煤矿井下定向钻孔轨迹设计解析ppt课件.ppt

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1、煤矿井下定向钻孔轨迹设计中煤科工集团西安研究院钻探所一、基本概念二、定向钻孔类型三、钻孔轴线及空间位置计算四、定向钻孔轨迹设计的依据五、定向钻孔轨迹设计方法与实例定向钻孔轨迹设计1、定向钻进石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的孔眼轴线钻达目的层的钻孔方法。地质钻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。定义的内涵本质是定向钻进有预定的目标。根据设计要求，该目标可以是地下某一点，也可以是孔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钻孔轴线由弯

2、变直或由直变弯，使之钻进达到目标要求。一、定向钻孔基本概念2、定向钻孔（简称定向孔）运用定向钻进方法控制钻孔轨迹沿着预先设计的倾角和方位（钻孔轴线）钻达预定目标的钻孔方法，称为定向钻孔。3、倾角（α）钻孔轨迹某点切线与水平面之间的夹角。一、定向钻孔基本概念4、方位角（azimuth）从钻孔上某一点的指北方向线算起，按顺时针方向至某目标点的方向线之间的水平夹角，称之为该目标点的方位角。1）从真子午线算起的称之为“真方位角”，主要用于精密测量；2）从磁子午线算起的称之为“磁方位角”，主要用于航空、航海；3）从坐标系中的纵线算起的称之为“坐标方位角”，主要用于军事

3、(炮兵)；4）角度值介于0°～360°之间。一、定向钻孔基本概念5、磁偏角λ（Declination）在地磁学中，指地上任意一点的真子午线与磁子午线间的夹角，亦即真北与磁北之夹角。各个地方的磁偏角不同，而且，由于磁极处在运动之中，某一地点的磁偏角会随时间而改变。在我国除部分磁力异常的地方外，一般磁偏角都是西偏。磁北比真北偏左，加上磁偏角；磁北比真北偏右，减去磁偏角；在我国一般是加上。西安某日某时的磁偏角是：-3.74º（西磁）磁偏角概念磁方位角＝真方位角－磁偏角（西磁为负，东磁为正）例：西安地区磁偏角为西磁2º29´,真方位角为120º，磁方位角？若再已知坐

4、标纵线磁方位角为100º，坐标方位角？磁方位角概念（一）按施工技术方法分类1、自然弯曲定向孔。利用钻孔在一定地质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倾角、方位角，采用常规钻进技术工艺，必要时利用孔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。二、定向钻孔的类型（二）按设计钻孔轴线形状

5、分类1、两维平面定向孔。是指孔眼轴线轨迹只在某个铅垂平面（水平平面）上变化的定向孔，倾角（方位角）是变化的，而方位角（倾角）是不变的。2、三维定向孔。指孔眼轴线轨迹在三维空间中变化的定向孔。孔眼轴线可以在任意三维空间内，也可以在三维空间的某个倾斜平面上。既有倾角的变化，又有方位角的变化。轨迹型式有曲线型、折线型、直线与曲线的多种组合。二、定向钻孔的类型（三）按钻孔孔底结构分类1、单底定向孔。只有一个主干孔的定向孔。2、多底定向孔。主干孔(首先完成的钻孔)钻进后，再从主干孔内开出其他分支孔的定向孔。它又分一级和多级分支定向孔。二、定向钻孔的类型（1）一级分支定

6、向孔。所有分支孔从同一主孔分支。a．平面型一级分支定向孔。如单向羽状孔、双向羽状孔。b．空间型一级分支孔。分支孔从主孔按任一选定顺序向几个方向弯曲到达预定目标，它又称空间型集束孔。（2）多级分支定向孔。主干孔中有分枝孔，分支孔中再有分支孔。二、定向钻孔的类型三、钻孔轴线及相关参数（一）钻孔轴线空间要素（参数）钻孔轴线的空间形态可以用轴线上的一些参数来表征。定向钻孔轴线的空间要素包括：钻孔轴线上各点的倾角、方位角和孔深，钻孔垂深、水平位移和水平偏差，以及曲线段的曲率或弯曲强度等。根据钻孔轨迹的基本要素，就可以利用一定的计算方法，求出轨迹上每一点的空间坐标。三、

7、钻孔轴线及相关参数（二）确定钻孔轴线空间位置的几何参数1、倾角：钻孔轨迹上某点的倾角是该点的切线与水平面之间的夹角，用α表示。2、方位角：钻孔轨迹上某点的方位角是该点的切线在水平面上的投影与磁北方向之间的夹角，用θ表示，并且从磁北方向开始按顺时针方向计算。3、孔深：钻孔轨迹上某点的孔深是孔口到该点的钻孔轴线的长度。三、钻孔轴线及相关参数（二）确定钻孔轴线空间位置的几何参数4、钻孔垂深(H)：定向钻孔的孔底相对于开孔点（孔口）的垂直深度。5、水平位移(X)：定向钻孔的孔底向水平面投影后再向X轴上投影所得到的长度。6、水平偏差(Y)：定向钻孔的孔底向水平面上投影

8、后再向Y轴上投影所得到的长度。倾角、方位角、孔深、钻