定向钻进技术PPT课件

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第三节 定向钻进的技术手段
一、定向方法：
1、直接定向
按需要的角度使造斜工具面（即造斜工具对称面得空间位 置）向对于磁北或某一指定方向实行定向。
在地表或在孔内进行。
2、间接定向
在测知造斜点钻孔方位角和顶角的基础上，根据造斜需 要的方位和顶角，先计算出造斜工具面和钻孔倾斜面得夹 角（又称安装角或工具面向角），然后，使造斜按安装角 定位，从而实现其对磁北方向的定向。
固定式和可取式；一次使用和多次使用。
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主要参数： 楔顶角：不易过大，在3º左右 导斜槽直径：比导斜钻头直径达1-3mm。
加工：圆钢铣制、钢材浇铸或套管切制。 定位：用卡瓦固紧、水泥或化学浆液固结、
或涨体固定等。
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开口式偏心楔
如图所示。上部为敞开的凹形导 斜槽，下部为完整管体，底部有岩 心管螺纹，可连接固定装置或加长 管。导斜槽的顶角根据设计要求而 定，一船为3°—7°，其长度需依管 径与顶角计算确定。
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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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孔身剖面设计的内容：
1．确定定向钻孔的类型和孔身剖面型式 钻孔类型和孔身剖面型式决定于：钻孔的目的和作用；钻
孔地质条件及在此条件下地层造斜规律；施工的可能性和安 全性；按此孔身剖面钻进的经济合理性等。 2．确定定向钻孔把区范围和遇层角
在已知靶点(见矿点或其它控制目标)的基础上，施工部门应 根据造斜工具能力、技术水平、矿体产状、勘探网度和岩层 性质等情况，与地质技术部门商定靶区范围和遇层角。 3. 确定主孔和分支孔的施工方法 4. 确定分岔点和造斜点 • 确定定向钻孔曲线段的曲率半径 • 确定定向钻孔空间轨迹参数 • 进行经济效益预估
装药量； 4．打控喷、灭火等救援并； 5．用定向孔开采地下固体矿产，或排出瓦斯； 6．敷设地下电缆或管道； 7．打有特殊要求的灌浆孔或冻结孔； 8．用定向孔查明要开凿竖井处的岩层等。
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第二节 定向钻孔孔身剖面的设计
一、定向钻孔分类和孔身剖面型式
按施工技术方法不同，可分为：
1．初级定向钻孔 即采用常规钻具并利用地层和工艺造斜规律，通过移动孔位，
2．空间弯曲定向钻孔 包括孔身轨迹某段在某一曲面内既有顶角变化又有方位角变化 的钻孔，以及顶角不变，方位角发生变化的螺旋线状钻孔。
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按钻孔结构形态，又可分为： 1．单孔底定向钻孔 即只有主孔而无分枝孔的定向钻孔。 2．多孔底定向孔
即既有主孔又有分枝孔的定向钻孔。主孔只有一个，而分 枝孔可能是一个也可能是多个。 从主孔中分出来的枝孔，称为一级分枝孔。 从分枝孔中再分出来的枝孔，称为二级分枝孔。
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源自文库
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羽状孔：分枝孔方向相同；（图a,b) 扇状孔：分枝孔方向互成180°(图c,d)； 集束孔或丛式孔：分枝孔朝向四面八方(图e,f)。
多孔底定向钻孔结构形态实例
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不论是单底孔，还是多底孔，其主孔和分枝孔最常用的孔身 剖面型式有：
(1)曲线型；
(2)直线一曲线型；
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(3)曲线一直线型；
(4)直线一曲线一直线型。
直线可以是垂直线也可以是斜直线，曲线可以是曲率半径单 一的圆弧，也可以是不同曲率半径圆弧织成的弧线。
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二、定向钻孔设计的内容 定向钻孔孔身剖面的设计，是指导施工的依据和定向钻进
能否成功的首要条件。设计之前必须充分掌握原始资料。这 些资料包括： (1)钻孔的目的和作用 (2)勘探地区的地质情况 (3)地表对孔位限制条件 (4)勘探地区已施工钻孔的测斜资料及钻孔弯曲规律 (5)拟采用的造斜工具的结构及造斜能力；勘探地区以往用过 的造斜手段及其效果 (6)见矿点或其它控制目标的垂直深度和水平距
改变开孔顶角，扭转开孔方位角等方法钻达目的层位的钻孔。 2．受控定向钻孔
即单纯采用人工造斜手段或综合利用人工造斜手段与地层造 斜规律，钻达目的层位的钻孔。
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按孔身轨迹的不同，可分为： 1．平面弯曲定向钻孔 包括孔身轨迹在其一垂直平面内只有顶角弯曲而无方位变化(或 方位角变化很小)的钻孔；在某一倾斜平面内顶角和方位角都有 变化的钻孔，以及在水平平面内只有方位角弯曲而无倾角变化( 或顶角变化很小)的钻孔(坑道钻中用之)。
斜钻具。 3、减斜钻具组合 原理：悬锤原理、偏重原理。 利用钟摆钻具和偏重钻铤
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三、偏心楔造斜
偏心楔(导斜器)是进行人工定向钻孔最主要的工 具。它按设计要求的方位在孔内固定后，就可用 导斜钻具沿偏心楔的导斜槽钻出新孔，从而实现 定向钻进，纠正钻孔弯曲，补取岩矿心，或绕过 事故钻具。 分类：开口式和闭口试，不带导向管和带导向管。
定向钻进有那些优点？
节省钻探进尺；较好地保证钻探质量；减 少防斜和纠斜的额外耗费；避免孔斜超差或扎 内事故造成的工作量报废。
如果在一个基台上搞一基多孔或一孔多枝， 还可节省修筑道路、平整场地、赔偿青苗、折 卸、搬迁、安装设备等费用。
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定向钻进的使用范围： (一)由于地面情况限制而使用定向钻进
（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
第七章 定向钻进技术
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内容
一、定向钻进的特点和应用范围 二、定向钻孔孔身剖面的设计 三、定向钻进的技术手段
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第一节、定向钻进的特点和应用范围
什么是定向钻进？
在钻探施工中，利用自然造斜规律，采 取人工造斜手段，或者两者并用，使钻孔按 照预定轨迹延伸，达到顶定目标的钻进方法， 称为定向钻进。
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只能在孔内进行。
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3、随钻定向（MWD-Measurement While Drilling)
把测斜定向仪器放在钻杆柱内，一边钻 进，一边连续测知钻杆方位、顶角和造斜 工具的面向，这些数据能在地面记录和反 应出来，从而能及时调整造斜工具的面向， 做到随时控制造斜方向。
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二、钻具组合造斜
1、保直钻具（稳斜钻具）组合 工作原理与防斜用的满眼钻具相同。 利用扶正器稳斜。 2、增斜钻具组合 用于增斜钻孔，以增大钻孔顶角。 利用塔式钻具：大钻头和短粗径；或带万向节的增