定向钻进原理与应用
定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用
定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用【摘要】矿井探放水孔是矿井工程中非常重要的一环，而定向钻进技术的应用为矿井探放水孔的开发提供了新的解决方案。
本文首先介绍了矿井探放水孔在矿井工程中的重要性，以及定向钻进技术的基本概念。
接着详细阐述了定向钻进技术在矿井探放水孔中的原理和优势，以及一些具体的应用案例。
随后展望了定向钻进技术在矿井探放水孔领域的发展趋势和未来展望。
最后总结了定向钻进技术对矿井探放水孔的重要意义，并展望了其在未来的应用前景，为矿井探放水孔的发展带来了新机遇。
通过本文的研究，定向钻进技术的应用为矿井工程的发展带来了更多可能性，对于提高矿井工程的效率和安全性具有重要的意义。
【关键词】关键词：定向钻进技术、矿井探放水孔、原理、优势、应用案例、发展趋势、未来展望、意义、应用前景、新机遇1. 引言1.1 矿井探放水孔的重要性矿井探放水孔在矿业生产中扮演着重要的角色，它们不仅可以有效排水矿井中的积水，保证生产的正常进行，还可以降低矿井工作面的地压，提高工作面的安全性。
在煤矿生产中，地下煤层逐渐拱起形成龙背现象，当矿井往前推进时，煤层便会发生拱起，造成地压增大，导致矿井的顶板失稳，甚至发生顶板事故。
而通过定向钻进技术在矿井探放水孔中进行排水，可以有效减轻煤层和顶板的压力，改善矿井的工作环境。
矿井探放水孔还可以用于防治矿井火灾和瓦斯爆炸，在事故发生时，可以迅速排除危险，保障矿工的生命安全。
矿井探放水孔的重要性不言而喻，它们是矿井安全生产的基础设施，对于矿井的生产和安全起着至关重要的作用。
1.2 定向钻进技术的介绍定向钻进技术是一种通过控制钻孔的方向和角度来实现指定目标的钻井技术。
与传统直钻相比，定向钻进技术具有更高的灵活性和精准度，可以更好地满足复杂地质条件下的钻井需求。
定向钻进技术主要包括旋转钻进、偏移钻进和转向钻进等方式，通过运用不同的钻井工具和控制系统来实现不同的钻井效果。
定向钻进技术的核心是定向井眼工具，它可以通过操纵井下电脑系统，实时监控井下情况，并根据需要进行调整，确保钻孔按照设计方向和轨迹前进。
刍议煤矿井下定向钻孔施工工艺
刍议煤矿井下定向钻孔施工工艺1、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。
2、定向钻孔的设计定向钻孔施工前必须预先设计好钻孔轨迹，定向钻孔轨迹的设计应考虑到以下因素：钻孔的类型，施工钻孔的个数及预计孔深、钻孔分支孔的数量、孔深及分支位置等，轨迹设计前，尽可能多的收集到能准确反映钻孔布孔平面和空间区域的地质测量资料（包括煤层顶底板等高线图、综合柱状图，采掘工程平面cad 图、局部探眼或钻孔柱状图等），分析布孔区域煤层瓦斯含量及压力、煤层顶底板岩性变化及煤厚变化情况。
下面以顶板瓦斯抽放钻孔设计为例说明如何进行定向钻孔轨迹设计：2.1钻孔方位角设计。
设计钻孔方位角时，必须先明确工作面顶底板等高线图的真方位角a，然后再确定钻孔施工的主方位角b，顶板瓦斯抽采钻孔距离回风巷平距一般为10～30m，可以设计2～5个定向主孔，开孔间距控制在0.5～1m，再确定分支钻孔的个数及开孔位置，分支钻孔开孔位置均布置在工作面收作线以内，这样可减少无效孔段的施工，钻孔设计孔深在300～600m为宜，主孔方位在进入收作线后保持平行轨道顺槽延伸，主孔方位角确定后，再设计分支孔的方位，使钻孔终孔在平面上等间距分布，平均间距5～7m。
2.2钻孔倾角设计。
倾角的设计应兼顾到两个方面，一是高位钻孔最佳抽采高度，二是岩性情况。
钻孔的终孔垂高应分布在煤层顶板裂隙带内，淮南矿区高位钻孔最佳终孔高度一般控制在煤层顶板垂距15～25m范围内。
非开挖定向钻施工方案百度
非开挖定向钻施工方案1. 引言非开挖定向钻是一种无损施工技术，通过使用定向钻机在地下进行土壤钻孔和管道铺设，避免了传统开挖方式对地表和地下管线的破坏。
本文将介绍非开挖定向钻施工方案的基本原理、施工流程以及应用领域。
2. 基本原理非开挖定向钻施工是基于下述原理进行的：•定向钻机：定向钻机是一种专门设计用来进行地下钻孔和管道铺设的设备。
定向钻机能够实现在地下水平、垂直或斜向进行钻孔，以及将管道铺设在钻孔中。
•钻头和导向：定向钻施工过程中，钻头作为工具的核心部分，能够钻入地下并取得必要的数据。
导向工具则帮助控制钻头的方向，确保钻孔的准确性和稳定性。
•压力和推进：钻孔过程中，定向钻机通过施加适当的压力和推进力来推动钻头向前推进。
这样一来，钻头能够顺利移动并在地下形成钻孔。
3. 施工流程非开挖定向钻施工的一般流程如下：1.方案设计：在进行非开挖定向钻施工之前，需要进行详细的方案设计。
这包括确定钻孔的位置、方向和长度，选择适当的钻头和导引工具，以及制定安全措施。
2.钻孔准备：在实际施工前，需要进行钻孔准备工作。
这包括在施工区域进行勘探，获取地下情况的相关信息，并清理地表以便进行钻孔。
3.钻孔施工：施工人员将定向钻机放置在施工区域开始进行钻孔。
根据设计方案，他们将操作定向钻机使钻头进入地下并逐渐向前推进，形成钻孔。
4.管道铺设：钻孔完成后，施工人员会通过钻孔将管道引入地下。
在钻孔过程中，他们会使用导向工具来确保管道的准确铺设，并进行必要的连接和固定。
5.完工验收：施工人员会对施工后的钻孔和管道进行检查和验收。
他们会确认钻孔的准确性和质量，并测试管道的可靠性和流量。
4. 应用领域非开挖定向钻施工广泛应用于以下领域：•地下管道铺设：非开挖定向钻施工可以用于铺设各种类型的地下管道，包括自来水管道、天然气管道和电缆管道等。
相比传统的开挖方式，非开挖定向钻可以减少对地表和周边环境的破坏。
•基础施工：在建筑和桥梁等基础施工中，非开挖定向钻可用于进行土壤勘探和采样，从而提供基于地下情况的施工设计和建议。
煤矿专用定向钻机定向钻进技术与装备
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
13000钻机优势
岩石钻孔深度 定向钻孔直径 孔底马达转矩
钻杆直径 给进/起拔力
最大转矩 电机功率
≥500m
≥800m
提高钻孔效率，降低孔内事故
96mm
120mm
提高钻孔瓦斯抽放效率
450N.m
800N.m
提高了钻机岩石钻进效率
73mm 160kN 6000N.m
89mm 280kN 13000N.m
ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
2.定向钻机系列简介——钻机
（3）ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
项目
钻进深度 开孔直径 终孔直径 钻杆直径 额定输出转速 额定输出扭矩 给进/起拔力 给进行程 正常给进速度 调斜角度 制动扭矩 爬坡能力 电机功率
外形尺寸
整机重量
单位
m mm mm mm r/min N.m kN mm m/min ° N.m ° kW
为降低钻机成本，对普通履带式钻机的进行定向化改进，设计了经济型 定向钻机，钻机结构尺寸进一步缩小，开孔角度调斜范围进一步扩大，性价 比大幅提高。可配备履带式泵车（进口）或底座式泥浆泵（国产）。
ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
履带式泵车（进口泵）
国产泥浆泵
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
煤矿地质防治水中定向钻技术的应用
煤矿地质防治水中定向钻技术的应用摘要：在国民经济中煤炭采矿业是重要的组成部分，对于经济发展有促进作用，煤炭资源是众多行业发展的基础。
煤矿开采时如果遇到地质灾害，采矿的质量和效率会收到影响。
定向钻技术能使煤矿地质的防水效果进一步提高，相关从业人员需要加强对定向钻技术的研究，制定合理的定向钻进技术在煤矿地质防治水中的应用策略。
基于此，本文着重对煤矿地质防治水中定向钻技术的应用进行了研究，希望对相关研究提供参考。
关键词：煤矿开采；防治水；定向钻技术水文条件、现场地质都会对煤矿开采产生影响，煤矿开采频频遭遇阻碍。
煤矿开采工作中，防治水是重要的内容。
定向钻技术能对煤矿开采过程中水害隐患进行预防，有针对性的对水患进行处理，对于煤矿安全开采具有重要的现实意义。
1.定向钻进技术概述定向钻进技术在地质勘探中应用非常广泛，在使用过程中需要结合设备、仪器、钻具。
选定勘察地区进行钻孔，使用联合仪器，确定轨迹参数，对待处理区域内可能发生的水害进行预测，确定坐标值，制定科学的开采计划。
施工单位需要对地址进行详细的勘察，根据数据进行科学的分析，结合项目的实际情况，制定资源开采和水害预防等相关方案，为资源开采工作奠定坚实的基础。
1.定向钻进技术的装备及使用原理2.1定向钻机在定向钻技术中，定向钻机是其中最主要的装备，由钻机主机、控制系统、转向机构以及推进机构等部分共同组成。
定向钻机的核心部件是钻机主机，主要能够推动钻孔作业。
钻机主机主要由油缸、钻头、旋转头以及钻杆等部分组成，其中，油缸最主要的作用是能够推动钻机向前进行移动，钻头有利于打穿地表区域，旋转头能对钻头的倾斜角度和旋转进行更灵活的控制。
在定向钻机中，推进机构是重要的前进机构，主要由托轮、轨道以及油缸等部分共同组成。
通过油压能充分发挥油缸的推进作用，使钻机能够保持向前移动。
转向机构能使定向钻机的工作方向进行控制，主要组成部分包括转向机构、转向油缸以及方向传感器等。
定向钻机的控制中心为控制系统，主要包括计算机监控器、传感器以及操作平台等相关设备，能够对定向钻机进行更加全面的控制。
拖拉管非开挖定向钻进施工工法(2)
拖拉管非开挖定向钻进施工工法拖拉管非开挖定向钻进施工工法全称为水平定向钻进施工工法，是一种用于施工管道、电缆等地下工程的无开挖施工方法。
本文将从前言、工法特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例等方面详细介绍该工法。
一、前言现代城市发展对地下管线的需求越来越大，传统的开挖施工方式存在破坏道路、繁琐、耗时等问题。
而拖拉管非开挖定向钻进施工工法解决了这些问题，在市政工程、石油化工、通信电力等领域得到广泛应用。
二、工法特点拖拉管非开挖定向钻进施工工法具有以下特点：无需开挖地面、对环境影响小；施工速度快、效率高；操作灵活、适应性强；质量可靠、施工成本低。
三、适应范围该工法适用于各种土壤条件下的管道、电缆等地下工程，如给水管道、燃气管道、通信电缆等，特别适合在繁忙道路、人口稠密区域进行施工。
四、工艺原理拖拉管非开挖定向钻进施工工法的原理是通过定向钻进技术，将管道或电缆从一点引出沿预定道路穿越地下，然后再通过拉拖装置将其回拉到预定位置。
该工法采用先进的钻进设备和技术措施，确保施工的精度和质量。
五、施工工艺该工法的施工工艺包括以下几个阶段：施工准备、定向钻进、管道布设、管道回拉以及后续修复等。
每个阶段都有具体的操作步骤和要求，需要严格按照施工规范进行操作。
六、劳动组织拖拉管非开挖定向钻进施工工法需要组织专业施工队伍进行操作。
施工队应具备相关的技术知识和经验，并遵循相关的劳动安全规定。
七、机具设备该工法需要使用钻机、拉拖装置、定位仪等机具设备进行施工。
这些设备在施工过程中起到了关键的作用，具有稳定性高、精度好等特点。
八、质量控制为确保施工质量符合设计要求，需要进行严格的质量控制。
这包括对施工管道的强度、平整度、垂直度、接口密封等进行检测和监控。
九、安全措施在施工中，需要特别注重安全措施。
如设置围挡、警示标识，并配备专业人员进行安全监控，以避免可能的事故和人员伤害。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用
定向钻进技术在矿井探放水孔中的运用定向钻进技术是一种将钻孔定向放大的技术，广泛用于石油、天然气勘探和井下工程等领域。
近年来，定向钻进技术也开始在矿井探放水孔中的运用，并取得了一定的成效。
矿井的探放水孔是为了减轻矿井内水压，降低矿井水位而开凿的孔洞。
传统的探放水孔开凿方式是采用爆破和钻探的方法，操作繁琐，效率低下，还存在安全隐患。
而定向钻进技术具有操作简单、效率高、安全可靠等优点，因此在矿井探放水孔中的应用有很大的潜力。
定向钻进技术的主要原理是通过在钻孔中设置导向设备，使钻杆朝着预定的方向前进。
具体操作中，首先需要进行导向孔钻进，即在地表上钻一个小直径的导向孔，然后将导向工具插入导向孔中，通过转动导向工具的方向，将钻具引向预定的方向。
接下来，将导向工具换成钻具，进行孔道的扩大钻进。
定向钻进技术的主要控制参数包括导向工具的旋转速度、钻具的进给速度和转速等，可以根据实际需要进行调整。
1. 提高钻孔的准确性：定向钻进技术可以根据矿井地质条件和水压分布情况，选择最佳的钻孔方向，从而准确地开凿探放水孔。
相比传统的爆破和钻探方法，准确性更高。
2. 提高钻进效率：定向钻进技术可以一次性地完成导向孔和扩大孔的钻进工作，避免了传统方法中多次换装钻具的步骤，提高了钻进效率。
3. 降低工程难度：定向钻进技术可以在矿井地质条件较复杂的情况下进行施工，避免了在不利条件下进行爆破和钻探的困难。
4. 降低施工成本：定向钻进技术不需要大量的人力和物力投入，可以通过少量的设备和人员快速地完成探放水孔的开凿工作，降低了施工成本。
5. 提高施工安全性：定向钻进技术可以避免传统爆破方法中可能存在的安全隐患，减少对矿工的伤害风险。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的应用还存在一些挑战和问题，比如需要针对不同的地质条件和水压情况进行技术参数的调整，以及对导向工具和钻具的磨损和损坏进行修复和更换等。
定向钻进技术在矿井探放水孔中的应用具有很大的潜力。
定向钻进原理与应
地质勘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。
国外有文献认为是为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方 向偏斜的工艺和科学。
煤矿井下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 专用工具使近水平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。
垂直层理
编辑课件
第一节 定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
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。
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)。
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
2021/8/17
编辑课件
第二节 定向钻孔的弯曲条件
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
2、空间条件
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。
定向钻施工工法
非开挖施工——定向钻施工工法x x x公司作者：一、前言非开挖埋管技术, 作为今后一种新的施工方法, 逐步替代破路开挖埋管的传统工艺, 将会彻底地解决我国广大地区, 特别是内陆中西部地区在砂砾和岩层中敷设管路技术难题, 为天然气输送和给排水工程穿山越河提供便利。
按施工原理不同, 非开挖埋管技术可分为定向钻施工法, 顶管施工法和盾构施工法三种。
定向钻施工与另外两种埋管技术相比, 具有自由调节方向, 遇障碍报警, 绕向避开障碍的特别功能。
本工法将主要介绍定向钻在天然气管道施工中的应用。
二、适用范围定向钻施工宜用来铺设小直径管线, 即铺设直径小于500mm 的各类管线（钢管、混凝土管、塑料管等）。
三、工作原理按预先设定的地下铺管轨迹钻一个小口径先导孔, 随后在先导孔出口端的钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔, 当扩孔至尺寸要求后, 在扩孔器的后端连接旋转接头、拉管头和管线, 回拉铺设地下管线。
四、工艺流程及操作方法4.1工艺流程:4.2操作方法 4.2.1测量放线施工前与建设单位进行交桩, 对所交桩点进行复测, 办理交接手续, 并对基准点进行保护。
1根据基准点和图纸进行现场测量放线, 确定管线的具体位置及作业带范围。
同时根据现场的实际情况确定施工机具进场路线。
4.2.2工作坑开挖根据图纸要求的管道埋设深度, 开挖一个4米长的工作坑, 宽度以管子两侧各500mm为宜。
自沟底至地面修一个长20米的坡道, 保证管子能依靠重力及自身的柔韧性弯曲地进入工作坑。
同时在管道出土侧开挖接应坑。
a.为保证管基质量, 不得超挖, 机械开挖至设计深度200mm以上, 人工清至设计标高。
b.沟槽开挖质量应符合下列规定:不扰动天然地基或地基处理符合设计的规定, 地基承载力应符合设计要求。
槽底高程允许偏差: ±20mm。
4.2.3管材运输及布管吊装已做好防腐的管子时, 使用专用的吊装带, 防止损坏防腐层。
尽量使管材一次性到位, 减少二次倒运。
《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。
第七章-定向钻进技术ppt课件
（a）障碍物界外施工 （b）山高坡陡移位开钻 （c）充分利用海上平台
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（二）由于地质条件要求而使用定向钻进
（d）勘探陡 倾斜矿体
（e）避免多次 穿过复杂岩层
（f）强造斜岩 层将斜就斜
（g）矿层与围岩 产状不一，必须 人工造斜
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(三)由于工程技术需要而使用定向钻探 1．补取岩矿芯； 2．绕过孔内事故孔段或地下坑道及老窿； 3．打多孔底孔，增加矿芯量，出水量，出油量，地下爆破
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工作原理：
在孔内放置钻具并定向后，施加 压力，转动件Ⅰ上部沿花键8下移， 压力通过上凸肩11传给弹簧10和 外壳9，因此滑快4顶向孔壁，再 继续加压时，楔体3连同钻头1向 滑快移动的反方向偏移，锁紧齿 12脱开锁紧圈，之后就可回转钻 具，此时轴向压力仍然传给外壳， 滑块4和滚柱5切人孔壁岩石内， 并防止外壳转动，使偏斜力保持
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结构：
Ⅰ部件包括可伸缩杆7， 带有花 键8和上下出凸肩11和2，后者坐 于滚动轴承上。杆7带有锁紧齿 12及复位弹簧10，最下部接钻头 1。
Ⅱ部件包括带有锁紧齿的外壳 9，内装若干轴承，其下部有45 °斜面的两个楔体6和3，二者间 通过T形槽与滑快4连接，其上安 置滚柱5。
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4.螺杆钻 优点：结构简单、易损件少、工作可靠、维修方便；
转速与流量成正比，扭矩与泵压成正比，可获得小 转速大扭矩；
长度短，可做成弯外管型，有利于定向钻进。
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YL-54螺杆钻: 旁通阀1，螺杆马达2，万向节3等组成。 旁通阀的工作原理：
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探讨煤矿井下定向钻进技术在井下地质勘探中的实际应用
探讨煤矿井下定向钻进技术在井下地质勘探中的实际应用煤矿井下定向钻进技术是一种通过在井下进行钻进作业的方法，以获得更多有关煤矿地质构造和煤层分布的信息。
它是井下地质勘探中的一种重要技术手段，可广泛应用于煤矿勘探、瓦斯抽放、地质灾害预测等领域。
本文将从技术原理、实际应用和发展趋势三个方面来探讨煤矿井下定向钻进技术的实际应用。
一、技术原理煤矿井下定向钻进技术是将钻杆放入钻井机中，并通过操纵钻杆的转动和推进，将钻头钻进到目标地层。
在钻进过程中，通过转动钻杆和钻头的方式，使钻孔与地面投影线呈现出一定的偏离角度。
这样可以通过在井下的测斜仪检测钻杆的角度，并通过转换器将角度转换为数字信号，从而得到钻孔的倾角和方位角。
利用这些参数，可以进一步确定煤层的分布、煤层倾角和地质构造的情况。
二、实际应用煤矿井下定向钻进技术在煤矿勘探中有着广泛的应用。
首先，它可以提供更精确的煤层分布和倾角信息。
通过钻进的方式，可以在井下获取到更多的煤层样本，并结合倾角测量数据，可以绘制出煤层的地质构造图，为煤矿的开采提供了重要的参考依据。
其次，煤矿井下定向钻进技术还可以用于瓦斯抽放。
在煤层瓦斯抽放过程中，钻进技术可以通过对煤层的倾角和瓦斯含量的测量，确定瓦斯的开采方案和工艺参数，从而提高瓦斯抽放的效率和安全性。
此外，煤矿井下定向钻进技术还可以用于地质灾害的预测和评估。
通过在井下进行钻进，可以获取到更多的地质信息，从而可以提前发现地质隐患，采取相应的措施进行处理，减少地质灾害的发生。
三、发展趋势随着煤矿井下定向钻进技术的不断发展，其在实际应用中面临着一些挑战和机遇。
首先，技术的可靠性和测量精度是目前亟需解决的问题。
在井下环境中进行钻进和测量，受到地质条件和设备限制，对技术要求较高。
因此，需要进一步研发和改进测量设备，提高测量的精度和准确性。
其次，井下定向钻进技术与其他测井技术的配合也是未来发展的重点。
通过将定向钻进技术与其他地质测井技术相结合，可以获取到更多的地质信息，并加强对矿井地质结构和煤层分布的认识。
定向钻 工程技术交底
定向钻工程技术交底定向钻工程技术交底一、工程概述定向钻工程是一种特殊的钻探技术，主要应用于地下管道、电缆、石油井等需要穿越地下障碍物的工程中。
本文将详细介绍定向钻工程的技术原理、设备及操作流程。
二、技术原理定向钻工程利用钻头在地下进行旋转和推进，通过调整钻头的角度和方向，实现在地下障碍物之间钻孔的目的。
主要包括以下几个步骤：1. 钻头定位：利用定位装置确定钻头的位置和方向。
2. 钻孔：通过旋转钻头进行钻孔，同时推进钻杆使钻头向前进。
3. 地下导向：通过调整钻头的角度和方向，使钻孔沿着预定的路径前进。
4. 钻孔终止：当钻孔达到设计要求的深度或目标地点时，停止钻孔操作。
三、设备介绍1. 钻杆：用于连接钻头和钻机的管状工具，通常由钢铁制成，具有足够的强度和刚性。
2. 钻头：用于在地下进行钻孔的工具，通常由合金材料制成，具有良好的耐磨性和切削性能。
3. 钻机：用于提供动力和控制钻杆旋转和推进的设备，通常由柴油发动机驱动。
4. 定位装置：用于确定钻头的位置和方向的装置，通常包括全站仪、罗盘等。
四、操作流程1. 前期准备：确定钻孔的起点和目标地点，并进行现场勘测和测量，编制钻孔方案。
2. 安装设备：将钻机、钻杆、钻头等设备安装到工作平台上，进行必要的调试和检查。
3. 钻孔操作：根据钻孔方案，进行钻孔操作。
首先进行钻头定位，然后进行钻孔和地下导向，最后停止钻孔操作。
4. 钻孔终止：当钻孔达到设计要求的深度或目标地点时，停止钻孔操作，并进行必要的检查和测试。
5. 后期处理：将钻杆和钻头拆卸，并进行清洗和保养。
对钻孔进行必要的封堵和修复，恢复地面原貌。
五、安全注意事项1. 操作人员必须熟悉定向钻工程的操作流程和安全规范，严格按照操作规程进行操作。
2. 在进行钻孔操作时，必须保持周围环境的安全，避免与其他设施和人员发生碰撞。
3. 定位装置和其他设备必须经过合格的检测和维护，确保其正常工作。
4. 在进行钻孔操作时，必须戴好安全帽、防护眼镜和耳塞，避免因钻孔过程中产生的碎石和噪音对人员造成伤害。
水平定向钻计算
水平定向钻计算水平定向钻（Horizontal Directional Drilling，HDD）是一种用于在地下进行钻探和安装管道的技术。
它是一种无开挖技术，适用于各种地质条件和环境限制下的管道敷设。
本文将介绍水平定向钻的原理、应用领域以及相关的优缺点。
一、原理水平定向钻是通过控制钻杆的方向和角度，使钻头在地下水平前进，从而实现管道的敷设。
它的基本原理是利用钻杆在地下进行钻进和转向，通过钻头的旋转和推进来完成钻孔和管道安装的过程。
二、应用领域水平定向钻广泛应用于以下几个领域：1. 城市管道敷设：在城市地下敷设各类管道，如自来水管道、天然气管道、电缆等。
通过水平定向钻技术可以避免破坏地面和地下设施，减少对交通和居民生活的影响。
2. 河道和海底管道敷设：在河道、湖泊和海底等复杂地质条件下，使用水平定向钻技术可以避免对水环境的影响，减少对水生态和渔业资源的破坏。
3. 基础设施建设：在建设桥梁、隧道、地铁等基础设施时，使用水平定向钻技术可以避免对地下设施的破坏，提高施工效率。
4. 环境修复：在环境修复和污染治理中，使用水平定向钻技术可以减少对土壤和地下水的二次污染，提高修复效果。
三、优点水平定向钻相比传统的开挖敷设方法具有以下几个优点：1. 无需大面积开挖：水平定向钻可以在地下进行作业，无需对地表进行大面积开挖，减少对周围环境的破坏。
2. 适应性强：水平定向钻可以适应各种地质条件和环境限制，包括河流、湖泊、海底、山区等各种复杂地形。
3. 施工周期短：相比传统的开挖敷设方法，水平定向钻可以缩短施工周期，提高工程进度。
4. 成本较低：水平定向钻可以减少对地表和地下设施的破坏，降低修复成本和维护费用。
四、缺点水平定向钻也存在一些缺点：1. 技术要求高：水平定向钻需要专业的操作人员和高精度的设备，对技术要求较高。
2. 成本较高：相比传统的开挖敷设方法，水平定向钻的设备和施工成本较高。
3. 限制较多：水平定向钻在一些特殊地质条件下可能受到限制，如岩石层、脆弱地层等。
定向钻方案
定向钻方案定向钻方案1. 引言定向钻是一种在地下进行水平或斜向钻探的技术，广泛应用于油井、煤矿及地质勘探等领域。
本文将介绍定向钻的基本原理、设备要求以及操作流程，帮助读者了解定向钻方案的实施过程。
2. 定向钻的基本原理定向钻的基本原理是利用转动钻头产生的旋转力和下压力，通过合理调整钻头的位置和倾斜角度，使钻孔沿着设定的方向进行钻探。
定向钻主要通过以下几个要素来实现钻孔的定向：- 钻头倾斜- 钻头旋转- 钻杆压力及转动控制通过合理地控制这些要素，可以实现在地下进行水平或斜向钻探。
3. 定向钻的设备要求实施定向钻的过程中，需要使用到以下几种设备：3.1 定向钻机定向钻机是实施定向钻的关键设备，它需要具备以下要求：- 机身坚固，能承受钻探过程中产生的大压力和弯曲力。
- 高精度的方向控制系统，能准确控制钻孔的倾斜角度。
- 强大的钻进能力，能够钻探各种类型的地层。
3.2 定向测斜工具定向测斜工具用于测量钻孔的倾斜角度和方向，一般由测斜仪和旋转传感器组成。
测斜仪用于测量钻孔的倾斜角度，旋转传感器用于测量钻孔的方向。
3.3 钻杆组件钻杆组件用于连接钻头和定向钻机，以传递旋转力和下压力。
钻杆组件需要具备足够的强度和刚度，以满足定向钻的要求。
4. 定向钻的操作流程实施定向钻需要按照以下流程进行：4.1 准备工作在开始定向钻之前，需要进行一系列的准备工作，包括选择合适的定向钻机和钻杆组件，准备定向测斜工具，检查设备是否正常工作，确保施工现场的安全等。
4.2 钻井设计钻井设计是定向钻的关键环节，需要根据工程要求和地质条件确定钻孔的方向、倾斜角度和钻进路径等参数。
一般情况下，钻井设计需要借助计算机软件来进行模拟和优化。
4.3 定向钻施工定向钻施工是按照钻井设计要求进行钻井的过程。
在施工过程中，需要严格控制钻头的倾斜角度和方向，通过实时监测钻井参数和测斜数据，及时调整钻进路径。
4.4 完井操作定向钻完成后，需要进行完井操作，包括固井、完善井筒完整性、安装套管等。
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。
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预定的目标为靶点，一般为靶区的中心。井孔轴线钻到
预定靶区称为“中靶”，反之则称之为“脱靶”。
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第一节 定向钻探与定向钻孔
定向转进原理与应用
Deflection&Logging
三、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。 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 定向钻探与定向钻孔
（二）国内外定向钻进技术的发展状况
定向转进原理与应用
Deflection&Logging
30年代前后，苏联卡彼柳什尼柯夫（Капелющииков)和
美国沙彭伯格 (Scharpenberg) 几乎同时研究涡轮钻。由于勘 探海底油田，有意识地利用或制造井弯现象，打定向井采油。 才促进了定向钻进技术的发展。 1930年，美国在加里福尼亚 (California) 亨廷顿海滩 （Huntington Beach）施工了两口深入海底的定向井。 1934年，苏联在巴库 (Б а к у ) 也开始从海岸向近海 底部打定向井，勘探里海海滨下方的油田。
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第一节 定向钻探与定向钻孔
（二）按设计井眼轴线形状分类 1、两维平面定向井。是指井眼轴线轨迹 只在某个铅垂平面（水平平面）上变化的定 向井，井斜角（方位角）是变化的，而方位 角（井斜角）是不变的。 2、三维定向井。指井眼轴线轨迹在三维 空间中变化的定向井。井眼轴线可以是任意 三维空间内，也可以在三维空间的某个倾斜
眼在特定方向偏斜的工艺和科学。
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第一节 定向钻探与定向钻孔
定向转进原理与应用
Deflection&Logging
定义的内涵本质 定向钻进是有预定目标的，根据设计要求，该目标可以 是地下某一点，也可以井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 地将井孔轴线由弯变直或由直变弯，使之钻达到目标要求。 2、定向钻井（孔）的含义。 定向钻井是指用定向钻进方法控制井孔轨迹钻到预定目 标的钻井。 它与常规钻井的区别：定向钻井设计有特殊的轨迹，钻 进中必须研究和利用地层自然弯曲规律、井眼控制理论或人 工造斜工具控制井眼轨迹，最终钻达预定目标要求。
海湾海面打丛式井，在一座钻井平台上施工多达12口定向井。 除涡轮钻外，还用螺杆钻作为造斜工具。1977～1982年， 全国共完成定向井316口，平均井深2478.9m。1982年，在 新疆柯克亚地区施工了柯10-3救援井，井深3820m，最大 井斜角19º 45′，距靶心最小距离为4.78 m，在井底进行爆 炸后，压入泥浆才把火扑灭。
（一）定向钻探技术发展背景。 地质勘探的一般方法：区域地质调查——物探与化探——钻 探普查——布置勘探网进行钻探详查和详勘——定点取样，提 交矿床报告。 常规钻探方法：根据地质或设计部门的要求——设计钻孔位 置、深度、轨迹形式，一般是各种类型的直线孔（垂直孔居多， 也最合理）——进行钻孔技术方案设计——提出弯曲度等技 术要求——施工时，采取防斜、保直措施保证钻孔达到勘探 要求。 我国70~80年代对钻探普查的规范：孔斜＜1.5º ~2.0º /100m。 这也是根据当时的钻探技术水平而制定的。其精度到底如何？ 能否满足现代钻探与钻井的要求？
定向转进原理与应用
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1、定向钻进的含义
石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的井眼 轴线钻达目的层位的钻井方法。
地质勘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。
国外有文献认为是为了钻达到一个预定的地下目标，使井
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第一节 定向钻探与定向钻孔
2、我国定向钻进技术的发展
定向转进原理与应用
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我国定向钻进始于50年代。1956年，玉门油田钻成第一口 定向井，1962年起，四川油田进行了多种型式的涡轮钻定向 钻进试验。70年代以来，我国海洋定向钻井迅速发展，在渤
（1）钻孔轴线空间坐标计算及定向钻孔轴线轨迹设计。 （2）人工弯曲工具（造斜工具）的作用原理及受控定向 钻孔施工工艺。 （3）人工弯曲工具在孔内的定向原理及仪器。
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教材及参考书
定向转进原理与应用
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1、教材： 《受控定向钻探技术》，江天寿等编，地质出版社。 该书侧重于技术方法的应用，理论与实际结合，收集了大 量的实践性公式与数据，对该技术在实际工程中的应用具有 较高的指导意义和参考价值。 缺点：基本概念及有关理论讲解不透，逻辑性较差。 2、参考书： 《钻孔弯曲和定向钻探》、《定向钻进工艺原理》，吴光 琳，成都科技大学，—理论性较强。 《定向钻井》Inglis.T.A. （英）石油工业出版社，—国外 石油定向钻井。
课程以岩土钻掘工程学为基础，是岩土钻掘工程学 相关内容的深化，涉及到设计计算、机械、电子仪器、 测试技术等内容，要求学生具有专业基础和专业课知识。
定向转进原理与应用
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2、课程计划课时。
根据新一轮教学计划，课程为30课时，对涉及到岩土钻 掘工程学等课程的基础性内容（如钻孔弯曲、测斜原理、 防斜机理等）一般不作详细讲解，重点讲授以下三个方面 的内容。
第一节 定向钻探与定向钻孔
定向转进原理与应用
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通过研究与引进，我国石油勘探部门基本上拥有了国外专 用于定向井的先进工具、仪器，如无线随钻测量仪、有线随钻 测量仪、单点陀螺测斜仪、磁性单点和多点井下照相测斜仪、 井下动力钻具等。
北京石油勘探机械厂和大港石油机械厂还引进了美国斯密
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学习要求
1、加强课堂纪律。 2、按要求完成相关内容的自习和作业（设计与计算）。 3、考核方式：闭卷考试。
第一章 概述
一、定向钻探与定向钻孔 二、受控定向探技术中的主要技术 经济问题
第一节 定向钻探与定向钻孔
定向转进原理与应用
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第一节 定向钻探与定向钻孔
每百米2.0º 钻孔的水平偏距如下： 钻孔深 100米 钻孔深 200米 钻孔深 300米
定向转进原理与应用
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水平偏距 1.75米 钻孔深 400米 水平偏距 27.8米 水平偏距 7.00米 钻孔深 500米 水平偏距 43.5米 水平偏距 15.7米 钻孔深 800米 水平偏距＞110米
斯公司戴纳螺杆钻具制造技术。西安仪器厂引进单、多点测斜 仪与MWD生产线，生产的MWD测量仪已用于钻井作业，可以
满足国内需要。
另一方面依靠国内力量，自行研制新型工具，实现机具国 产化，定向钻进机具装备水平不断提高。
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第一节 定向钻探与定向钻孔
二、定向钻进与定向钻井（孔）的含义
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第一节 定向钻探与定向钻孔
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1941年后，二次世界大战刺激石油需求量增加，石油开发 投向海底。在海滨向海底打定向井，建海上平台钻丛式井。 到1957年，完成了100多万米多井底井。1956年，美国施密斯 工具公司 研制了螺杆钻，60年代用于定向钻井。70年代，在 深井定向钻进中，西方国家广泛采用螺杆钻。 80年代，为准确控制定向井井身轨迹，普遍采用随钻测量 技术，即MWD (Measurement While Drilling) 技术。在钻井过 程中可即刻了解井身的空间位置和造斜工具的面向。井底马 达、随钻测量技术和计算机辅助钻进CAD (Computer Aids Drilling) 技术的应用，使石油天然气定向钻井达到成熟的阶 段。
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第一节 定向钻探与定向钻孔
2、我国定向钻进技术的发展
定向转进原理与应用
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自1986年，通过攻关及推广，各油田“七五”期间钻各类 定 向井4317口，掌握了定向井、丛式井优化设计技术及计算机
软件包，包括丛式井开发油田平台数和平台位置的优化设计
定向转进原理与应用
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平面上。既有井斜角的变化，又有井斜方位角的变化。
由表中可知：钻孔精度很低，浅孔钻探尚可满足要求，中深孔
则偏距过大。
在一些极易造成孔斜的地层，有时每百米2.0º 的要求往往也难以 达到，造成孔斜超差，钻孔报废。
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第一节 定向钻探与定向钻孔
定向转进原理与应用
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随着钻探与钻井工程向深部的发展，对勘探精度要求的 不断提高，1.5º ~ 2.0º /100m已不能满足要求，设计部门提出了 0.5º /100m的要求，常规钻探技术要达到这一要求是非常困难 的，钻探技术中研制了种类繁多的防斜、稳斜机具，取得了 一定的成效，但仍然无法从根本上解决这一技术问题。 70~80年代，随着我国的改革开放政策，机械、电子、测 试、材料加工等技术的发展，研究、引进和开发受控定向钻 进技术取得了巨大的进展，利用地层自然弯曲规律钻孔和采 用人工强制手段改变钻孔轨迹在此基础上迅速发展起来，钻 探与钻井工程由过去的被动防斜转变为主动地人为控制，实 现了钻探史上的一次飞跃。