《定向钻探技术规程》PPT课件

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1、中 国 地 质 科 学 院 勘 探 技 术 研 究 所2011年 12月定向钻探技术培训交流会 一 、 前 言二 、 工 作 简 况三 、 规 程 修 订 原 则四 、 主 要 技 术 内 容 和 确 定 依 据五 、 新 规 程 与 旧 规 程 的 对 比六 、 纳 入 的 基 本 概 念七 、 规 程 适 用 范 围八 、 主 要 条 款 国 土 资 源 部 要 求 切 实 加 强 国 土 资 源 标 准 化 建 设 ， 推 进 国 土 资 源 领 域 标 准 的制 定 与 升 级 。 通 过 了 国 土 资 源 标 准 体 系 和 国 土 资 源 “ 十 二 五 ” 标 准 化 发 展

2、规 划 。对 于 推 进 国 土 资 源 标 准 化 工 作 ， 提 升 “ 十 二 五 ” 国 土 资 源 科 技 水 平 ， 推 进国 土 资 源 管 理 的 科 学 性 和 规 范 性 具 有 重 要 意 义 。 标 准 化 工 作 是 国 土 资 源 调 查 、 规 划 、 管 理 、 保 护 和 合 理 利 用 的 重 要 科 技 基础 ， 直 接 关 系 到 国 土 资 源 事 业 的 现 代 化 建 设 水 平 。 针 对 当 前 勘 查 标 准 规 范更 新 不 及 时 、 不 适 应 的 问 题 ， 部 已 经 组 织 开 展 了 标 准 规 范 清 理 和 评 估 工 作

3、，提 出 了 “ 立 、 改 、 废 ” 方 案 ， 推 进 标 准 规 范 的 修 订 工 作 ， 加 快 标 准 规 范 更新 步 伐 ， 适 应 市 场 经 济 和 现 代 地 质 工 作 需 要 ， 促 进 地 质 勘 查 工 作 健 康 发 展。 定 向 钻 探 技 术 的 迅 猛 发 展 和 定 向 钻 探 仪 器 设 备 的 更 新 改 造 及 应 用 范 围 的 拓展 ； 石 油 、 煤 、 金 属 矿 产 等 市 场 需 求 的 不 断 扩 大 ， 地 勘 行 业 越 来 越 广 泛 地 应 用和 发 展 了 定 向 钻 探 技 术 ； 随 着 相 关 的 高 科 技 引 入

4、 ， 出 现 了 大 量 的 新 成 果 和 新 概 念 。 1993年 颁 布 实 施 的 “ 定 向 钻 进 技 术 规 范 ” 已 不 适 用 于 当 前 的 定 向 钻 探 工 作 。 为 了 满 足 地 勘 行 业 对 定 向 钻 探 技 术 的 需 要 ， 提 高 我 国 定 向 钻 探 工 艺 水 平 和技 术 服 务 质 量 ， 同 时 也 使 得 规 程 更 具 科 学 性 、 针 对 性 、 合 理 性 、 先 进 性 、实 用 性 ， 中 国 地 质 调 查 局 下 达 了 “ 定 向 钻 进 技 术 规 范 ” 的 修 订 任 务 ， 并 由勘 探 技 术 研 究 所

5、承 担 。 主 要 目 标 ： u 在 充 分 收 集 、 整 理 和 利 用 现 行 技 术 标 准 的 基 础 上 ， 结 合 目 前 的 定 向钻 探 技 术 水 平 和 工 作 实 际 ， 修 订 定 向 钻 进 技 术 规 范 （ DZ/T0054-1993） 。u 根 据 目 前 我 国 地 勘 行 业 定 向 钻 进 技 术 现 状 ， 完 善 相 关 的 定 向 钻 进 技 术术 语 ， 完 善 定 向 钻 进 器 具 、 测 斜 定 向 仪 器 及 设 计 计 算 方 法 ， 最 终 形 成我 国 地 勘 行 业 定 向 钻 进 技 术 规 范 ， 对 我 国 地 勘 行 业

6、 定 向 钻 进 技 术 的 应用 起 指 导 作 用 。 u 修 订 后 的 新 规 程 内 容 全 面 详 细 、 合 理 实 用 、 达 到 先 进 性 和 权 威 性 及 前瞻 性 。 分析93版规范调 研咨询收集资料编写提纲专家审核意见建议修订内容专家审核工作组讨论稿征求意见稿送审讨论稿送审稿意见建议报批稿 汇 集 了 大 量 定 向 钻 探 方 面 的 新 仪 器 、 新 设 备 、 新 钻 具 等 方 面 的新 技 术 、 新 成 果 。 如 定 向 井 的 类 型 由 单 一 的 定 向 分 枝 井 发 展 到多 向 分 枝 的 定 向 丛 式 井 ； 定 向 造 斜 半 径

7、由 过 去 的 长 半 径 发 展 到中 半 径 和 短 半 径 ； 过 去 的 测 斜 仪 器 设 备 ， 经 多 年 的 科 技 创 新 ，已 由 传 统 的 单 点 投 测 、 单 点 测 斜 、 单 点 定 向 ， 已 发 展 到 多 点 投测 、 连 续 随 测 、 连 续 随 钻 定 向 ， 甚 至 点 对 点 的 中 靶 技 术 ， 无 线随 钻 （ MWD） 技 术 已 得 到 广 泛 应 用 ； 传 统 的 单 一 测 斜 技 术 ， 如 今已 被 随 钻 测 井 （ LWD） 所 替 代 ， 在 获 取 几 何 参 数 的 同 时 ， 还 可 随钻 获 取 地 质 参 数

8、如 GR、 自 然 GAMMA、 电 阻 率 、 中 子 和 密 度 等 ； 定向 轨 迹 计 算 数 据 处 理 方 法 已 从 过 去 的 计 算 器 时 代 发 展 到 大 型 软件 时 代 ； 计 算 方 法 已 从 单 一 的 均 角 全 距 法 发 展 到 平 衡 正 切 法 、曲 率 半 径 法 、 最 小 曲 率 法 等 ； 使 用 的 定 向 钻 进 的 造 斜 工 具 性 能也 发 生 了 较 大 的 变 化 ， 技 术 性 能 更 加 先 进 。 新 规 程 以 93版 的 基 本 内 容 为 基 础 ， 参 考 石 油 、 煤 炭 等部 门 先 进 的 定 向 钻 探

9、技 术 ， 结 合 工 作 经 验 ， 吸 收 较 为成 熟 的 新 工 艺 、 新 设 备 、 新 仪 器 等 新 技 术 。 在 编 写 过 程 中 邀 请 了 本 行 业 知 名 专 家 、 学 者 多 次 召 开座 谈 讨 论 咨 询 会 对 新 规 程 进 行 完 善 。 在 编 写 格 式 上 严 格 按 照 国 家 标 准 的 编 写 要 求 编 写 ， 达到 标 准 结 构 严 谨 ， 文 字 表 达 上 准 确 简 明 、 通 俗 易 懂 。 u 定 向 钻 探 技 术 规 程 是 规 范 定 向 钻 探 施 工 生 产秩 序 ， 进 行 科 学 化 管 理 的 重 要 依

10、据 ， 也 是 促 进 定向 钻 探 技 术 进 步 ， 提 高 定 向 钻 探 生 产 效 率 ， 保 证定 向 钻 探 施 工 质 量 、 降 低 施 工 成 本 、 维 护 人 身 安全 和 生 态 环 境 的 指 导 性 技 术 文 件 。 是 定 向 钻 探 施工 过 程 的 操 作 指 南 ， 在 主 管 部 门 授 权 下 ， 更 具 有技 术 法 规 的 特 性 。 u本 规 程 是 在 93版 规 范 的 基 础 上 修 订 而 成 ， 因 此 在原 规 程 中 的 一 些 条 目 如 设 备 、 机 具 和 工 艺 方 法 对当 前 生 产 实 践 仍 然 具 有 指 导

11、意 义 和 实 用 价 值 ， 要尽 量 采 用 ， 对 一 些 企 业 已 经 不 生 产 的 落 后 设 备 、机 具 和 应 用 很 少 的 工 艺 方 法 则 予 删 除 ， 补 充 一 些成 熟 的 新 设 备 、 新 技 术 和 新 工 艺。 u科 学 技 术 在 迅 速 的 发 展 ， 必 须 紧 跟 科 技 发 展 步 伐 ，修 订 标 准 时 ， 保 留 93版 的 优 秀 内 容 ， 修 正 其 不 适 宜或 过 时 的 内 容 ， 反 映 93版 颁 布 后 十 八 年 内 定 向 钻 探行 业 的 新 技 术 、 新 方 法 、 新 设 备 和 新 仪 器 的 发 展

12、，扩 充 完 善 内 容 。 及 时 将 成 熟 的 具 有 应 用 价 值 的 定 向钻 探 新 设 备 新 机 具 、 新 工 艺 纳 入 新 规 程 ， 体 现 修 改后 标 准 的 先 进 性 和 前 瞻 性 。 u目 前 ， 勘 探 深 部 矿 床 的 钻 探 工 程 量 不 断 增 加 ， 深 孔 钻进 是 今 后 主 要 任 务 。 新 修 订 的 规 程 必 须 适 应 这 种 发 展趋 势 的 要 求 。u社 会 主 义 市 场 经 济 的 建 立 ， 将 改 变 过 去 单 纯 依 靠 主 管部 门 行 政 指 令 ， 上 行 下 效 的 模 式 。 若 干 被 量 化 的

13、 指 标将 通 过 委 托 方 和 承 接 方 协 议 规 定 ， 施 工 中 的 很 多 要 求必 须 履 行 合 同 的 制 约 。 所 以 ， 定 向 钻 探 技 术 规 程 必 须与 工 程 承 包 合 同 相 互 衔 接 。 93版 l 范 围l 规 范 性 引 用 文 件l 术 语 和 定 义l 定 向 钻 孔 的 设 计l 定 向 钻 探 设 备 和 器 具 的 选 择l 定 向 钻 进 施 工 工 艺l 特 种 定 向 孔 钻 进l 定 向 钻 孔 测 量 及 轨 迹 计 算 l 定 向 钻 进 事 故 的 预 防 和 处 理l 定 向 孔 质 量l 定 向 钻 进 施 工 管

14、 理l 3个 附 录 ： 推 荐 定 向 孔 设 计 计 算 方 法 定 向 工 具 面 角 的 计 算 公 式 推 荐 定 向 孔 轴 线 轨 迹 计 算 方 法 新 规 程 主 要 技 术 内 容 包 括 11个 章 节 ： 新 规 程 适 用 对 象 以 地 质 调 查 岩 心 钻 探 为 主 适 用 于 孔 深 3000米 以内 的 钻 孔 施 工 。 以 2010实 施 的 地 质 岩 心 钻 探 技 术 规 程 为 准 则 ， 充 分 考 虑 石油 、 冶 金 、 煤 炭 、 有 色 、 核 工 业 等 有 关 部 门 采 用 的 装 备 和 技 术， 注 意 了 与 有 关 部

15、门 制 订 的 类 似 规 范 的 协 调 。 同 时 对 一 些 省 区地 勘 局 制 定 的 定 向 钻 探 操 作 规 范 、 安 全 生 产 规 范 等 进 行 了 研 究分 析 。 在 水 平 定 向 孔 钻 进 等 方 面 引 用 借 鉴 了 石 油 定 向 井 的 一 些先 进 技 术 成 果 。 新 规 程 突 出 了 按 照 设 计 进 行 施 工 的 原 则 。 新 增 了 特 种 定 向 孔钻 进 技 术 等 成 熟 的 定 向 钻 探 科 技 新 成 果 。 贯 彻 以 人 为 本 和 可持 续 发 展 的 理 念 ， 强 化 了 施 工 人 员 的 人 身 安 全 和

16、 人 员 健 康 ，保 护 生 态 环 境 ， 保 护 耕 地 、 草 原 和 森 林 。 符 合 地 质 岩 心 钻 探 规 程 中 所 制 订 的 钻 孔 口 径 、 钻 具 系 列， 各 类 管 材 、 钻 机 、 水 泵 、 钻 塔 等 的 标 准 。 连 续 造 斜 器 自 成系 列 ， 螺 杆 钻 具 则 采 用 油 气 井 标 准 。 （ 1） 新 规 程 遵 循 GB1.1-2009 标 准 化 工 作 导 则 第 一 部 分 标准 的 结 构 和 编 写 的 规 定 编 写 ， 标 题 、 内 容 和 编 写 格 式均 符 合 标 准 化 要 求 ， 格 式 上 更 加 完

17、整 、 规 范 。（ 2） 标 准 名 称 改 为 定 向 钻 探 技 术 规 程 。说 明 新 旧 标 准 变 化 ， 对增 加 了 哪 些 内 容 ， 删 除 了 哪 些 内 容 进 行 了 一 一 说 明 。 （ 4） 增 加 了 “ 规 范 性 引 用 文 件 ” 、 “ 特 种 定 向 孔 钻 进 技 术” 和 “ 定 向 钻 孔 测 量 ” 等 章 节 。 在 术 语 和 定 义 中 删 除 了 “多 孔 底 定 向 孔 ” 一 些 通 用 术 语 ， 增 添 了 “ 对 接 孔 ” 、 “ 水平 定 向 孔 ” 、 “ 反 扭 转 角 ” 、 “ 随 钻 测 量 ” 、 “ 电

18、磁 波 随钻 测 量 ” 、 “ 垂 直 钻 进 系 统 ” 、 “ 泥 浆 脉 冲 随 钻 测 量 ” 等术 语 。 收 入 的 条 目 需 突 出 了 定 向 钻 进 特 有 内 容 ， 凡 是 通 用约 定 俗 成 的 没 有 纳 入 。 并 为 每 个 定 义 补 充 了 英 语 翻 译 。 （ 5） 规 程 编 写 紧 跟 科 技 发 展 ， 坚 持 推 陈 出 新 和 与 时 俱 进 ， 鉴于 采 用 连 续 造 斜 器 和 螺 杆 钻 具 定 向 钻 进 技 术 已 成 为 固 体 矿 产勘 查 定 向 钻 探 技 术 的 主 要 方 法 ， 在 修 订 规 程 时 进 一 步

19、充 实 了它 们 的 内 容 ， 并 作 为 重 点 来 编 写 ， 新 增 了 许 多 内 容 。 偏 心 楔造 斜 钻 进 技 术 已 在 我 国 使 用 了 数 十 年 ， 上 世 纪 八 十 年 代 前 是我 国 定 向 钻 进 的 主 要 方 法 ， 但 技 术 落 后 ， 至 今 仍 有 一 些 地 调单 位 在 使 用 ， 考 虑 到 我 国 野 外 队 的 实 际 情 况 ， 在 修 订 时 依 旧将 偏 心 楔 定 向 钻 进 编 入 其 中 ， 但 内 容 有 较 大 幅 度 的 减 少 。 （ 6） 新 规 程 中 新 增 的 特 种 定 向 孔 钻 进 一 章 ， 包

20、含 了 高 精 度垂 直 孔 、 水 平 定 向 孔 及 对 接 孔 等 成 熟 的 科 技 新 成 果 。 这 些定 向 钻 探 技 术 新 成 果 不 但 能 更 好 地 为 地 质 调 查 服 务 ， 而 且可 以 用 来 开 采 地 下 可 溶 性 矿 床 ， 进 行 救 援 孔 的 施 工 等 ， 扩大 了 定 向 钻 探 技 术 的 应 用 范 围 。 符 合 我 国 社 会 主 义 市 场 经济 政 策 。 还 增 添 了 最 新 技 术 近 距 离 中 靶 技 术 ， 充 分 体 现 了当 前 的 定 向 钻 探 测 控 新 技 术 。 （ 7） 在 定 向 钻 探 设 备 和

21、 器 具 的 选 择 一 章 中 增 添 了 “ 定 向 钻 进辅 助 器 具 ” 一 节 ， 增 补 了 无 磁 钻 杆 ， 铠 装 电 缆 和 绞 车 等 内 容； 在 定 向 钻 进 施 工 工 艺 一 章 中 ， 将 三 种 造 斜 钻 进 方 法 各 列 一节 编 写 ， 并 增 加 了 新 的 内 容 ； 操 作 规 程 均 列 表 示 意 ， 这 样 编写 便 于 使 用 。 新 增 了 定 钻 孔 测 量 一 章 。 在 定 向 钻 进 事 故 的 预防 和 处 理 一 章 中 ， 将 三 种 定 向 钻 进 技 术 事 故 预 防 和 处 理 各 列一 节 ， 增 加 了 稳

22、 斜 钻 进 事 故 预 防 与 处 理 一 节 。 增 写 了 定 向 钻进 对 冲 洗 液 要 求 一 节 。 增 写 了 资 料 性 附 录 推 荐 定 向 孔 轴 线 轨迹 计 算 方 法 。 （ 8） 贯 彻 以 人 为 本 和 可 持 续 发 展 的 理 念 ， 增 强 社 会 责 任 感。 本 规 程 以 技 术 标 准 格 式 编 写 ， 内 容 完 整 。 从 设 计 、 设备 器 具 选 择 、 施 工 、 工 艺 方 法 、 质 量 、 安 全 、 管 理 、 生 态环 保 到 资 料 整 理 ， 形 成 一 个 现 代 化 科 学 管 理 的 系 统 ， 全 面规 范

23、了 生 产 秩 序 。 是 定 向 钻 探 方 面 迄 今 最 具 先 进 性 和 实 用性 的 指 导 性 技 术 文 件 。 （ 1） 定 向 孔 ： 利 用 钻 孔 自 然 弯 曲 规 律 或 采 用 人 工 造 斜 工 具 ， 使其 轴 线 沿 设 计 的 空 间 轨 迹 延 伸 的 钻 孔 。（ 2） 初 级 定 向 孔 ： 利 用 地 层 自 然 致 斜 规 律 而 到 达 靶 区 的 钻 孔 。（ 3） 受 控 定 向 孔 ： 采 用 造 斜 机 具 和 工 艺 措 施 ， 使 钻 孔 轴 线 沿 设计 轨 迹 延 伸 的 钻 孔 。（ 4） 主 孔 ： 钻 孔 轴 线 被 首

24、先 设 计 和 施 工 的 钻 孔 。（ 5） 分 支 孔 ： 从 主 孔 中 分 支 出 来 的 定 向 孔 。（ 6） 水 平 定 向 孔 ： 钻 孔 轴 线 接 近 水 平 的 定 向 孔 。 （ 7） 对 接 孔 ： 两 个 或 两 个 以 上 相 隔 一 定 距 离 且 要 求 在 靶 区 相 对接 的 钻 孔 。（ 8） 全 弯 曲 强 度 ： 单 位 长 度 孔 深 的 全 弯 曲 角 的 增 减 量 。（ 9） 靶 点 ： 钻 孔 的 设 计 目 标 点 。（ 10） 靶 区 ： 以 靶 点 为 中 心 ， 允 许 偏 差 的 区 域 。（ 11） 工 具 面 向 角 ： 造

25、斜 工 具 弯 曲 方 向 的 平 面 与 钻 孔 轴 线 的 铅垂 平 面 之 间 的 夹 角 。 （ 12） 反 扭 转 角 ： 螺 杆 钻 具 工 作 时 产 生 的 反 扭 矩 使 得 孔 底 钻具 外 壳 向 逆 时 针 方 向 转 动 的 角 度 。（ 13） 随 钻 测 量 （ MWD） ： 在 钻 进 过 程 中 实 时 测 量 钻 孔 孔 底 参数 的 技 术 。 （ 14） 电 磁 波 随 钻 测 量 （ EMWD） ： 利 用 电 磁 波 进 行 数 据 传 输 的随 钻 测 量 技 术 。（ 15） 垂 直 钻 进 系 统 （ VDS） ： 可 适 时 测 量 、 自

26、动 纠 斜 ， 并 控制 纠 斜 机 构 保 持 钻 孔 垂 直 的 钻 进 装 置 。（ 16） 泥 浆 脉 冲 随 钻 测 量 （ MP-MWD） ： 利 用 冲 洗 液 压 力 变 化 进行 数 据 传 输 的 随 钻 测 量 技 术 。 （ 12） 反 扭 转 角 ： 螺 杆 钻 具 工 作 时 产 生 的 反 扭 矩 使 得 孔 底 钻具 外 壳 向 逆 时 针 方 向 转 动 的 角 度 。（ 13） 随 钻 测 量 （ MWD） ： 在 钻 进 过 程 中 实 时 测 量 钻 孔 孔 底 参数 的 技 术 。 （ 14） 电 磁 波 随 钻 测 量 （ EMWD） ： 利 用 电

27、 磁 波 进 行 数 据 传 输 的随 钻 测 量 技 术 。（ 15） 垂 直 钻 进 系 统 （ VDS） ： 可 适 时 测 量 、 自 动 纠 斜 ， 并 控制 纠 斜 机 构 保 持 钻 孔 垂 直 的 钻 进 装 置 。（ 16） 泥 浆 脉 冲 随 钻 测 量 （ MP-MWD） ： 利 用 冲 洗 液 压 力 变 化 进行 数 据 传 输 的 随 钻 测 量 技 术 。 本 规 程 主 要 适 用 于 以 下 几 个 方 面 。l 地 质 岩 心 钻 探 工 程 中 急 倾 斜 （ 陡 立 ） 矿 体 、 自 然 造 斜 严 重 矿区 勘 探 施 工 ； l 纠 正 钻 孔 弯

28、 曲 、 补 取 岩 矿 心 、 绕 过 孔 内 事 故 等 复 杂 孔 段 的 施工 ；l 因 地 形 、 地 面 建 筑 限 制 无 法 安 装 钻 探 设 备 而 采 用 的 定 向 钻 进施 工 ；l 为 保 护 生 态 环 境 、 减 少 钻 探 设 备 搬 迁 、 节 省 钻 探 工 作 量 ， 在勘 探 网 度 密 、 矿 体 埋 藏 深 等 情 况 下 ， 采 用 定 向 钻 探 技 术 所 进行 的 分 支 孔 或 集 束 孔 施 工 ；l 有 特 殊 需 要 ， 进 行 的 高 精 度 垂 直 孔 、 水 平 定 向 孔 、 对 接 孔 和穿 越 孔 的 施 工 。 1、

29、定 向 孔 的 设 计1.1 设 计 的 一 般 原 则1.1.1 充 分 了 解 和 掌 握 定 向 孔 设 计 的 原 始 资 料 ：l 地 质 构 造 、 岩 (矿 )层 产 状 、 矿 体 形 态 、 地 层 压 力 、 地 温 梯 度 及 钻 进 特 性 ；l 勘 探 阶 段 及 勘 探 网 度 ， 目 的 层 埋 藏 深 度 ；l 地 形 、 地 物 、 水 域 等 对 孔 位 的 限 制 ；l 已 完 工 钻 孔 的 测 斜 资 料 及 钻 孔 自 然 弯 曲 规 律 ；l 已 完 工 钻 孔 曾 采 用 的 防 斜 措 施 、 造 斜 机 具 及 使 用 效 果 ；l 已 完

30、工 钻 孔 的 结 构 、 钻 进 方 法 及 复 杂 地 层 护 壁 堵 漏 措 施 ；l 定 向 孔 设 计 的 基 本 参 数 及 中 靶 要 求 ， 如 孔 口 坐 标 、 靶 点 坐 标 （ 或 靶 点 垂 直深 度 和 水 平 移 距 ） ， 靶 区 范 围 、 见 矿 遇 层 角 ， 各 弯 曲 孔 段 的 全 曲 率 等 ； l 如 采 用 磁 性 仪 器 ， 需 了 解 施 工 地 区 大 地 磁 场 参 数 ， 如 大 地 磁 场 强 度 、 磁 倾角 、 磁 偏 角 等 。 1.1.2 确 保 地 质 目 的 和 工 程 需 要 。1.1.3充 分 利 用 地 层 的 致

31、 斜 规 律 ， 减 少 人 工 造 斜 工 作 量 。1.1.4 选 择 合 理 的 钻 孔 轴 线 轨 迹 设 计 顺 序 ：l 如 开 孔 点 （ 或 分 支 点 ） 已 定 ， 设 计 时 从 开 孔 点 逐 渐 推 移 到 靶点 ； 如 开 孔 点 （ 或 分 支 点 ） 未 定 ， 设 计 时 一 般 应 选 择 从 靶 点逐 段 推 移 至 开 孔 点 ；l 多 分 支 孔 主 孔 和 分 支 孔 的 设 计 原 则 是 先 主 孔 ， 后 分 支 孔 。1.1.5合 理 选 择 开 孔 顶 角 ， 较 深 的 定 向 孔 和 多 分 支 孔 的 主 孔 应 尽可 能 设 计 直

32、 孔 开 孔 。1.1.6钻 孔 轴 线 轨 迹 设 计 应 考 虑 施 工 方 便 与 安 全 钻 进 。1.1.7注 重 社 会 效 益 和 经 济 效 益 。 1.2设 计 内 容1.2.1设 计 要 素l 确 定 定 向 孔 的 类 型 、 孔 身 剖 面 形 式 和 施 工 技 术 方 法 。1.2.2遇 层 角 设 计l 根 据 地 质 或 工 程 要 求 ， 确 定 钻 孔 在 靶 点 的 遇 层 角 ； 遇 层 角 不应 小 于 30 , 在 条 件 许 可 时 应 尽 量 使 之 趋 近 于 90o。1.2.3确 定 造 斜 点 或 分 支 点 的 位 置l 力 求 缩 短

33、造 斜 长 度 ， 同 时 使 弯 曲 孔 段 的 曲 率 半 径 不 致 过 小 。在 确 定 造 斜 点 或 分 支 点 的 位 置 时 确 定 弯 曲 孔 段 的 曲 率 和 长 度 1.2 设 计 内 容1.2.4确 定 各 孔 段 空 间 要 素l 在 已 确 定 靶 区 、 靶 点 遇 层 角 、 造 斜 点 或 分 支 点 位 置 、 弯 曲 孔段 曲 率 的 基 础 上 ， 应 进 一 步 确 定 各 孔 段 的 长 度 、 各 孔 段 始 末点 的 顶 角 和 方 位 角 、 各 孔 段 始 末 点 垂 深 水 平 移 距 、 中 靶 孔 深和 终 孔 深 度 。1.2.5

34、钻 孔 轨 迹 图l 绘 制 设 计 的 钻 孔 轨 迹 三 维 曲 线 图 或 二 维 投 影 图 。1.2.6孔 身 曲 率 校 核l 孔 身 曲 率 应 保 证 粗 径 钻 具 能 顺 利 通 过 ， 并 保 证 钻 杆 柱 工 作 安全 。 1.2 设 计 内 容1.2.7确 定 钻 孔 结 构 ， 绘 制 钻 孔 结 构 剖 面 图1.2.8定 向 孔 设 计 计 算 方 法l 推 荐 的 定 向 孔 设 计 计 算 方 法 在 附 录 里 详 细 列 出1.2.9定 向 孔 钻 进 工 艺 设 计1.2.10 定 向 孔 施 工 组 织 设 计 2、 定 向 钻 探 设 备 和 器

35、 具 的 选 择2.1常 规 设 备 的 选 择2.2造 斜 工 具 的 选 择2.2.1偏 心 楔2.2.2连 续 造 斜 器l 连 续 造 斜 器 应 在 完 整 的 岩 层 中 使 用 ， 在 可 钻 性 小 于 3级 及 特别 破 碎 的 岩 层 中 不 宜 采 用 。l 连 续 造 斜 器 造 斜 既 可 由 钻 杆 柱 驱 动 ， 也 可 由 螺 杆 马 达 驱 动 。l 确 保 连 续 造 斜 器 在 孔 内 实 现 可 靠 卡 固 孔 壁 。l 连 续 造 斜 器 可 以 均 匀 地 实 现 同 径 连 续 造 斜 ， 造 斜 强 度 可 调 ，造 斜 强 度 可 达 0.3

36、/m 1.8 /m。 2.2造 斜 工 具 的 选 择2.2.3螺 杆 钻 具l 根 据 岩 石 可 钻 性 和 选 用 的 钻 头 类 型 ， 可 以 选 择 高 转 速 螺 杆 钻 具或 中 低 速 螺 杆 钻 具 。l 根 据 造 斜 钻 进 的 需 要 ， 可 以 选 用 固 定 弯 接 头 、 弯 外 管 、 双 弯 外管 、 可 调 弯 接 头 和 近 钻 头 偏 心 块 等 作 为 螺 杆 钻 具 的 造 斜 部 件 。l 根 据 泥 浆 泵 流 量 和 压 力 、 钻 压 、 钻 进 扭 矩 等 参 数 ， 选 择 合 适 的波 齿 比 。l 螺 杆 钻 具 适 用 于 分 支

37、 孔 、 水 平 孔 、 对 接 孔 和 高 精 度 垂 直 孔 等 定向 孔 。l 螺 杆 钻 具 在 大 修 后 可 重 新 投 入 使 用 ， 但 必 须 进 行 出 厂 试 验 、 出具 测 试 报 告 并 取 得 产 品 合 格 证 。 2.3仪 器 的 选 择l 根 据 造 斜 器 具 类 型 、 定 向 精 度 要 求 和 是 否 有 磁 场 干 扰 等 因 素 选 择测 量 仪 器 。l 非 磁 性 矿 区 可 选 用 磁 感 应 式 测 量 仪 器 ， 如 单 点 测 斜 仪 、 多 点 测 斜仪 、 随 钻 测 量 仪 等 ； 磁 性 矿 区 则 必 须 选 择 不 受 磁

38、 场 干 扰 的 测 量 仪器 ， 如 陀 螺 测 斜 仪 、 光 电 测 斜 仪 、 应 变 片 式 测 斜 仪 等 。 l 使 用 偏 心 楔 和 连 续 造 斜 器 定 向 时 ， 一 般 采 用 单 点 定 向 仪 ， 且 只 有在 钻 孔 顶 角 3 时 才 能 使 用 。l 使 用 螺 杆 钻 具 造 斜 时 ， 可 选 用 单 点 测 斜 仪 或 多 点 测 斜 仪 和 随 钻 测量 仪 。l 施 工 高 精 度 垂 直 孔 时 ， 可 选 用 垂 直 钻 进 系 统 。 l 施 工 对 接 孔 时 ， 可 选 用 随 钻 测 量 仪 和 中 靶 引 导 系 统 。 2.4造 斜

39、 钻 头 的 选 择l 根 据 造 斜 孔 段 的 岩 石 可 钻 性 和 采 用 的 造 斜 工 具 合 理 选 择 造 斜 钻 头l 在 可 钻 性 6级 以 下 岩 层 中 造 斜 可 选 用 牙 轮 钻 头 、 硬 质 合 金 钻 头 、复 合 片 钻 头 和 金 刚 石 钻 头 ； 在 可 钻 性 7级 以 上 的 岩 层 中 宜 选 用 金刚 石 钻 头 。l 造 斜 钻 头 一 般 不 取 心 。 为 了 避 开 不 取 心 造 斜 钻 头 中 心 “ 死 点 ” ；在 坚 硬 岩 层 中 造 斜 时 ， 钻 头 应 设 置 中 心 水 眼 ， 钻 取 小 岩 心 ； 钻 进软

40、及 中 硬 岩 层 时 ， 设 置 不 对 称 内 锥 形 偏 心 水 眼 。l 金 刚 石 钻 头 的 底 面 应 有 170 左 右 的 凹 角 和 较 大 的 底 部 过 水 断 面l 金 刚 石 造 斜 钻 头 外 侧 刃 应 选 用 高 品 级 的 金 刚 石 ， 出 刃 不 宜 过 高 ，并 进 行 补 强 ； 有 中 心 水 眼 的 造 斜 钻 头 内 侧 刃 也 应 补 强 。 2.5定 向 钻 进 辅 助 器 具l 无 磁 钻 杆l 通 缆 水 龙 头l 铠 装 电 缆 及 绞 车l 高 压 胶 管l 稳 压 罐l 泥 浆 净 化 设 施l 反 扭 矩 器l 采 用 螺 杆

41、钻 具 造 斜 时 ， 钻 机 应 安 装 反 扭 矩 器 。 3、 定 向 钻 进 施 工 工 艺3.1造 斜 钻 进 前 的 准 备3.2建 造 人 工 孔 底l 人 工 孔 底 架 桥 材 料 有 木 塞 、 金 属 塞 和 水 泥 塞 ， 推 荐 采 用 水泥 塞 。3.3检 查 造 斜 钻 具l 连 续 造 斜 器 的 检 查l 螺 杆 钻 具 的 检 查3.4下 放 造 斜 钻 具 3.5造 斜 钻 具 的 定 向l 造 斜 工 具 的 工 具 面 向 角 值 可 以 用 作 图 法 求 解 ， 也 可 用 公 式 计算 求 解 。 工 具 面 向 角 的 计 算 公 式 附 录

42、里 有 说 明 。l 定 向 接 头 与 造 斜 钻 具 组 装 时 ， 两 者 的 母 线 会 产 生 装 合 差 ， 装合 差 值 必 须 计 入 到 工 具 面 向 角 数 值 中 。l 造 斜 钻 具 下 孔 后 ， 必 须 按 设 计 的 工 具 面 向 角 定 向 。l 用 螺 杆 钻 具 造 斜 ， 且 要 求 中 靶 精 度 高 ， 应 采 用 随 钻 测 量 法 。 l定向操作 操 作 人 员 必 须 了 解 和 掌 握 测 量 仪 器 的 原 理 、 结 构 、 性 能 、 适 应 范 围 、 操 作方 法 和 维 护 保 养 技 术 。 下 孔 前 ， 应 验 测 量 仪

43、 器 的 测 量 顶 角 、 方 位 角 和 工 具 面 向 角 的 精 度 ， 确 认 符合 要 求 时 方 可 使 用 ， 并 保 留 校 验 记 录 。 孔 下 探 管 与 电 缆 之 间 宜 设 置 一 小 段 安 全 电 缆 ， 其 抗 拉 强 度 应 小 于 电 缆 的 强度 。 孔 下 探 管 与 无 磁 钻 杆 内 壁 之 间 的 单 边 环 隙 应 小 于 3mm。 否 则 ， 孔 下 探 管 应 加设 扶 正 器 ， 使 探 管 下 部 的 斜 口 管 靴 顺 利 入 键 。 在 钻 杆 柱 内 下 放 探 管 应 慢 而 稳 ， 以 免 受 阻 或 入 键 时 冲 击 过

44、 大 而 损 坏 仪 器 。 采 用 有 缆 测 量 仪 器 定 向 时 ， 应 反 复 提 放 数 次 ， 如 读 数 或 显 示 重 复 性 好 ， 即可 确 认 孔 下 探 管 已 入 键 到 位 。 如 使 用 随 钻 监 测 定 向 仪 ， 定 向 后 不 必 提 出 孔 下 探 管 ， 但 通 缆 式 水 龙 头 与 电缆 接 触 处 必 须 严 格 密 封 。 3.6 偏 心 楔 造 斜 钻 进3.7 连 续 造 斜 器 造 斜 钻 进3.8 螺 杆 钻 具 造 斜 钻 进3.9 稳 斜 钻 进3.10 定 向 钻 进 对 冲 洗 液 的 要 求 4、 特 种 定 向 孔 钻 进

45、4.1高 精 度 垂 直 孔 高 精 度 垂 直 孔 的 孔 斜 偏 差 应 控 制 在 3 以 内 ， 应 选 用 先 进 的 钻 进设 备 、 仪 器 和 施 工 工 艺 。 应 选 用 刚 性 大 的 钻 具 ， 下 部 采 用 加 重 钻 铤 。 推 荐 采 用 冲 击 器 钻 进 ， 或 螺 杆 钻 具 和 液 动 冲 击 器 组 合 钻 具 钻 进 。 严 格 控 制 钻 进 工 艺 参 数 ， 低 压 、 慢 转 。 钻 孔 轴 线 如 发 生 偏 离 ， 则 采 用 螺 杆 钻 具 纠 斜 。 采 用 顶 角 精 度 为 0.1 ， 方 位 角 精 度 为 1.0 的 高 精

46、度 测 斜 仪进 行 测 斜 作 业 ， 测 斜 间 距 不 大 于 10m。 在 条 件 允 许 情 况 下 ， 采 用 垂 直 钻 进 系 统 （ VDS） ， 实 现 随 钻 、 随测 和 随 纠 。 4、 特 种 定 向 孔 钻 进4.2大 顶 角 和 水 平 定 向 孔l 宜 采 用 孔 底 动 力 钻 具 。l 推 荐 采 用 动 力 头 式 钻 机 。l 推 荐 采 用 随 钻 测 量 仪 。l 当 钻 孔 顶 角 大 于 55 时 ， 孔 内 探 管 无 法 依 靠 自 重 入 键 ， 应 泵送 探 管 进 入 定 向 键 。l 在 水 平 孔 段 稳 斜 钻 进 时 ， 推

47、荐 采 用 单 弯 外 管 螺 杆 钻 具 。 如 钻杆 强 度 足 够 ， 可 实 施 复 合 钻 进 ， 钻 杆 可 作 慢 速 旋 转 。l 应 采 用 优 质 泥 浆 ， 增 强 排 粉 效 果 ， 增 加 润 滑 剂 改 善 润 滑 ， 减少 摩 阻 。 4、 特 种 定 向 孔 钻 进4.3 对 接 孔l 对 接 孔 必 须 达 到 较 高 的 中 靶 精 度 ， 应 采 用 高 精 度 仪 器 监 测 钻 孔 轨 迹 并 引 导 钻头 准 确 进 入 靶 区 。l 为 提 高 中 靶 率 ， 宜 在 靶 点 处 采 用 扩 孔 钻 头 或 水 溶 方 式 进 行 扩 腔 ， 营

48、造 靶 区 。对 于 可 溶 性 矿 产 推 荐 靶 区 扩 腔 直 径 范 围 为 0.5m 6m。 在 软 弱 地 层 （ 如 煤 层 ）中 ， 过 大 的 扩 腔 直 径 可 能 导 致 塌 孔 ， 视 地 层 条 件 不 同 ， 扩 腔 直 径 宜 控 制 在0.5m 1.0m范 围 内 。l 当 靶 区 直 径 低 于 3m时 ， 宜 采 用 中 靶 引 导 系 统 ， 实 现 精 确 中 靶 。l 精 确 测 量 靶 孔 的 轴 线 轨 迹 ， 提 供 正 确 的 对 接 点 的 空 间 坐 标 值 。l 在 需 要 多 孔 串 连 对 接 的 情 况 下 ， 防 止 前 一 靶

49、井 在 对 接 连 通 后 对 其 后 的 泥 浆 循环 产 生 负 面 影 响 。 l 如 第 一 次 未 能 中 靶 ， 可 开 分 支 孔 、 重 新 调 整 钻 进 方 向 并 实 施 第 二 次 中 靶 作 业。 分 支 点 距 离 靶 点 不 得 小 于 40m， 并 选 择 合 适 的 顶 角 和 方 位 角 。 5、 定 向 钻 孔 测 量 及 轨 迹 计 算l 根 据 钻 孔 设 计 要 求 和 工 作 地 区 的 地 层 特 性 选 择 测 斜 方 法 和 测 量 仪 器 类 型 。l 严 格 按 照 各 类 仪 器 的 使 用 说 明 进 行 仪 器 校 准 和 测 量

50、作 业 。l 造 斜 钻 进 时 ， 应 对 每 次 测 斜 作 业 进 行 记 录 ， 将 结 果 记 录 到 相 应 表 中 。l 定 向 钻 孔 最 后 的 验 收 测 量 从 孔 口 开 始 ， 一 直 测 到 终 孔 点 ， 并 列 表 记 录 。 钻 孔上 部 顶 角 一 般 较 小 ， 测 量 间 距 可 取 30m 50m一 个 测 点 ， 造 斜 孔 段 5m 10m一 个测 点 ， 稳 斜 孔 段 15m 20m一 个 测 点 ， 水 平 段 15m 20m一 个 测 点 。l 同 一 测 点 应 测 二 次 ， 如 两 次 读 数 相 差 较 大 ， 应 重 新 测 量

51、。l 以 钻 孔 孔 口 位 置 的 坐 标 值 作 为 起 始 点 ， 根 据 各 测 点 的 顶 角 、 方 位 角 和 孔 深 三个 参 数 值 ， 计 算 出 钻 孔 轴 线 上 各 测 点 的 坐 标 值 。 绘 制 实 际 定 向 孔 轴 线 轨 迹 图 l 对 实 际 轴 线 轨 迹 图 与 设 计 轨 迹 图 进 行 比 较 ， 计 算 出 定 向 孔 中 靶 精 度 。 6、 定 向 钻 进 事 故 的 预 防 和 处 理6.1 一 般 要 求l 定 向 钻 进 常 见 事 故 的 预 防 和 处 理 参 照 DZ/T0227执 行 。l 操 作 人 员 应 严 格 遵 守

52、施 工 设 计 和 操 作 规 程 ， 杜 绝 违 章 作 业 ， 防止 孔 内 事 故 的 发 生 。l 不 可 将 磁 性 测 量 仪 器 、 无 磁 钻 杆 与 强 磁 性 物 质 存 放 在 一 起 ， 以免 被 磁 化 。l 对 陀 螺 测 斜 仪 等 精 密 仪 器 或 器 具 应 有 专 人 保 管 ， 在 运 输 和 使 用过 程 中 做 到 轻 拿 轻 放 ， 防 止 过 大 的 震 动 对 仪 器 造 成 损 坏 。 6、 定 向 钻 进 事 故 的 预 防 和 处 理6.2 偏 心 楔 造 斜 钻 进 事 故 的 预 防 和 处 理l 确 保 偏 心 楔 与 钻 杆 连

53、接 件 的 强 度 。 如 发 生 连 接 件 断 裂 造 成 偏心 楔 坠 入 孔 内 ， 可 采 用 单 管 孕 镶 钻 头 套 取 。l 偏 心 楔 下 孔 到 位 后 ， 靠 楔 紧 机 构 与 孔 壁 挤 紧 外 ， 还 应 灌 注 适量 水 泥 固 结 。l 尽 量 采 用 圆 钢 或 铸 造 偏 心 楔 ， 并 采 用 带 万 向 节 的 导 斜 钻 具 和金 刚 石 导 斜 钻 头 ， 采 用 低 钻 压 、 慢 转 速 钻 进 工 艺 ， 以 防 止 楔面 损 坏 。 6.3 连 续 造 斜 器 造 斜 钻 进 事 故 的 预 防 与 处 理l 不 使 用 超 过 设 计 使

54、 用 寿 命 的 连 续 造 斜 器 。l 每 造 斜 1 2回 次 ， 需 拆 开 造 斜 器 检 查 ， 更 换 磨 损 的 轴 承 ， 以保 持 转 子 单 动 灵 活 性 。 在 高 固 相 泥 浆 孔 中 ， 每 用 1回 次 就 要清 洗 检 查 。l 如 因 过 度 磨 损 导 致 滚 轮 掉 落 孔 内 ， 可 下 取 心 钻 具 或 磁 力 打 捞器 打 捞 。l 如 发 生 转 子 轴 折 断 、 造 斜 器 落 入 孔 内 ， 可 用 带 导 向 的 公 锥 打捞 。 处 理 无 效 时 ， 可 在 孔 内 灌 注 水 泥 进 行 侧 钻 。 6.4 螺 杆 钻 具 造

55、斜 钻 进 事 故 的 预 防 与 处 理l 钻 杆 柱 下 部 宜 采 用 较 新 钻 杆 ； 起 下 钻 时 应 检 查 钻 杆 接 头 丝 扣， 确 保 钻 杆 接 头 丝 扣 拧 紧 。l 如 发 生 钻 具 掉 落 孔 内 可 下 丝 锥 进 行 打 捞 。l 每 回 次 造 斜 钻 进 结 束 后 应 延 长 冲 孔 时 间 ， 防 止 发 生 岩 粉 埋 钻事 故 。l 造 斜 结 束 后 ， 应 对 螺 杆 钻 具 进 行 保 养 ， 保 持 钻 具 内 部 清 洁 。 6.5稳 斜 钻 进 事 故 的 预 防 与 处 理l 稳 斜 钻 进 时 ， 钻 杆 柱 下 部 采 用

56、较 新 钻 杆 ； 降 低 转 速 ， 减 少 钻压 ； 修 磨 孔 壁 ， 预 防 钻 杆 折 断 。l 避 免 钻 孔 局 部 孔 段 造 斜 强 度 过 大 ， 致 使 在 “ 狗 腿 ” 处 形 成 键槽 产 生 卡 钻 事 故 。l 发 生 键 槽 卡 钻 后 ， 应 设 法 将 被 卡 钻 具 导 出 ， 不 得 强 力 起 拔 。l 发 生 键 槽 卡 钻 后 ， 可 用 带 钻 铤 的 长 岩 心 管 钻 具 扫 除 键 槽 ， 用带 反 钻 头 或 铣 刀 式 异 径 接 头 的 钻 具 钻 进 。 提 钻 时 如 遇 键 槽 阻卡 ， 即 开 车 向 上 扫 ， 破 坏 键

57、 槽 。 7、 定 向 孔 质 量l 定 向 孔 质 量 包 括 钻 孔 弯 曲 与 测 量 、 岩 矿 心 采 取 率 与 岩 矿 心 整 理 、 简 易 水 文 观测 、 孔 深 误 差 与 校 正 、 原 始 报 表 和 封 孔 等 。 除 钻 孔 弯 曲 与 测 量 外 ， 其 余 指 标按 DZ/T0227执 行 。l 中 靶 精 度 是 评 价 定 向 孔 地 质 效 果 专 项 质 量 指 标 。 实 际 钻 孔 轴 线 穿 过 靶 区 的 为该 项 指 标 合 格 。 脱 离 靶 区 为 该 项 指 标 不 合 格 。l 严 格 按 照 施 工 设 计 进 行 钻 孔 测 量

58、。 必 要 时 ， 可 适 当 缩 短 测 量 间 距 。l 造 斜 孔 段 可 不 取 岩 心 ， 也 不 参 与 全 孔 岩 心 采 取 率 计 算 。 造 斜 钻 进 时 ， 如 具 备条 件 ， 可 取 一 些 小 岩 心 ， 供 地 质 参 考 。l 提 高 定 向 孔 质 量 的 措 施l 按 照 设 计 组 织 施 工 ， 严 格 执 行 各 项 规 章 制 度 。 l 实 行 包 括 设 计 、 施 工 检 查 、 定 期 报 表 、 验 收 和 总 结 的 全 面 质 量 管 理 。l 施 工 过 程 中 要 做 到 钻 孔 定 向 和 测 斜 资 料 准 确 ， 及 时 测

59、 斜 、 计 算 和 纠 斜 。l 施 工 现 场 应 根 据 设 计 备 有 规 格 齐 全 的 造 斜 器 具 和 稳 斜 钻 具 。 8、 定 向 钻 进 施 工 管 理l 坚 持 先 设 计 后 施 工 、 没 有 设 计 不 准 施 工 的 原 则 。l 由 施 工 单 位 组 织 人 员 编 写 “ 定 向 孔 施 工 技 术 设 计 书 ” ， 经 批 准后 执 行 。l 施 工 所 需 物 资 没 有 准 备 好 ， 不 准 施 工 。l 定 向 钻 孔 施 工 前 ， 应 对 技 术 人 员 、 钻 机 操 作 员 工 进 行 培 训 。 施工 时 ， 机 长 、 班 长 、 材 料 员 、 记 录 员 、 设 备 管 理 员 、 泥 浆 管 理员 等 人 员 的 岗 位 职 责 、 交 接 班 制 度 、 机 班 长 会 议 制 度 等 按DZ/T0227中 相 关 规 定 执 行 。l 健 康 、 安 全 、 环 保 管 理 （ HSE） 参 照 AQ2004和 DZ/T0227中 相 关 规定 执 行 。 l 定 向 钻 进 技 术 资 料 归 档 参 照 DZ/T0227中 相 关 规 定 执 行 。