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。
A、B两点顶角的增量
i
L
B
LB
A
LA
（º/m）
A、B两点弯曲孔段的长度
第一章 定向钻孔轨迹设计
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 （1）初级定向孔 preliminary directional hole （自然造斜定向孔 ） 特点：常规技术和工艺钻进； 利用岩层自然造斜趋势； 移动孔口位置； 改变开孔顶角或方位角。
适应于岩层强造斜作用，孔斜趋势明显矿区。
第一节 定向钻孔的空间要素
三、孔身轴线弯曲强度或曲率
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。
i 2、方位弯强 deviation intensity of azimuth
单位孔身长度的方位角变化量。 表征钻孔方位弯曲的强烈程度。
A、B两点方位角的增量
i
孔深 L depth of hole 钻孔轴线延伸的长度 。
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
2、垂深和水平位移
垂深 H 目标点在Z轴上的投影长度。
水平位移 S 目标点在水平面上投影点与孔口距离。
靶点垂深和水平位移：把目标点改成靶点即可。
第一章 定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
L
B
LB
A
LA
（º/m）
A、B两点弯曲孔段的长度
第一章 定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
三、孔身轴线弯曲强度或曲率
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tion intensity
单位孔身长度的全弯曲角变化量。
第一章 定向钻孔轨迹设计
第一章 定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素 第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式 第三节 定向钻孔孔身轨迹设计的原则和内容 第四节 初级定向孔孔身轨迹设计方法 第五节 受控定向孔孔身轨迹设计方法
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
定向钻孔的空间要素
二、孔身轴线形式
1、 变化； 也变化
孔身轴线为空间曲线。
2、 变化； 不变化
特例：倾斜平面内曲线。
孔身轴线为平面曲线。
3、 不变； 变化
垂直平面内曲线
孔身轴线为螺旋线。 特例：水平平面内曲线
4、 不变； 也不变
孔身轴线为直线。
第一章 定向钻孔轨迹设计
第一节 定向钻孔的空间要素
三、孔身轴线弯曲强度或曲率
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。
顶角 drift angle
钻孔轴线上某点沿轴线延伸方向的切线与铅垂线之间的夹角。
方位角 azimuth
钻孔轴线上某点沿轴线延伸方向切线水平投影与正北方向之间的 夹角，并从正北方向起按顺时针方向计算。
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
2、按钻孔轴线不同分类 （1）直线型定向孔 孔身按直线轨迹延伸，顶角、方位角受严格控制的钻孔。 （2）平面弯曲型定向孔 孔身轨迹在某一个平面内延伸的钻孔。 （3）空间弯曲型定向孔 孔身轨迹某段在某一个曲面上延伸的钻孔。 此类钻孔适应于岩层造斜作用强烈，钻孔顶角和方位角 自然弯曲都很明显矿区。
3、按钻孔有无分枝分类 （2）多孔底定向孔 既有主孔、又有一个以上的分枝孔的定向孔。 如：单向羽状孔、双向羽状孔、多向集束孔、多级分枝定向孔。
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
3、按钻孔有无分枝分类 （2）多孔底定向孔
单向羽状孔
双向羽状孔
多级分枝定向孔 多向集束孔
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第二节 定向钻孔的类型和孔身轨迹形式
二、孔身轨迹形式
初级定向孔 受控定向孔
平面曲线或空间曲线
垂直平面 平面曲线 倾斜平面
水平平面
轨迹由直线段、曲线段、折线段组成。
半径单一圆弧或曲率半径不同的圆弧组成的弧线 垂直线、直线段、斜直线
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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
3、按钻孔有无分枝分类 （1）单孔底定向孔 只有主孔而无分枝孔的定向孔。
常用于自然造斜的初级定向孔，利用小顶角开孔获得较大 的遇层角、绕开孔内障碍物、纠斜。
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