浅议依据钻孔弯曲规律设计钻孔
钻孔弯曲跟测量资料文档
钻孔以锐角穿过软硬岩层界面，从软岩进入硬岩时，由于软、 硬部分抗破碎阻力的不同，使钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲；而 从硬岩进入软岩时，则钻具轴线有偏离层面法线方向的趋势。但由 于上方孔壁较硬，限制了钻具偏倒，结果基本保持着原来的方向； 钻孔通过硬岩进入软岩又从软岩进入硬岩时，最终还是沿层面法 线方向延伸。
2019/11/14
第三节 钻孔弯曲的原因和规律
钻孔弯曲与测量 Deflection&Logging
三、钻孔弯曲的某些规律性
钻孔弯曲的规律性不是绝对的，而是表现为一种趋势，通常有以下一些趋势：
在变质岩(如结晶片岩、片麻岩等)中钻进时，钻孔弯曲强度大于在沉积岩（如页岩） 中钻进时的弯强，更大于在岩浆岩(如花岗岩、辉绿岩)中钻进时的弯强；
钻孔弯曲强度与岩石各向异性强弱和钻孔遇层角的大小有 关。所谓钻孔遇层角就是钻孔轴线与其在层面上的正投影 的夹角。当遇层角约为45º时，钻孔弯强最大。
中国地质大学勘察与基础工程系
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第三节 钻孔弯曲的原因和规律
钻孔弯曲与测量 Deflection&Logging
二、钻孔弯曲的原因 1. 地质因素
孔壁间隙大，粗径钻具短，钻具刚度差，则钻孔弯曲强度大；
钻孔顶角小，方位变化大；钻孔顶角大，方位变化小。顶角超过30º时，方位趋于稳 定，按一般规律方位角弯曲往往与钻具回转的方向一致。
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第四节 钻孔弯曲的测量及仪器
钻孔弯曲与测量 Deflection&Logging
全弯强：钻孔轴线单位长度的全角变化量。 i γB γA/ LB LA
如果某一孔段既有顶角又有方位角变化，则产生全弯曲角γ , 钻孔轨迹上A、 B两点的全弯曲角γ 可用下式计算：
非开挖技术中定向钻进效果与弯曲问题分析
非开挖技术中定向钻进效果与弯曲问题分析钻探方法中的导(定)向技术作为非开挖技术核心内容已得到越来越广泛的应用。
目前,非开挖技术中对导向和定向的界定尚未趋于明朗化,概念上,都是指使钻孔按一定设计轨迹钻到预定目标的钻进方法。
但一般认为,导向钻进更强调人为因素“导”的作用,重视边钻、边测、边导的三“边”过程。
而定向钻则强调人们利用地层和钻具容易形成弯曲的自然特性来设计轨迹,以期达到预定目标,因此如何选择最佳的开孔位置和角度显得尤为重要。
与传统定向钻进技术相比,非开挖中的定向方法要简单得多。
本文是基于这个基本点来说明问题的。
国内外导向钻机在实施导向钻进时对入口点和入口角度的选择没有定向钻那么严格,在入口基本上是一个弯曲段,根据设计轨迹要求,弯曲半径R可能不变,也可能是变化的(如分别由不同曲率半径的圆弧组成),因此钻孔剖面可能有复杂的形状,包括人工弯曲的孔段、自然弯曲孔段和直线孔段,整个剖面由直线孔段和弯曲半径不变或弯曲半径变化的曲线组成,这对以后的扩孔和铺管会带来一定影响,对设备能力也提出了挑战。
导向设备一般设计得笨大粗重,对施工场地的面积有一定的要求,这对于在拥挤的城市巷道里施工无疑是一种打击。
因此运用传统的小型钻机,采取定向钻进技术进行非开挖铺管成了较明智的选择。
小型定向钻进方法运用到非开挖技术中,需掌握钻孔弯曲的基本规律,运用这些规律进行钻孔轨迹设计,在钻孔入口处准确定向,钻进过程中选用合理的钻具和钻进规程,就能达到预期目的。
这种方法实施的钻孔平直度较高,轨迹起伏不大,扩孔、铺管也较为可靠。
弯曲规律分析钻进过程中产生钻孔弯曲是必然的,一般来说,这种弯曲是逐渐发生的,轨迹是相当平滑的,但无论如何,对铺管来说弯曲是不利的。
问题是如何利用这些自然的和人工的弯曲规律来克服弯曲,达到尽量平直的效果,即达到以“弯”纠“弯”的目的。
为此应该掌握弯曲的基本规律。
弯曲的一般规律钻孔弯曲性质和弯曲强度同地质条件、钻进方法、钻具类型、钻进规程及某些技术因素有关。
钻孔弯曲的原因及预防和纠正方法浅析
钻孔弯曲的原因及预防和纠正方法浅析作者：吴云柯长林来源：《城市建设理论研究》2013年第33期摘要：笔者根据多年从事煤田地质钻探工作经验，发现钻孔弯曲主要是由于勘探区地层、钻探施工技术、钻探工艺造成的。
在多年的施工中，摸索到一套有关钻孔弯曲的预防和纠正办法。
关键词：钻孔弯曲;原因;预防;纠正中图分类号：P634.2 文章编码在实际煤田地质钻孔施工过程中，受自然条件、技术条件和钻探工艺的制约，钻孔实际轨迹往往与设计轴线发生错位，这样会弯曲矿体产状、打丢矿体、遗漏断层，会影响对矿体的评价、构造的判断和储量计算的精度。
钻孔弯曲严重时，也会造成钻进速度下降，降低钻探效率，甚至会造成机械事故和其他危害。
作为从事地质钻探技术工作者，在钻探施工过程中一定要认真分析和研究钻孔弯曲的原因，探索科学预防钻孔弯曲方法和纠正措施，减少钻孔弯曲程度，使施工钻孔实际轨迹与钻孔设计轴线尽量吻合，提高钻探效率，尽可能减少地质勘探成果失真，为地质勘探提供真可靠实的勘探成果。
一、钻孔弯曲产生的原因在钻孔施工过程中，钻杆既要从事自传运动也要从事公转运动，也就是说钻杆要围绕钻孔轴线这个中心在转动，在钻杆的转动过程中，钻头钻进的角度会随着钻进时间的变化而变化。
在钻进时，若倾斜面保持稳定在某个位置不变动时，钻杆柱在自传过程中，会导致钻具轴线偏离钻孔设计轴线，造成钻孔发生弯曲。
（一）地层的原因钻探工作实践证明，岩石的软硬互层、岩层倾角大、层理及片理发育等是导致钻孔弯曲的重要原因，而且具有一定的规律性。
断层坚硬岩脉、破碎带、地层中的坚硬包裹体、大型裂隙和溶洞、厚煤层等都将会导致钻孔弯曲，而由这些特殊地质因素造成的钻孔弯曲是没有明显规律可循的。
1、在煤田地质钻探施工中，一般会遇到第四纪地层，当第四纪地层中存在较大砾岩时，由于钻头受阻力不均匀的原因，钻孔通常情况下会沿着砾岩石斜面弯曲。
如下图一所示。
2、当钻孔遇到裂隙，并且裂隙的方向与钻孔轴向相近时，通常钻孔会沿着裂隙方向弯曲。
不同地质条件下钻孔弯曲规律及防斜措施
不同地质条件下钻孔弯曲规律及防斜措施摘要:为了确保钻孔按既定轴线准确地钻到预计的空间位置或矿体部位,达到地质勘察设计的目的,本文从不同地质条件对引起孔斜重要控制作用进行分析,总结了钻孔顶角在钻进直孔或斜孔显现的趋向层面弯曲性;软硬互层钻进时顶、顺弯曲与惯向弯曲性;钻孔方位角因遇层角的变化垂向偏斜规律;软硬互层钻进时左右偏斜规律。
提出了预防钻孔弯曲的方法,对指导今后钻探施工具有现实意义。
关键词:钻孔弯曲地质控制弯曲规律防斜措施钻井施工是勘探地下矿产资源的重要方法之一,而每一个钻孔都必须准确地钻到预计的空间位置或矿体部位才能够达到探明地下矿产资源的要求。
但是,在钻孔施工过程中,由于种种原因,经常会使钻孔轴线偏离既定的空间位置,发生程度不同的钻孔弯曲。
因此,了解钻孔弯曲情况,分析弯曲原因,找出弯曲规律,采取一定的措施防止钻孔弯曲或将钻孔弯曲控制在一定范围内是钻探工作的一项艰巨任务[1]。
1.钻孔弯曲的地质控制因素钻孔之所以发生弯曲,是粗径钻具在回转碎岩过程中偏离设计钻孔轴线方向而引起的。
一般促使粗径钻具偏斜的因素有二:一是钻头底面受到偏斜力矩或粗径钻具受到与设计钻孔轴线不一致的斜向力;二是孔壁对粗径钻具导向不够或粗径钻具刚性差。
造成粗径钻具的偏斜条件主要有两方面:一是施工技术和钻进工艺等,即钻探设备的质量及安装、开孔钻进以及粗径钻具结构尺寸、钻进方法、钻进技术参数及操作技术等。
例如在施工过程中,钻机没有水平地安装在固定的基础上或地基填方多,不坚固,使得基台枕受力不均,造成钻机倾斜;塔上滑车、钻机立轴和钻孔没在同一轴线上;钻机立轴(或转盘)没有准确地固定在既定的倾角和方位角上,这些都会导致钻孔的严重弯曲。
钻机陈旧或性能不良,不能保证粗径钻具的一定方向和角度时,就会发生钻孔弯曲。
如钻机的回转给进部件导向性差,立轴导管松矿,立轴箱固定不牢,油压钻机滑道松旷等。
钻进方法不同时,孔径与钻具(主要是粗径钻具)之间的孔隙也不相同,而两者之间的孔隙,是造成钻具在孔内偏斜的重要条件。
论钻孔弯曲及其纠偏方法
论钻孔弯曲及其纠偏方法蔡盛业（广东高要河台金矿）摘要：地质钻孔发生弯曲是必然的，并将影响钻探质量。
因此，在钻探施工过程中，要进行钻孔弯曲测量，收集、统计和分析相关数据，总结钻孔弯曲规律；同时要分析研究钻孔发生弯曲的原因，并采取相应措施加以预防控制和纠正，以提高钻探质量。
关键词：地质钻探；钻孔弯曲；钻孔弯曲测量；纠偏方法；预防控制中图分类号：文献标识码：文章编号1 钻孔弯曲测量1.1 相关概念钻孔弯曲是指在施工中，钻孔轴线偏离了原设计方位或顶角的现象。
钻孔轴线的空间位置是由钻孔深度、钻孔顶角（或倾角）及钻孔方位角三个因素来决定。
其中顶角是指钻孔轴线与水平面的垂线所夹角，其余角为钻孔倾角；方位角是指从正北方向开始，顺时针到钻孔轴线在水平面上的投影所夹角。
钻孔弯曲是必然的，纯直线的钻孔是不存在的，也正因为这样，将其作为一项质量标准，以免造成假象或歪曲矿体空间形态，必须对钻孔弯曲进行测量。
钻孔弯曲测量是指确定钻孔轴线三要素的测量，主要是顶角和方位角的测量。
一般对钻孔顶角的要求是：直孔≯2°/100m，斜孔≯3°/100m，随孔深增加可递增计算。
1.2测量原理及仪器结构原理钻孔弯曲测量就其测量方法的基本原理而言,可归纳如下：顶角测量用液面水平原理或悬锤原理；方位角测量用罗盘原理（利用大地磁场）或地面定向法（定盘仪、陀螺仪）。
测斜仪是测量钻孔弯曲的仪器，其种类和型号繁多，如：HF液面水平单点测斜仪、XJL型、JDP-1型单点测斜仪；JJX-2/3型、KXP-1型多点电测仪；JXK-2型两用多点电测仪；JDL-1型、JXT-247A 型陀螺测斜仪等。
根据河台金矿是弱磁性矿区及所施工钻孔为Ø46mm的情况，参照各种测斜仪的结构原理、性能指标和特点，我们选用了XJL型测斜仪，它是一种单点全测仪，下井一次只可测得一个测点的方位角和顶角。
该测斜仪利用悬锤和罗盘原理，适用于非磁性矿区和孔径≮Ø40mm的钻孔测量。
国家精品课程岩土钻掘工程学第10章——钻孔弯曲与测量
第一节
概
述
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岩土钻掘工程学
一、钻孔轨迹的基本要素 顶角（θ ）钻孔轨迹某点切线与铅垂线之 间的夹角。石油称为井斜角。 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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3/16/2019
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第二节 钻孔弯曲的原因和规律
1.2 软硬互层
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钻孔以锐角从软岩进入硬岩时，由于软、硬部分抗破碎阻力的不同，使 钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲； 从硬岩进入软岩时，则钻具轴线有偏离层面法线方向的趋势。但由于上 方孔壁较硬，限制了钻具偏倒，结果基本保持着原来的方向； 钻孔通过硬岩进入软岩又从软岩进入硬岩时，最终还是沿层面法线方向 延伸。 钻孔遇层角存在着临界值。超过此值时钻孔顶层进；低于此值时钻孔将 沿硬岩的层面下滑(俗称顺层跑)。这也说明钻进中粗径钻具倾斜面方向 稳定是客观存在的。
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第三节 钻孔弯曲的测量仪器与数据处理
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第二 节 钻孔弯曲的原因和规律
一、钻孔弯曲的条件 存在孔壁间隙，为粗径钻具提供偏倒(或弯曲)空间；
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具备倾倒或弯曲力，为粗径钻具偏离钻孔轴线提供动力；
粗径钻具倾斜面方向稳定。 孔壁间隙和倾倒(或弯曲)力是钻孔弯曲的必要条件；而粗径钻具倾斜面方 向稳定是产生钻孔弯曲的充分条件。 钻具倾斜面稳定在某一方向时，钻柱只自转不公转。 如果钻柱公转，钻头在不同时刻朝着不同方向钻进，只产生扩壁作用，而 不导致钻孔弯曲。因此，钻孔弯曲是在钻柱自转的情况下发生的。
2钻孔弯曲与定向钻进
四、防斜保直钻进技术要点
（一）、造成孔斜的原因 地质因素：斜向构造，层理、片理发育，
软硬互层，破碎、溶洞、卵砾石 工艺技术因素：开孔垂直度、下部弯曲、
下部重力、扶正性差、孔壁超径、孔壁软 弱、粗径钻具、钻进方法、轴压过大、转 速与泵量
? （二）、一般防斜措施
? 1、按照地层条件布置和设计钻孔
? 由空间几何学和计算机图形技术结合，形 成钻孔轨迹三维量化可视化程序，大大提 高了快速分析钻孔弯曲情况的能力。
方位角 钻孔顶角（井斜角、俯仰角）
三、孔斜测试技术
1、传统测斜仪 重锤式、氢氟酸玻管式、机械磁针罗盘式、照
相记录式、钻杆定向式等均为上世纪80年代以前 的测斜仪型式。
2、加速度计测斜仪 其原理是由2个相互正交安放的微型电子加速度传感器获得的 2个重 力加速度分量进行合成计算，得到唯一的 1个倾斜角值和1个工具面
选用冲击回转钻进。 ? (2)钻进规程参数的合理选择应能保证较高机械钻
速，减小孔壁间隙，减小下部钻具弯曲。 ? 4.正确选用钻具 ? (1)钻具应直而圆、不弯曲、不偏心、连接后同心
度好.粗径钻具应有足够长度。 ? (2)应尽可能采用钻锭加压，钻挺重量应大于孔底
所需钻压，使中和点落在钻挺上。 ? (3)扩孔或换径时，钻具必须带有导向。
角值，从而得到钻孔顶角和钻具控向面角。其测试精度高，测试速 度快，是现代钻探孔斜测试的发展方向。
z
z
X A
Y X
Y
B
图 17 二维和三维传感器正交安装示意图
3、电子罗盘
电子罗盘由三维磁阻传感器、两个倾角传感器和MCU 构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场，倾角传感器是 在磁力仪非水平状态时进行补偿；MCU处理磁力仪和倾角 传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。用它可以 准确、迅速地测试钻孔方位角。
第七章 钻孔弯曲
第七章 钻孔弯曲第一节 概述为了探明地下矿产资源而施工的每一个钻孔，都必须按地质设计的要求，准确地钻到预计的空间位置或矿体部位。
但是，在钻孔施工过程中，由于种种原因，经常会使钻孔轴线偏离既定的空间位置，发生程度不同的钻孔弯曲。
钻孔弯曲是钻探质量优劣的重要指标之一。
因此，了解钻孔弯曲情况，分析弯曲原因，找出弯曲规律，采取一切措施防止钻孔弯曲或将钻孔弯曲控制在一定范围内是钻探工作的一项艰巨任务。
钻孔的空间位置钻孔轴线在空间的位置称为钻孔轨迹。
钻孔轨迹可能是直线、曲线或直线和曲线混合。
直线分垂直线、倾斜线和水平线；曲线分平面曲线和空间曲线。
在地质勘探中，常设计直线型和平面曲线型孔。
（一）直线型钻孔为了研究钻孔的空间位置。
一般采用三维空间坐标系。
坐标系的原点代表孔口，x 轴代表南北方向，y 轴代表东西方向，z 轴代表铅直方向。
对于直线型钻孔来说，钻孔的孔口坐标，开孔顶角和方位角三者就完全决定了钻孔轨迹（见图 0-1）。
图 0-1 直线型钻孔轨迹图孔口位置即开孔点，通常由地形测量或矿山测量确定。
顶角θ是钻孔轴线与铅垂线之间的夹角。
它的余角（90°-θ）称为钻孔倾角。
当θ＝0°时，钻孔为垂直孔；θ＝90°时，钻孔为水平孔；0°<θ<90°时，钻孔为倾斜孔。
方位角α是钻孔轴线的水平投影与正北方向之间的夹角。
从正北方向起按顺时针方向计算。
用罗盘测量钻孔方位角时，测得的数值为磁方位角，应该加入钻孔所在地的磁偏角修正值，换算成真方位角（即地址方位角）。
方位角变化范围为0～360°。
测斜的孔深是指孔口到测点钻孔轴线的长度。
在直线型钻孔情况下，钻孔轴线上任一点的坐标按下式计算，00sin cos sin sin cos A A A A A o A x x L y y L z z L θαθαθ=+⎫⎪=+⎬⎪=+⎭（0-1）z A＝z0＋L A cosθ式中：x0，y0，z0—孔口坐标；x A，y A，z A—钻孔轴线上点A的坐标；θ—开孔顶角；α—开孔方位角；L A—孔口至测点以钻孔轴线的长度。
关于煤田钻探中钻孔弯曲的研究
关于煤田钻探中钻孔弯曲的研究【摘要】对钻孔弯曲的危害、产生原因、预防及纠正方法进行了探讨，对于煤田钻探中做好钻孔弯曲的防治工作具有一定的参考意义。
【关键词】煤田钻探；弯曲；原因；预防；纠正1 钻孔弯曲对煤田钻探产生的危害（1）钻探过程中增加了钻具和孔壁之间的摩擦阻力，造成钻具磨损；回转和升降困难，易引起钻杆无用功的消耗，缩短钻具的使用寿命。
（2）钻进施工中钻头压力不能直接加压到孔底，否则压力将一部分消耗在钻具上，一部分消耗在弯曲钻孔的孔壁上，从而降低钻进效率，增加钻探成本，浪费材料，延长勘探时间。
（3）钻杆在孔内弯曲段钻进剧烈敲击孔壁，造成不完整岩层的坍塌掉块，容易引起卡钻、折断钻具、孔内拉槽等事故发生。
（4）直接影响地质资料的可靠性。
钻孔弯曲会造成地质人员分析错误，不能正确判断地质情况，引起很大的损失。
如有时会把断层打掉，煤层打丢，达不到地质设计目的；另外，会使所控制的煤层深度变浅，影响储量圈定级别。
2 钻孔弯曲的原因造成钻孔弯曲条件的原因大致可分为三类，即地质、技术和工艺因素。
2.1 地质因素影响钻孔弯曲的地质因素主要是岩石的构造特征和岩层的软硬相兼性。
地质因素是客观存在的，无法避免，只能通过工艺技术措施来减弱它的促斜作用。
2.1.1 岩石的构造特征岩石本身具有层理、片理等构造特征，当钻头在倾斜岩层中钻进时，岩石的破碎效率不高，钻头易沿岩层倾斜方向钻进，钻孔极易产生垂直于层面的弯曲。
2.1.2 岩层的软硬交替性钻孔以锐角穿过软硬交替的岩层界面，从软岩层进入硬岩层时，由于软、硬部分抗破碎能力的不同，使钻孔朝着垂直于层面的方向弯曲；而从硬岩层进入软岩层时，则钻具有偏离层面垂线方向的趋势，但由于上方孔壁岩性较硬，限制钻具偏倒，使钻头基本保持着原来的方向钻进。
2.1.3 易发生钻孔弯曲的特殊地层（1）在松软或较松软的第四系地层内，如遇到大砾石，钻孔易沿砾石斜面弯曲。
（2）钻孔遇到裂隙地层，而裂隙的方向与钻孔的方向相近时，钻孔沿裂隙方向延伸。
钻孔弯曲产生的原因及预防纠正对策分析
钻孔弯曲产生的原因及预防纠正对策分析摘要在实际生产中往往会出现钻孔弯曲现象，对工程质量有很大的影响。
无论在设计方案中对钻孔的位置计算的的多么精确，但受实际条件制约，钻孔的真实轴线经常与设计的轴线错位。
因此，若想切实提高工程的整体质量，那么就必须采取一套科学规范的钻孔施工工艺，尽可能减少钻孔弯曲的形成。
另外，在钻孔施工中，要充分考虑到各种可能条件的影响，例如有特殊构造或自然条件复杂地带，较容易导致钻孔弯曲。
本文通过对钻孔弯曲产生的原因分析，并在此基础上阐述了具体的预防纠正对策，旨在为减少钻孔弯曲尽一份力。
关键词钻孔弯曲；纠正对策；构造特征0引言在实际钻孔施工过程中，受自然条件与技术条件的制约，钻孔真实轴线经常与设计轴线常常错位，这样就会形成钻孔弯曲。
钻孔弯曲对工程质量有很大的影响，所以一定要正确分析钻孔弯曲形成的原因，并采取科学的钻孔施工工艺减少弯曲钻孔出现，也可以使设计钻孔与实际钻孔弯曲偏离位置相匹配，并结合预测的弯曲位置钻进到预留的空间位置。
另外，倘若钻孔钻进过程中遇到特殊地层构造时，要采取相应的策略将其绕过，并在设计和施工中做好预防对策，确保钻孔弯曲不产生。
1钻孔弯曲产生的原因在钻孔施工时，钻杆柱通常将自转与公转运动共同完成，钻孔轴线就是其围绕中心，此时钻头钻进角度会随着时间而变化。
如果倾斜面稳定在某个位置不变动时，钻杆柱只做自转，导致钻具轴线远离设计轴线形成弯曲。
下面将从分析钻孔弯曲产生的具体原因。
1.1地质构造原因地质构造是产生钻孔弯曲的主要原因，地质构造决定了岩层软硬程度，那么必然会对钻孔施工有较大影响，并且地质构造原因通常不可避免，只有提高施工技术来降低其影响。
地质构造原因主要包括两方面：一方面是岩石构造因素。
岩石自身就有其度的的构造特征，不同岩石在层理与片理等方面有很大差别，所以对钻头的阻碍程度也会有所不同，如果是破碎率较低的岩石，钻头会顺着岩层倾斜方向钻入，那么就会形成与层面垂直的钻孔弯曲。
第七章-钻孔弯曲
第七章钻孔弯曲第一节概述为了探明地下矿产资源而施工的每一个钻孔,都必须按地质设计的要求，准确地钻到预计的空间位置或矿体部位。
但是，在钻孔施工过程中，由于种种原因，经常会使钻孔轴线偏离既定的空间位置,发生程度不同的钻孔弯曲。
钻孔弯曲是钻探质量优劣的重要指标之一。
因此，了解钻孔弯曲情况,分析弯曲原因，找出弯曲规律，采取一切措施防止钻孔弯曲或将钻孔弯曲控制在一定范围内是钻探工作的一项艰巨任务。
一、钻孔的空间位置钻孔轴线在空间的位置称为钻孔轨迹。
钻孔轨迹可能是直线、曲线或直线和曲线混合。
直线分垂直线、倾斜线和水平线；曲线分平面曲线和空间曲线。
在地质勘探中，常设计直线型和平面曲线型孔。
（一)直线型钻孔为了研究钻孔的空间位置。
一般采用三维空间坐标系。
坐标系的原点代表孔口，x轴代表南北方向,y轴代表东西方向，z轴代表铅直方向。
对于直线型钻孔来说，钻孔的孔口坐标,开孔顶角和方位角三者就完全决定了钻孔轨迹(见错误!未找到引用源。
)。
图错误!使用“开始”选项卡将应用于要在此处显示的文字。
-错误!不能识别的开关参数。
直线型钻孔轨迹图孔口位置即开孔点，通常由地形测量或矿山测量确定。
顶角θ是钻孔轴线与铅垂线之间的夹角。
它的余角（90°－θ)称为钻孔倾角。
当θ＝0°时，钻孔为垂直孔；θ＝90°时,钻孔为水平孔；0°＜θ<90°时,钻孔为倾斜孔。
方位角α是钻孔轴线的水平投影与正北方向之间的夹角。
从正北方向起按顺时针方向计算。
用罗盘测量钻孔方位角时，测得的数值为磁方位角,应该加入钻孔所在地的磁偏角修正值，换算成真方位角(即地址方位角)。
方位角变化范围为０~３６0°。
测斜的孔深是指孔口到测点钻孔轴线的长度。
在直线型钻孔情况下,钻孔轴线上任一点的坐标按下式计算,00sin cos sin sin cos A A A A A o A x x L y y L z z L θαθαθ=+⎫⎪=+⎬⎪=+⎭（错误!不能识别的开关参数。
八章钻孔弯曲和定向钻进
工程钻探学课件
第六节 定向钻进
定向钻进的工作原理是采用定向钻进技术。
工程钻探学课件
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。
工程钻探学课件
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。
工程钻探学课件
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小
工作原理：利用非对称钻头斜面反力作用，来改变钻进方向和调 解钻头射入角度，从而实现定向钻进。
工程钻探学课件
第六节 定向钻进
定向井
工程钻探学课件
第六节 定向钻进
海油陆采是在海边的陆地上钻延伸到海上油层的水平井。 国内目前最大位移2051.22m。
工程钻探学课件
第六节 定向钻进
工程钻探学课件
“阶梯式”水平井(L2-P1)
于30°，则钻孔易顺岩层倾 斜方向弯曲
工程钻探学课件
岩土钻掘工程--第09章_钻孔弯曲与纠正
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器 一二、、顶方角位测角量测原量理原理
12、、地地磁面定定向向原原理理
tg tg cos
式中：α-定位与钻孔倾斜方向方位角差； ф-终点角；θ-测点处钻孔顶角。
该原理应用的具体方法有钻杆定向法、环 测定向法和陀螺惯性定向法。
钻孔弯曲
2.钻孔弯曲测量仪器
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器
悬 锤 原 理 测 量 钻 孔 顶 角 示 意 图
钻孔弯曲
2.钻孔弯曲测量仪器
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器
一 二、顶方角位测角量测原 量理 原理
根据定义，方位角的测量必须满足两个条 件：角度必须是钻孔轴线上某点的切线方向与 地北的夹角；该角度必须是水平面上的角度。
在无磁性干扰或干扰很小的孔段中，可利用 地磁场定向原理；在有磁屏蔽(如在套管内)或 磁干扰较大(如存在磁性矿体)的孔段中，因为 磁针失去定向能力，可用地面定向原理。
一二、、顶方角位测角量测原量理原理
123、、地陀地磁螺面定定向向原原理理
陀螺(top) ：指绕一个支点高速转动的刚体，通常 特指对称陀螺（一个质量均匀分布的、具有轴对称形 状的刚体，其几何对称轴就是它的自转轴）。大家小时 候都玩过的陀螺就是一例。陀螺一边自转，一边绕一个固定 轴旋转（一般是虚的），叫“旋进”(precession)，又 称回转效应(gyroscopic effect)。旋进要在一定的初始 条件和外力矩作用下产生，比如游戏陀螺快要“坏了” 时，还有旋转的硬币快要停下时，都是旋进的实例。 陀螺旋进是日常生活中常见的现象。
钻孔弯曲
2.钻孔弯曲测量仪器
第二节 钻孔弯曲的测量及仪器
一、顶角测量原理
1、液测量面顶水角平度原必理须（符氢合两氟个酸条测件斜：）该
钻孔弯曲的预防与纠正浅析
钻孔弯曲的预防与纠正浅析摘要：在钻探施工过程中，钻孔的实际轴线往往不能和设计的轴线完全一致，会或多或少地发生偏离。
为了提高地质勘探质量，必须对钻孔弯曲进行预防，对已经弯曲的钻孔进行纠正。
笔者在多年的钻探施工中，摸索到一套钻孔弯曲的预防与纠正的办法，希望能对勘探工作者有所帮助。
关键词：钻孔弯曲预防措施钻孔纠正1.概述。
1.1钻孔弯曲的概念。
钻进工程施工中由于自然和技术因素的影响，实际钻孔轨迹往往偏离设计轨迹—称为钻孔弯曲或钻孔偏斜，也称孔斜。
钻孔弯曲是钻孔施工质量的六大指标之一。
1.2钻孔弯曲的危害。
钻孔弯曲的地质危害是，歪曲矿体产状、打丢矿体、遗漏断层或改变勘探网度，影响对矿体的评价、构造的判断和储量计算的精确程度。
对钻探施工的危害是，摩擦阻力增加，磨损加剧，钻杆折断事故增多，升降钻具困难，功效增加和钻探效率下降。
水井钻探中无法深井泵下入或过早损坏。
如果是钻孔桩施工，钻孔弯曲会引起桩基倾斜，影响桩基承载力。
1.3钻孔轨迹的基本要素。
顶角（θ）：钻孔轨迹某点切线与铅垂线之间夹角。
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轴线长度。
垂深：孔口到钻孔轨迹上某点的Z坐标长度。
见图1所示。
2.钻孔弯曲的原因。
2.1地层原因。
生产实践证明，岩石的软硬互层、岩层倾角大、层理及片理发育等是导致钻孔弯曲的重要原因，而且具有一定的规律性。
断层、坚硬岩脉、破碎带、地层中的坚硬包裹体、大裂隙和溶洞、厚煤层等将会导致钻孔弯曲，而由这些特殊地质因素所造成的孔斜没有一定的规律性。
当钻头在松软的第四纪地层中遇到大砾石时，钻孔易沿砾石斜面弯曲。
当钻孔遇到裂隙，而裂隙的方向与钻孔轴向相近时，钻孔沿裂隙方向弯曲。
当钻孔遇到溶洞和老窑时，钻孔也易发生弯曲，弯曲方向与其下部的倾斜方向和倾斜程度有关。
钻孔穿过软硬岩层互层时，钻孔的顶角和方位角均会发生变化。
岩石的各向异性也会引起钻孔的弯曲。
钻孔纠斜及探讨
钻孔纠斜及探讨钻孔弯曲产生的原因钻孔轨迹是一空间变化的曲线；钻孔轴心线上任一点的空间坐标，由孔深(L)、顶角(θ)、方位角(α)3个参数确定。
钻孔弯曲：又称孔斜；由于自然地质因素及钻探工艺因素会造成钻孔弯曲，使钻孔偏离原来设计的顶角与方位角。
孔斜不仅会给施工带来困难,降低钻探效率,易诱发孔内事故，而且会歪曲矿体形态与产状，影响勘探结果的准确程度。
所以按一定距离测斜和防斜在钻探施工中是非常重要的。
钻孔纠斜是钻探行业内基本的作业方法，一般的纠斜主是要是纠正超过质量指标的孔段或者岩层；造成钻孔倾斜的原因很多，但是总的归纳起来不外乎两大因素：一是地质因素，二是所采用的钻进工艺和钻探技术欠妥。
一、地质因素的影响（客观因素）地质因素是指促使钻孔弯曲的地质条件，如岩层的产状，物理机械性质，以及由于构造运动所产生的劈理、片理、层理等；研究和分析由地质条件促使钻孔弯曲的原因，一方面是为了在技术上采取相应预防措施来限制钻孔弯曲，另一方面是为了合理的设计钻孔提供依据，尽力减少地质条件对钻孔弯曲的影响，利用地质条件的促斜规律来进行初级定向钻孔钻进；生产实践证明，岩石的软硬互层，岩层的倾角大，片理发育的岩层等是促使钻孔弯曲的普遍原因，而且钻孔弯曲都有一定的规律性。
断层、破碎带、卵石、砾石层、流沙层、溶洞、老窿等，是促使钻孔弯曲的特殊原因，而且钻孔弯曲没有一定的规律。
1、钻进流沙层，因为流沙层具有流散性，孔径往往较大，尤其是在斜孔、流沙层厚，钻孔很容易下垂，直孔无此现象；2、钻进卵石、砾石层时，由于卵石、砾石很不规则，活动性很大，给钻具的挤压力及回转阻力差异很大，钻孔最容易弯曲，并且没有什么规律；3、当钻孔遇到溶洞和老窿时，钻孔严重超径，窿（洞）底又不规则，钻进时粗径钻具易偏离钻孔轴线，造成钻孔弯曲；4、当钻孔穿过具有一定倾角的软硬岩互层时，钻孔的顶角和方位角均会发生变化。
岩石层理走向及倾角过大，钻头在克取岩石时，顶着走向打；地质情况复杂，钻孔地层软硬间错，变化性极大，致使钻具的配合，钻进参数的设定出现偏差；（1）当钻头由软层进入硬岩层时，因孔底软、硬岩石抵抗破碎能力不同，产生不均匀破碎（软岩石破碎快、硬岩石破碎慢），促使钻孔弯曲；钻孔弯曲方向和程度，取决于钻孔与岩层层面的夹角大小和软、硬岩层的硬度差。
钻孔弯曲影响因素和弯曲机理
2 钻孔弯曲影响因素和弯曲机理钻孔弯曲是打钻施工过程中普遍的、大量存在的现象，用现有的各种方法钻进时钻孔总会在某种程度上必然地偏离预定方向。
要使定向长钻孔顺利钻进，必须对钻孔弯曲的性质和机理作详尽的研究。
掌握了弯曲的原因和规律，在设计定向钻孔时，就能在某种程度上利用它们，减少钻孔偏离预定方向的程度。
2.1 钻孔弯曲影响因素钻进过程中钻孔弯曲是主、客观因素共同作用的结果。
地质因素是钻进时的客观因素，技术和工艺因素是钻进时的主观因素。
在不同的条件下，两类因素对钻孔弯曲的影响程度是不同的，有时地质因素是主导因素，有时技术和工艺因素是主导因素。
2.1.1 钻孔弯曲的地质因素影响钻孔弯曲的地质因素主要是钻进岩层的硬度，研磨性、密度、矿物成份、变质程度及结构构造等。
地质因素的影响主要表现为造成岩石的非均质性，它对钻孔方向及其特征有着多种作用。
岩层的层理、片理、裂隙、断层、软硬互层、溶洞、卵砾石等结构构造使岩层具有不均质性。
在这种岩石中钻进时，钻头在孔底受力不平衡，引起钻孔弯曲。
其中层理、片理和软硬互层对钻孔的弯曲最具影响。
对岩石的大量测定和钻进实践表明，具有层理、片理的岩层，其物理力学性质在各个方向上不同，此种特性称为岩石的各向异性。
在垂直于层理方向的硬度最小，破碎阻力最小，破碎速度最快；在平行于层理方向的硬度最大，破碎阻力最大，破碎速度最慢；与层理斜交方向岩层的硬度、破碎阻力、破碎速度介于两者之间。
最大硬度与最小硬度的比值称为岩石的各向异性指数。
图2-1 为钻头在与地层面的不同方向钻进时的钻孔破碎情况，图中 a 是钻头垂直于地层层面钻进，钻孔为圆形，不发生弯曲；b 是钻头与地层层面斜交，钻头受一个来自地层下倾方向的力──地层造斜力的作用，使钻头轴向力图向垂直于地层层面方向偏移，钻孔呈椭圆形；c 中由于垂直于地层层面方向的硬度小，孔壁岩石易破碎，形成的钻孔直径较大，孔壁间隙大，使钻头稳定性差，钻孔也容易弯曲。
第四章钻孔弯曲及测量全解
第一节 钻孔的空间位置 第二节 钻孔弯曲的机理 第三节 钻孔弯曲的原因和规律性 第四节 钻孔弯曲的测量
实际钻孔轨迹偏离设计的钻孔轨迹，称为 钻孔弯曲或钻孔偏斜 hole deviation。
规范规定，钻孔顶角最大允许弯曲度： 垂直孔不超过20/100m；倾斜孔不超过30/100m。
三、钻孔轨迹弯强
全弯强 total deviation intensity ： 单位孔身长度的全角变化。
cos1 (cos A cos B sin A sin B cos )
i L LB LA
第二节 钻孔弯曲的机理
产生钻孔弯曲必要而充分的条件是：
存在孔壁间隙，为粗径钻具提供偏倒(或弯曲)的空间； 具备倾倒(或弯曲)的力，为粗径钻具轴线偏离钻孔轴线提供动力； 粗径钻具倾斜面方向稳定。
三、钻孔轨迹弯强 顶角弯强 drift deviation intensity ： 单位孔身长度的顶角变化。
i
L
B
LB
A
LA
第一节 钻孔的空间位置
三、钻孔轨迹弯强
方位角弯强 deviation intensity of azimuth ： 单位孔身长度的方位角变化。
i
L
B
LB
A
LA
第一节 钻孔的空间位置
第一节 钻孔的空间位置
二、曲线型钻孔
1、 变化， 也变化
孔身轴线为空间曲线。 特例：倾斜平面内曲线。
第一节 钻孔的空间位置
二、曲线型钻孔
２、 变化， 不变化
孔身轴线为平面曲线 垂直平面内曲线
第一节 钻孔的空间位孔身轴线为螺旋线。 特例：水平平面内曲线。
全州县大龙矿区钻孔弯曲规律及应对措施分析
全州县大龙矿区钻孔弯曲规律及应对措施分析
陈敏
【期刊名称】《中国资源综合利用》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】在施工过程中,钻孔的实际空间位置可能偏离设计空间位置,这种现象被称为钻孔弯曲,又称孔斜。
孔斜是钻孔的6项评价指标之一,对钻孔质量起着决定性作用。
钻孔弯曲一般受地质地层和钻探工艺影响。
钻孔过度弯曲给施工带来困难,降低钻进效率,孔壁失稳引发卡钻、断钻、埋钻等孔内事故,更严重的是不能穿过设计的见矿点,从而得不到符合客观实际的地质资料,造成地质情况失真,影响矿床的合理评价。
【总页数】3页(P23-25)
【作者】陈敏
【作者单位】广西壮族自治区三一〇核地质大队
【正文语种】中文
【中图分类】P634.5
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5.对大井矿区钻孔弯曲规律及初级定向施工的认识
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谈钻孔弯曲问题
谈钻孔弯曲问题
杨安民
【期刊名称】《西北水电》
【年(卷),期】1990(000)003
【摘要】钻孔在开钻前必须根据地质勘探要求进行设计,才能在钻进过程中做到心中有数,对保证钻孔的质量及提高经济效益也将会起到重要作用.钻孔的设计就是依据有关规程、规范的各种要求及具体条件进行施工前的钻孔安排,主要是要定出一根钻孔的轴线,以期达到预期的目的.由于在施工时受多方面因素的影响,钻孔的实际空间位置往往会偏离原设计的空间位置(即实际轴线偏离原设计轴线),这就是“钻孔弯曲”或称为“孔斜”.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】杨安民
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TV7
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层 角的大小 有关 。所 谓钻 孔遇层角 就是钻 孔轴线与
其在层 面 上 的 正 投 影 的夹 角 。 当遇 层 角 约 ： 浅议 依 据钻 孔 弯 曲规律 设计 钻孔
６ ７
钻空趋 于下 垂 。钻 孔碰 到硬 包 裹 时 ， 能朝 任 意 方 可
值 ， 孔方位垂 直于岩层走 向时 ， 角上漂 而方位角 钻 顶 稳定 ； 钻孔方位 与层面走 向斜交 时 ， 既有顶 角上漂又
也很 大 ， 曲的钻孔 中较 易发生事故 ， 弯 同时事故 比较
复杂 而且不易 处 理 。总 之 ， 孔 弯 曲直接 影 响钻 探 钻
工作 的质量和 能否顺 利进行 。
顶层进 ； 于此 值 时 ， 孑 将 沿 着 硬 岩 的层 面下 滑 低 钻 Ｌ （ 俗称顺 层 跑 ） 临界值 的大小 决 定 于 硬 岩 的硬 度 。ｆ
和钻头 的类 型 ， 常为 １ 。 ２ 。 通 ０ ～ Ｏ。
４ 钻孔 弯 曲的规 律
１ 在均质 岩层 中钻进 时 ， 孔 弯 曲强 度小 于在 ） 钻 不均质 岩层 的弯 曲强度 ， 岩石的各 向异性程 度越高 ， 则 钻孑 的弯 曲强度越大 。 Ｌ ２ 在层 理 、 理 发 育 的岩 层 中钻进 时 ， 孔 朝 ） 片 钻 着垂 直 于层 面 的 方 向弯 曲。钻 孔 遇 层 角 大 于 临界
（ 甘肃省地矿局第一地质矿产勘查 院， 甘肃 天水 ７ １２ ） ４ ０ ０ 摘 要 ： 孔斜 规律 明显的地层或岩层倾角较大 ， Ｌ 对 钻孑 轴线无 法与之垂直相交 的地层 ， 应充 分利用造斜地层 的 自然
弯曲规律 ， 以人工控制措施 ， 辅 设计假 想定 向孔。
关键 词 ： 孔 弯 曲 ； 计 钻 孔 钻 设
中图 分 类 号 ：６ ４ Ｐ ３
１ 概 述
在 钻探 施 工 中 ， 了达 到 一定 的地 质 目的必 须 为 根据地质 、 地形条 件 和技 术 条件 合 理设 计 钻孔 的 轨 迹。但是 在工程施 工 中 ， 由于 自然 因素 和技 术 因 素 的影 响 ， 际的钻孔 轨 迹 往 往偏 离设 计 轨迹 这种 现 实 象呈 为钻孔 弯曲 。要 完全避 免钻孔 弯曲是很 困难 的 也可 以说是不 可能 的 。但是 ， 取一些 可能 的措 施 ， 采 把钻孔 的弯 曲程 度控制 在允许 的范 围之 内是有可 能
孔壁较 硬 限制 了钻具 偏 倒 ， 结果 基本 保 持着 原来 的 方 向 ； 孔通过硬 岩 进入 软 岩又从 软 岩进 入 硬岩 时 钻 最终 还是沿 着层 面法 线方 向延伸 。 钻 孔遇层 角存 在着 临 界值 。超 过此 值 时 ， 钻孔
２ 钻 孔 弯 曲的危 害
钻 孔弯 曲将直接影 响地质 资料 的准 确性 和矿 床 储量 的计算 ， 根本 达 不 到 预期 的地 质 目的。所 以 或 有关部 门规 定钻孔 弯 曲程度是评价 钻探工 程质量 的 重要依据之 一 。同 时 ， 孔 弯 曲对 钻进 施工 的危 害 钻
第２ ６卷 第 １ ３期 ２１ ０ ０年 ７月
甘肃科 技
Ｇａ ｕ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｎｓ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ
－ ｆ ２ Ｎｏ ３ ，．６ ０ ．１
１ ． ２ １ 越 ００
浅 议 依 据 钻 孔 弯 曲规 律 设 计 钻 孔
雒 铁 路
势仍 是与层 面垂直 。 ４ 钻孔 穿过松散 非胶 结岩 石 、 ） 大溶 洞 、 洞 时 ， 老
某些具 有层 理 、 片理 等构造 的岩石 ， 可钻性具 其
有明显 的各 向异性 。钻 头沿垂直 于岩层方 向钻进 时
岩 石破碎效 率最高 ， 而平行 于层理效 率最低 ， 斜方 倾 向效率 居 中。因此 ， 在倾斜 岩层 中钻进 时 ， 易产生 极 钻孔 向垂直于 岩层 的方 向弯 曲 （ 俗称 顶层进 ） 。
孑中， Ｌ 方位 角 的变化 才 表现不 定 。 ６ 在水 平 或 仅 是 水 平 的层 状 岩 石 中 钻 进 垂 直 ）
孑， Ｌ即使岩 石 的 各 向异 性 很 强 ， 硬 不 均 匀 程 度 很 软 大， 钻孔也 会 产生较 大 的弯 曲 。
５ 在设 计 钻 孔 时应 考虑 防 钻孔 弯 ［ Ｈ ｊ
向弯 曲 ， 包裹 体越 硬 ， 曲越 强 烈 。 弯
５ 钻 孔 顶 角 大 时 ， 位 角 变 化 小 ； 孔 顶 角 小 ） 方 钻 时， 方位 角变 化大 ， 一 般 规 律 ， 位 角 的变 化一 般 按 方
与钴具 的 回转 方 向一 致 。 只 是 在 顶 角 接 近 ０ 的钻 。
３ 钻孔弯 曲的地质 因素
影响钻孔 弯 曲的地质 因素主要是 岩石 的各向异 性 和软硬互 层 。 ３ ｉ 岩 石的各 向异性 ．
有方位 角弯 曲 ， 方位 变 化趋 向与层 面走 向垂 直 。钻 孔 遇层角小 于 临界值 ， 则钻孔 沿层 面下滑 ， 位角变 方 化不 定 。钻 孔 弯 曲强 度 的 大小 与遇 层 角 的大 小 有 关 。当遇层 角为 ４ 。 ， ５时 钻孔弯 曲强度最 大。 ３ 在软硬互 层 的岩层 中钻 进 时 ， ） 由于 钻孔 从软 岩层进 入应硬 岩层时 ， 弯曲强度较 大 ， 虽然从 硬岩层 进 入软 岩层 时 ， 弯曲强度较 小 ， 但最 终钻孔 弯曲 的趋
的。
时， 钻孔弯强最大。岩石各向异性越强 ， 则钻孔的弯 强也 越大 。
３ ２ 软 硬互层 ．
钻 孔 以锐 角穿过 软硬 岩层 界 面 ， 软 岩层进 入 从
硬 岩层 时 ， 由于软 硬部 分抗 破 碎 阻力 的不 同使 钻 孔 朝垂 直于 岩层 的方 向弯 曲； 而从 硬岩进入 软岩 时 ， 则 钻具 轴线有偏 离层 面法线方 向的趋势 。但 由于上方