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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。
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【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。
