点的坐标。
计算起始点和目标点之间的方位角和倾角。
根据方位角和倾角,利用三角函数计算出每一段轨迹的坐标变化。
将每一段轨迹的坐标变化累加,得到整个钻孔轨迹的坐标。
以上步骤可以根据具体的矿井情况和钻孔要求进行适当的调整和优化。
需要注意的是,煤矿井下定向钻孔轨迹的计算涉及到多个因素和变量,因此在实际操作中需要根据具体情况进行综合考虑和分析。
此外,还有一些专业的轨迹计算软件可以用于煤矿井下定向钻孔轨迹的计算,这些软件可以根据输入的参数和条件,自动计算出钻孔轨迹的坐标和参数,提高计算精度和效率。
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
定向井轨迹设计计算方法探析
定向井轨迹设计计算方法探析1.井眼轨迹的基本概念1.1定向井的定义定向井是按预先设计的井斜角、方位角及井眼轴线形状进行钻进的井。
(井斜控制是使井眼按规定的井斜、狗腿严重度、水平位移等限制条件的钻井过程)。
1.2井眼轨迹的基本参数所谓井眼轨迹,实指井眼轴线。
测斜:一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间曲线。
为了进行轨迹控制,就要了解这条空间曲线的形状,就要进行轨迹测量,这就是“测斜”。
测点与测段:目前常用的测斜方法并不是连续测斜,而是每隔一定长度的井段测一个点。
这些井段被称为“测段”,这些点被称为“测点”。
基本参数:测斜仪器在每个点上测得的参数有三个,即井深、井斜角和井斜方位角。
这三个参数就是轨迹的基本参数。
井深:指井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度,也有人称之为斜深,国外称为测量井深(Measure Depth)。
井深是以钻柱或电缆的长度来量测。
井深既是测点的基本参数之一,又是表明测点位置的标志。
井深常以字母L表示,单位为米(m)。
井深的增量称为井段,以ΔL表示。
二测点之间的井段长度称为段长。
一个测段的两个测点中,井深小的称为上测点,井深大的称为下测点。
井深的增量总是下测点井深减去上测点井深。
井斜角:井眼轴线上每一点都有自己的井眼前进方向。
过井眼轴线上的某点作井眼轴线的切线,该切线向井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。
井眼方向线与重力线之间的夹角就是井斜角。
井斜角常以希腊字母α表示,单位为度(°)。
一个测段内井斜角的增量总是下测点井斜角减去上测点井斜角,以Δα表示。
井斜方位角:井眼轴线上每一点,都有其井眼方位线;称为井眼方位线,或井斜方位线。
井眼轴线上某点处的井眼方向线投影到水平面上,即为该点的井眼方位线(井斜方位线)以正北方位线为始边,顺时针方向旋转到井眼方位线(井斜方位线)上所转过的角度,即井眼方位角。
井斜方位角常以字母θ表示,单位为度(°)。
井斜方位角的增量是下测点的井斜方位角减去上测点的井斜方位角,以Δθ表示。
定向钻进 第一章 定向钻孔轨迹设计
二、孔身轨迹形式
孔身轨迹常见形式: (1)直线—曲线形式 上直下弯状
开孔施工直线段
曲线段,利用自然造斜或人工造斜钻达靶区。
第一章 定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
第一章 定向钻孔轨迹设计
第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
一、定向钻孔的类型
1、按施工技术和方法不同分类 (2)受控定向孔 controlled directional hole (人工造斜定向孔 )
特点:采用人工造斜手段和工艺措施,钻达目的层的钻孔, 需采用专门的定向造斜工具和配套技术。
适应于岩层无造斜作用或造斜作用不够, 以及克服造斜影响的矿区。
i L LB LA
(º/m)
cos1 (cos A cos B sin A sin B cos )
第一章 定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
四、钻孔轴线遇层角 angle of penetration
钻孔轴线靶点(见矿点)的切线与其在矿层面上的投影所夹的锐角。
地质要求钻孔遇层角一般不小于30º。
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、基本要素 定向钻孔轴线各点的顶角、方位角和孔深称为基本要素。
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轴指地一下方向。
弯曲强度与曲率概念相同,都反映单位长度上角度变化。 是为了说明定向孔曲线段的弯曲程度。
1、顶角弯强 i drift deviation intensity 单位孔身长度上顶角的变化量。 表征钻孔顶角弯曲的强烈程度。
11-煤矿井下定向钻孔轨迹控制
工具面向角 :在孔底圆平面内,以圆心与圆周上 最高点连线为始边,顺时针转到工具面与孔底圆 平面的交线所转过的角度,以“Ω ”表示,介于 “0°~360°”。 螺杆钻具的“工具面向角”就是通常所说的马达 “弯头”朝向。钻进过程中通过改变弯头的朝向 ,使钻孔实现定向弯曲变化。
工具面向角修正
在以下情况时,必须校正工具面向角: (1)开新孔时,具体方法:
10
5
0
-5
.
-10
-15 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
4#钻孔轨迹剖面图
-5
0
5
10
15
20
25
30 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750
73
4:5
3
2.85
257
27
2758
螺杆钻具造斜原理
螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的 能量容积式正排量动力转换装置,主要由螺杆马达 (定子、转子)总成、万向轴总成、传动轴总成三大 部分组成。 采用螺杆钻具进行钻进,不需要钻杆旋转,泥浆 泵输出冲洗液进入螺杆马达,在马达进出口形成一定 压差,推动马达转子旋转,通过万向轴和传动轴将转 速和扭矩传递给钻头,从而达到碎岩的目的。
2#钻孔实钻轨迹左右偏差图
轨迹控制实例分析—黄陵二号煤矿 2012年3月7日~3月24日,在二号煤矿
北二一号辅运大巷距八号联络巷50m处施工
4#钻孔,主孔深度813m,分支285m,总
进尺1098m。
黄陵二号煤矿施工钻孔平面图
10 6 2 -2 0
水平定向钻设计计算
二、具体计 1、塑料管
钻杆直径 8.89 mm
管道外径D1=
320 mm
管道材质
1
ห้องสมุดไป่ตู้
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
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
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
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
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。
定向钻孔轨迹计算方法的简要实现形式
40软件开发与应用Software Development And Application电子技术与软件工程Electronic Technology & Software Engineering1 计算定向钻孔轨迹的意义(1)以最佳轨迹形态、最短距离钻入目的层靶区,减少钻探工作量,提高工作效率。
(2)控制钻孔自然弯曲,保证其垂直度,降低钻进阻力,减轻钻具磨损,降低成本。
(3)合理选择钻孔轨迹曲率半径,节约轨迹控制成本,减少孔内事故。
(4)绕过孔内障碍实现中靶,避免钻孔报废,降低处理事故投入。
2 定向钻孔轨迹计算方式定向钻孔轨迹计算有多种方法,在实际工作中,我们经常用Excel 软件进行计算。
计算方式如下:(1)在Excel 电子表格计算区域设置基础数据录入区、计算区、绘图数据区(即AutoCAD 命令代码区)。
(2)在基础数据录入区录入设计单位、钻场编号、钻孔编号、施工技术说明、开孔位置、距顶板高度、当地磁偏角、开孔坐标及勘探线方位角等;(3)在数据录入区录入探测或设计的数据,包括:钻孔深度、方位角、顶角;(4)用Excel 内置函数计算出实际钻孔轨迹坐标数据及AutoCAD 成图数据;(5)把绘图数据区的AutoCAD 命令代码及成图数据复制到AutoCAD 软件命令行中,绘制定向钻孔轨迹平面投影图及钻孔轨定向钻孔轨迹计算方法的简要实现形式李锦(晋煤大学 山西省晋城市 048000)迹剖面图。
3 定向钻孔轨迹计算方法常用的钻孔轨迹计算方法有:均角全距法、全角半距法、曲率半径法。
3.1 均角全距法此方法是将相邻两测点之间钻孔轨迹视作直线,任意一段直线的顶角和方位角值是该测段两端测点的顶角和方位角的平均值,则钻孔轨迹可看作是由若干直线段组成的折线,如图1所示;取X 轴方向为南北方向,Y 轴方向为东西方向,Z 轴方向为铅垂向下方向,则各测段的三维坐标计算如式1。
(1)为计算方便,取X 轴为勘探线方向,若勘探线方位角为αd ,则Y 轴方向为(αd +90°),各测点三维坐标计算如式2。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
项次
数值
钢管内径(mm)
1000
钢管壁厚(mm)
12
钢管外径(mm)
1024
管内压力(MPa)
1.0
管外压力(MPa)
1.0
转弯半径(mm)
1500000
管材弹模(MPa)
200000
管材极限屈服应力σ(MPa)
345
备注
内压环向应力(MPa) 内压轴向应力(MPa) 弯曲轴向应力(MPa) 回拖轴向拉应力(MPa)
0.287 满足
41.7 20.8 68.3 1.7
最大轴向应力(MPa)回拖时
59.0 满足
最大轴向应力(MPa)运用时 最小轴向应力(MPa)
89.1 满足 -47.4
管材允许应力[σ](MPa)
207
直管内压壁厚t=pd/(2[σ])
2.4
回拖力计算 F(kN) 穿越管段长度 L(m) 钢管外径(m) 钢管内径(m) 摩擦系数 f(0.1~0.3) 泥浆密度 1.15~1.20 钢材密度 78kkN/m3 粘滞系数K=0.01~0.03
13.424 0.241632 Mpa
0.287 满足
谷河定向钻拖管强度、稳定计算
项次
数值
备注
钢管内径(mm)
1000
钢管壁厚(mm)
12
钢管外径(mm)
1024
管内压力(MPa)
1.0
管外压力(MPa)
1.0
转弯半径(mm)
1500000
管材弹模(MPa)
200000
管材极限屈服应力σ(MPa)
78 0.02
径向屈曲失稳核算 临界压力Pcr(MPa) 钢管椭圆度f0(%) n= m=
假设极限外压PYP=
函数=
0.71 4% 制造允许
0.02 1%,运行允 42.66667
0.479 Mpa
0.003 为0时的PYP
管线距孔口的最大高差(m) 泥浆压力 PS=1.5倍静压 Fd*PYP=
13.02 0.23436 Mpa
207
直管内压壁厚t=pd/(2[σ])
2.4
回拖力计算 F(kN) 穿越管段长度 L(m) 钢管外径(m) 钢管内径(m) 摩擦系数 f(0.1~0.3) 泥浆密度 1.15~1.20 钢材密度 78kkN/m3 粘滞系数K=0.01~0.03
-372.2 700 1.02 1.00 0.3 1.2
-350.9 660 1.02 1.00 0.3 1.2
78 0.02
径向屈曲失稳核算 临界压力Pcr(MPa) 钢管椭圆度f0(%) n= m=
假设极限外压PYP=
函数=
0.71 4% 制造允许
0.02 1%,运行允 42.66667
0.479 Mpa
0.003 为0时的PYP
管线距孔口的最大高差(m) 泥浆压力 PS=1.5倍静压 Fd*PYP=
345
内压环向应力(MPa) 内压轴向应力(MPa) 弯曲轴向应力(MPa) 回拖轴向拉应力(MPa)
41.7 20.8 68.3 -9.9
环向应力合计(MPa) 最大轴向应力(MPa)回拖 时 最大轴向应力(MPa)运用 时 最小轴向应力(MPa)
41.7
58.4 满足
89.1 满足 -47.4
管材允许应力[σ](MPa)