定向钻机需要仪器有哪些

Ⅰ 受控定向钻探方法

（一）受控定向钻探方法概述

受控定向钻探是用专用的钻探造斜工具及相应的钻探工艺，按设计轨迹进行人工控制 钻孔方向，使钻孔按最终设计的空间坐标钻到预定目的层的钻探方法，是钻探工程技术中 先进而复杂的一项高新技术。用这种方法完成的定向钻孔，按钻孔的空间形态可分为单定 向孔、分支孔、垂直平面羽状孔和集束孔，如图6-11所示^{［51，52］}。

图6-11 定向孔空间形态类型示意图

定向钻探技术主要包括定向钻孔设计、造斜和定向器具、随钻测量和施工技术等。其技术核心是造斜工具、定向器具和随钻测量系统。

国内造斜工具主要有偏心楔、连续造斜器、有孔底动力机配合的造斜工具3种。在固体矿产钻探中应用较多的是LZ系列（图6-12）、CK系列（图6-13）连续造斜器和YL系列螺杆钻（图6-14）。

图6-12 LZ-54连续造斜器

图6-13 CK型连续造斜器

图6-14 勘探技术研究所研制的YL型螺杆钻具

定向器具常用仪器有BD-14、DD-1和GZ-18等。随钻测量系统国际上广泛应用的有 DOT、EYE、BJ-休斯系统等，国内常用的有ZS-1型、YS-1型两种。

20世纪80年代至90年代初，定向钻探在国内固体矿产钻探中得到了较广泛的应用。据不完全统计，地矿系统已在12个省局中19个队的24个矿区和冶金、有色、煤田系统中 5个队的8个矿区得到应用，施工定向钻孔177个，累计工作量85326.29 m，节约进尺约 27203.93 m，节省生产费用近400万元，地质效果和经济效益显著^［52］。

在深部找矿钻探中，当受到某些特殊环境、复杂地层和矿体形态等条件的制约时，采 用常规钻探方法和技术就很难达到地质目的。譬如，地表建筑、江河、湖泊等地下埋藏的 矿体；深部隐伏陡斜矿体、异形矿体（如“U”、“S”形）；强致斜地层下部的矿体；发生 严重孔内事故遇阻及严重孔斜等。在这种情况下，就应采用定向钻探技术来解决。因为这 不仅能够节省钻探场地和钻探工作量，节约钻探成本，而且能够解决常规钻探方法无法完 成的勘探任务，达到地质找矿目的。这对深部找矿具有特别重要的意义。

受控定向钻探的主要优点：

（1）能确保钻探工作质量，取得更好的地质效果。与普通钻孔相比，定向孔的控制见矿精度（目标点精度）高，地质资料更加准确、可靠；可控制穿矿遇层角，使之处在比较 理论的数值范围内，更好地揭露矿体形态、层数。如安徽李楼镜铁矿区定向钻探施工。

（2）能解决常规钻探很难解决或无法解决的施工难题。当因地表条件限制，如地势险峻或地表有建筑、江河、湖泊等限制或上部地层钻进极为困难等，可设计采用定向钻探技 术，避开上述困难，完成钻探施工任务。如江苏迂里银铅锌矿、四川唐家金银铅锌矿定向 钻探等^［51］。

（3）能节约大量钻探工作量和钻探费用。采用定向钻探，除单孔底定向孔外，采用多孔底分支孔可节约分支点以上主孔段工作量，分支孔数量越多，节省工作量越多，从而节 约钻探费用越多。如安徽冬瓜山铜矿利用多孔底定向钻探技术节约钻探工作量9144m，节 约钻探费用115元^［17］。20世纪80年代至90年代初，我国仅地矿系统施工177个定向孔，节 约进尺27203.93m，占累计工作量的31.9％，节约钻探费用近400万元^［52］。深孔钻探，分支 点以上孔段钻进困难时，采用定向钻探节省的工作量和钻探费用会更加可观。

（4）能避免或减少因各种原因造成的报废工作量。当因地层或钻探技术操作等原因造成钻孔轴线严重偏离设计轴线，或因设计不准造成钻孔偏离矿体达不到地质目的时，钻孔 濒临报废，采用定向钻探可进行纠斜或打分支孔，控制钻孔轴线按设计要求穿过矿体，避 免钻孔报废。如山西中条山铜矿、黑龙江多宝山铜矿等部分钻孔的处理^［17］。

（5）能使复杂孔内事故简单化，节约成本，加速进度。当发生严重孔内事故，处理非常困难或代价很高时，采用定向钻探分支孔绕过事故钻具（或孔段），使严重事故简单化，避免生产停滞的被动局面，节约成本，确保施工进度。如黑龙江多宝山铜矿防治孔斜、处 理多个恶性事故，避免了1123.06m钻探工作量报废，节约钻探费用36.8万元^［17］。

（二）受控定向钻探技术应用条件

由于受地质构造的影响，地层会发生断裂、破碎、褶皱而变得复杂，同时矿体的形态 也会多种多样、千变万化，有的陡斜，有的异形（图6-15），有的埋藏在地表建筑、江河、湖泊之下。在这些情况下，采用常规的钻探技术方法难以达到地质目的，即使能达到，也 要付出更大的代价。另外，找矿钻探过程中，有时会因为地层复杂等发生严重的孔内事故 或钻孔严重偏斜。解决上述难题，受控定向钻探技术将发挥其独特的作用。在深部找矿钻 探中，以WL钻探技术为基础，在适合条件下组合应用受控定向钻探技术，对节约钻探工 作量和钻探成本、提高地质找矿质量、缩短勘探周期有着特别重要的意义。

对深部找矿钻探，受控定向钻探具体可在以下条件下应用：

（1）若矿体产状陡且向下延长较深，通常需要用数个斜孔来控制的情况下，可设计分支定向钻孔，并根据具体情况设计成一级或多级分支孔。

图6-15 “异形”矿体示意图

（2）对勘探网度密的深部盲矿体、透镜状矿体以及其他异形矿体等，可设计采用多方位分支孔或多级分支孔定向钻探。

（3）深部矿体产状较平缓，矿层厚度不大，勘探网度中等或较密的矿区，可采用定向钻探技术设计多方位分支孔。

（4）在深孔上部孔段为钻进困难地层，如有很厚的流沙卵石层、坚硬地层、强致斜地层等，钻进与护孔十分困难，为避免重复穿过此类困难地层，可设计采用分支定向孔。

（5）当地表地势险峻，筑路平地基工作量很大或地表有建筑、江河、湖泊不能直接安装钻机时，可设计采用单孔定向钻孔或分支定向钻孔。

（6）在钻孔弯曲严重或发生严重孔内事故以及需要补取矿心时，可设计采用分支定向孔纠正钻孔偏斜或绕过事故钻具或补取所需矿心，以达到预期目的。

（三）受控定向钻探技术组合应用技术经济分析

1.技术效果

受控定向钻探技术效果主要表现在两个方面，一是地质效果，以中靶点的偏靶数据来 衡量，这也是评价定向孔地质效果的专项质量指标，它基本反映了定向孔采用受控定向钻 探技术的总体技术水平，因而是评价定向钻探技术效果的一个重要方面。二是台月效率，这是定向钻探技术效果综合评价的重要指标，这一指标与普通钻孔有可比性。

评价定向孔钻探技术效果，应区别进行分析。对整个定向孔评价，与普通孔一样，通过实际台效衡量。

深部找矿钻探技术与实践

式中：E_d——定向孔实际台效；

L_d——定向孔实际进尺；

q_d——定向孔实际台月数。

由于受控定向孔造斜孔段的机械钻速比普通钻进低，而辅助时间一般比普通钻进长，因此，同一矿区施工的整个定向孔的台效一般要低于普通单孔身钻孔。当然，当采用单孔 受控定向施工躲开了钻进极为困难的复杂岩层或其他复杂情况，抑或是采用初级定向孔（不纠斜时），其实际台效才有可能高于原普通单孔身钻孔的台效。

对于多孔底钻孔的分支孔评价，不应与普通孔一样用实际台月效率衡量，而应用折合台效。

深部找矿钻探技术与实践

式中：E_f—定向分支孔折合台效；

L_f——分支孔实际进尺；

L_j——分支孔节约进尺；

q_f——分支孔实际台月数。

从式6-2中不难看出，定向分支孔折合台效E不一定比普通单孔身钻孔低。因为分支孔折合台效与其节约进尺多少有关，节约进尺越多，其折合台效则越高。

当L_j＞q_f·L_p/q_p-L_f，

则E_f＞E_p。

式中：L_p——普通单孔身钻孔实际进尺

q_p——普通单孔身钻孔实际台月数

对深孔钻探，采用受控定向钻探技术施工分支孔，一般可从更深的孔段进行分支，这就是说节约的进尺（L_j）较多，因而分支孔折合台效通常情况下较高。故在深孔钻探中条 件适宜的情况下，采用受控定向钻探技术会取得更好的技术、经济效果。

2.深孔受控定向钻探经济性分析

地质找矿钻探，最终成果主要体现在地质效果和经济效益两个方面，要在保证地质效果的前提下提高经济效益。

一般单孔底定向孔，由于增加了专用造斜工具等的投入费用以及辅助工作时间等，通 常总成本比普通钻孔高，经济效益不好。但是在某些情况下，如钻孔形态（包括顶角、方 位角）超差，不能达到地质目的，或地表有障碍物不宜安装钻机或安装钻机所需投入很大 时，为达到地质效果，还是应该采用受控定向钻探技术。这种情况下，其经济效益就不能 与普通钻孔相比，而应该主要看其产生的地质效果。若考虑到实施定向钻探可挽回钻孔报 废带来的经济损失，减少人力和时间的浪费，或者与克服严重不利条件进行的投入相比，其经济效果还是非常可观的。

对多孔底定向孔，由于分支孔代替普通单孔施工后可节约分支点以上的工作量和设备 安装、拆卸、搬运以及平地基、修路等费用，当节约的费用超过专用造斜工具的摊销费和 因辅助工作时间增加而附加的台班费时，分支孔就可取得好的经济效益。实践证明，在过 去较浅孔钻探时，当条件适合，设计采用受控定向钻探，尚能取得良好的地质效果和巨大 的经济效益，对深部找矿钻探，显然同样数量的分支孔，可节约更多的工作量，其经济效 益会更加显著。

假设某矿采用直线—曲线—直线型孔身设计（图6-16），已知靶点垂直孔深H，水平位移S，开孔顶角θ₀，曲线段平均造斜强度i，造斜点孔深L₁，求解曲线段顶角增量γ，曲线 段弧长L₂和靶点孔身L。其公式如下：

图6-16 受控定向孔直线—曲线—直线型孔身轨迹计算图

深部找矿钻探技术与实践

式中：

深部找矿钻探技术与实践

深部找矿钻探技术与实践

曲线段弧长：

深部找矿钻探技术与实践

深部找矿钻探技术与实践

式中：θ_t＝θ₀＋γ

靶点孔深：

深部找矿钻探技术与实践

在选择平均造斜强度时要考虑钻杆的安全性。用φ50mm钻杆时，i＝0.15°～0.2°/m为宜，用WL钻杆时建议i＝0.1°/m。

若将钻孔垂深（H）设计为1500m或2000m，要求水平位移S为200m，分别计算出对应不同造斜点孔深的各孔段长度和靶点孔深（表6-5），由表6-5可明显看出：随着造斜点孔 深L1的增加，直线段L₃长度逐渐减少。为使所设计的钻孔能满足穿过地下矿层的要求，L₃ 的长度需满足一定的要求，即大于所穿矿层厚度。通过计算可知，当H＝1500m时，L₁的最 大距离为1293.4m；当H＝2000m时，L₁的最大距离为1874m。

表6-5 直线—曲线—直线型孔身基本参数与轨迹计算

假设H＝1500m，若从1200m开始分支，可节约工作量约1180m。对于一个设计分支孔为10个的矿区，可节约工作量11800m，若每米价格按450元计算，扣除因采用定 向钻探增加的费用（每个分支孔按15万元），则可节约直接成本：11800×0.045- 15×10＝381万元。

假设H＝2000m，若从1700m开始分支，可节约工作量约1690m。对于一个设计分支孔为10个的矿区，可节约工作量16900m，若每米价格按500元计算，扣除因采用 定向钻探增加的费用（每个分支孔按15万元），则可节约直接成本：16900×0.05- 15×10＝695万元。

Ⅱ 定向钻钻孔时，钻头怎能转弯改变角度都是一根管一根管接上去的，钻头是固定的，改变方向是怎样实现的

通过，带有弯度的螺杆+无线随钻仪器，来实现的，从而实现向某个固定方位钻进。

钻杆虽然是硬的，但过到一定长度后会变弯曲的，一米弯不了，但10米、20米或更长的，它就可以弯曲了，这是因为钢的韧性决定的，钻机的方向靠钻头控制，另外需要膨润土泥浆来润滑来传输钻下的泥土和其它杂物，并可保护钻过的洞壁不会坍塌。

非开挖技术源于20世纪70年代，并于90年代传入我国，被广泛应用于给水、排水、电力、通信、燃气等领域的新管道建设和旧管道修复，也可以应用于文物、古建筑的保护等方面。

水平定向钻机系统简介：

各种规格的水平定向钻机都是由钻机系统、动力系统、控向系统、泥浆系统、钻具及辅助机具组成，它们的结构及功能介绍如下：

3.钻机系统：是穿越设备钻进作业及回拖作业的主体，它由钻机主机、转盘等组成，钻机主机放置在钻机架上，用以完成钻进作业和回拖作业。转盘装在钻机主机前端，连接钻杆，并通过改变转盘转向和输出转速及扭矩大小，达到不同作业状态的要求。

3.动力系统：由液压动力源和发电机组成动力源是为钻机系统提供高压液压油作为钻机的动力，发电机为配套的电气设备及施工现场照明提供电力。

以上内容参考—— 网络水平定向钻

Ⅲ 设备、钻具和仪器的选择

根据地层条件和设计的孔径、孔深等参数合理选择设备、钻具和仪器，要求它们必须满足GB3836的相关规定。

一、定向钻机

钻机应选用具有主轴制动功能的煤矿井下用防爆坑道钻机，选择钻机需满足MT/T790、GB3836.1—2000及GB3836.2—2000的相关规定，不同孔深定向钻进钻机应满足的主要参数及参考机型见表2-1。

表2-1 不同孔深定向钻进钻机应满足的主要参数及参考机型

二、孔底马达

煤矿井下定向钻孔的施工一般选择小直径长寿命螺杆马达，推荐使用73mm的螺杆马达，其性能参数见表2-2。螺杆马达弯角的大小根据钻孔施工要求选择。只有主孔而无分支的钻孔，则推荐使用1°～1.25°弯角的螺杆马达;如施工带有分支孔的定向钻孔，则推荐使用1.25°～1.5°弯角的螺杆马达。

表2-2 推荐螺杆马达参数

三、泥浆泵

根据钻孔深度选择泥浆泵，其泵压、排量应满足孔深、孔径及孔底马达的需要，不同孔深泥浆泵应满足的主要参数及参考机型见表2-3。泥浆泵排量介于160～250L/min时φ73mm的孔底马达工作效果最佳。

表2-3 不同孔深泥浆泵应满足的主要参数及参考机型

四、随钻测量系统

为满足钻孔连续造斜的要求，需采用测量精度高、信号传输稳定、符合GB3836.1—2000、GB3836.2—2000及GB3836.4—2000要求的有线随钻测量系统。随钻测量系统应满足的参数要求及参考型号见表2-4。

表2-4 推荐使用的随钻测量系统参数

为避免磁干扰影响测量精度，需采用通过螺纹连接的上无磁钻杆、无磁测量外管和下无磁钻杆。上、下无磁钻杆长度≥3m;装置测量探管的无磁测量外管长度根据井下仪器长度确定。如果孔底马达的转、定子为无磁材料，下无磁钻杆的长度可以缩短到1m。

煤矿井下随钻测量信号的传输由中心通缆式钻杆完成。钻杆外管体的螺纹连接须牢固，密封可靠(耐压10MPa)，并具备处理一定孔内事故的能力;内导体及插接式接头连接和水密封应可靠(耐压≥12MPa)，信号传输能力≥1000m。通缆式送水器要求水密封性能好(耐压≥12MPa)，传输信号稳定。连接通缆式送水器和泥浆泵的高压胶管耐压能力不低于16MPa。定向钻孔孔口须安装气水分离器，实现钻进过程中气、水、渣分离，并同步抽采煤层瓦斯。

Ⅳ 钻孔前器材准备

(一)机械设备选择

钻探设备主要是指钻机、泥浆泵、动力设备、钻塔等。但由于动力机一般是钻机出厂时就已配备,所以钻探设备的选型也就是恰当地选择钻机、泥浆泵、钻塔这三大件。正确选择钻探机械设备将对提高生产效率、降低成本具有重要意义。

1.选型依据

(1)钻机选型的依据

1)施工目的。应按不同的施工性质,选择不同的施工钻机。如地质勘探应选择岩心钻机、工程地质施工时应选择勘查施工钻机,水文水井施工时应选择水文水井施工钻机等。

2)地质条件及场地状况。如地质条件较好,钻孔结构简单,可使用整机性能较好、储备功率(能力)较少的钻机;反之则应使用储备功率(能力)较多,解体性能好,部件质量轻的钻机。

3)钻进方法。如用钢粒或合金钻进可使用普通型钻机或低速钻机,采用金刚石钻进则应使用油压高速钻机。

4)孔深。孔深时用深孔钻机,孔浅时用小型浅孔钻机。

5)孔径(或岩样直径)。孔径大自然钻具质量大,消耗的功率大。

6)钻杆规格。目前钻机能力与所使用的钻杆有直接关系,因为这关系到钻机的提升能力。

(2)泥浆泵的选择依据

泥浆泵有两个主要指标,即泵量和泵压。泵量影响泥浆的孔内流速,泵压影响所钻孔深。

1)地层情况。地层完整、无漏失可适当选小排量的泵,反之应选择较大排量的泵。

2)钻杆与孔径的级配。如果环空面积大,泥浆排量就要大,反之泥浆排量可适当减少。

3)孔深。孔越深,泥浆循环时经过的路程就越长,产生的阻力损失也越大,所以孔深时应选用工作泵压较大的泥浆泵,孔浅时可选用工作泵压较小的泥浆泵。

4)钻进方法。如金刚石钻进产生的岩屑颗粒较细,所需的上返泵量就小些,用潜孔锤钻进则产生的岩屑颗粒较粗,所需上返的泵量就大些。

5)泥浆性能。如泥浆密度大、黏度高,则泵送阻力大;泥浆密度小、黏度低,则泵送阻力小。

(3)钻塔的选型依据

地质钻探中使用的钻塔类型较多,如门字塔、A字塔、桅塔、三脚塔、四脚塔等。选择钻塔有3个依据:

1)孔深。孔深时所用钻具的立根就长些,以便提高起下钻速度,故塔应高些,反之可矮些。

2)钻具。钻具质量大,则所选钻塔承载力就应大些,反之可小些。

3)场地条件。场地平整,运输方便,则可选用整体性好的塔,反之则应改用易于解体的轻便塔形。

2.设备配备原则

为了安全、保质、保量完成钻探工作,提高技术经济效益,设备配备时应遵循以下原则:

(1)能力略有储备原则

如260m深的孔,在比较简单的地层和较小口径,配φ50mm钻杆时,使用XY 2钻机是比较经济的。如果地层复杂一些,选用XY2钻机显然就不合适,应使用XY3钻机。如果在钻进过程中遇到一些困难就可用XY 3钻机的储备能力去解决。但过多的储备就是浪费,使搬运困难,动力消耗增加等。泥浆泵和钻塔也是如此。

(2)钻进方法兼顾原则

由于地层或目的不同需用合金钻进和金刚石钻进,那么钻机就应优先满足金刚石钻进的工艺要求,使用潜孔锤钻进则应考虑泥浆泵能满足携带粗粒岩屑的要求。

(3)工作量兼顾原则

如一个施工区内既有浅孔也有深孔,而深孔较多,既有小口径也有较大口径,则在不增加设备的前提下,以满足深孔和较大口径工作量为主。否则,要多增加几套设备,在人员配备上、经济效益上都是不划算的。

(4)充分利用已有设备原则

这个原则是显而易见的。如果为了一个小项目而兴师动众,购置或租用设备,那在经济上肯定是不合算的。在这个时候,在保证工程安全顺利施工的前提下,大马拉小车或小马拉大车也是合情合理的作为。

(二)钻具管材工具等物资准备

当钻探设备型号确定后,接下来就应对钻具管材工具等物质进行准备。钻具管材工具等物质准备主要是根据钻探工作量和孔深的不同,配备相应足够的钻杆、岩心管(钻具)、钻头、套管、泥浆与护壁材料等。一般应从如下几个方面来进行准备:

1.钻具管材准备

包括各类施工用钻具、钻头、钻杆(包括主动钻杆)、套管等。

(1)钻具

1)开孔用短钻具,应配备相应口径的短岩心管(即开孔管)其长度为0.3m,0.5m,1.0m各配若干,以备开孔用。

2)与岩心管配套的合金钻头若干,用于开孔钻进。

3)按钻孔设计书的要求,配备各种不同规格的钻具和钻头。

(2)钻杆

1)矿区多台钻机施工时,按最大孔深的1.2倍配备钻杆及钻杆接头。

2)单机施工时,按最大孔深的1.5倍配备钻杆及钻杆接头。

(3)套管

按钻孔设计书中的钻孔结构,准备足够的各种规格套管,以备下套管时用。

2.钻探工具的准备

钻探工具包括拧卸工具、五金工具、量具、打捞工具、提引工具等。根据施工的需要,各准备若干。

3.泥浆与护壁材料

根据施工地层情况,准备足够的配制冲洗液所需的材料和护壁材料。

4.测斜器具和仪器

5.消耗材料

为保证钻探正常施工,应储备足够的柴油和各类润滑油。

6.其他必需材料物品

如铅丝、铁钉和扒钉等。

Ⅳ 定向钻进

一、正常钻进过程

在实施定向钻孔的正常钻进过程中，应遵循以下原则:

1)完成设备和钻具检查后，加接钻杆和送水器，启动泥浆泵待孔口返水后开始钻进，严禁在孔口没有返水的情况下钻进。

2)每次加接钻杆前，将钻孔内钻具提出10～20cm，以防止冲洗液流通通道被堵，引起“憋泵”而损坏孔底马达;同时必须保证待加接钻杆通缆接头清洁，以利于信号传输，避免杂物进入孔内钻具导致孔底马达不能启动甚至损坏。

3)加接钻杆时，必须给通缆钻杆丝扣及通缆公接头涂抹润滑油，以保证润滑和密封，且加接钻杆应全部由人工完成，而仅用钻机最后上紧钻杆扣，同时应防止误转动钻具而影响钻具的工具面向角。

4)在钻进过程中如发现设计钻孔轨迹与实际煤层起伏变化相差较大，需间隔50～100m进行一次探顶，以便确定钻孔实钻轨迹在煤层中的位置和煤层实际起伏变化情况。

5)在钻进过程中，应时刻注意泥浆泵泵压变化。正常钻进时泵压是随着钻孔深度的增加缓慢增大的，如果发现泥浆泵压力突然变化，且变化幅度较大，应立即停止给进，提钻2～3根，冲孔5～10min后继续钻进，如泵压继续升高，须退钻至合适位置开分支钻孔绕过此区域，此时不可盲目给进。

6)钻进过程中，应时刻注意孔口返渣情况，如发现返渣煤粉颗粒较大且不均匀，此时需降低给进速度，反复提拉钻杆观察起拔或给进压力的变化情况。如果起拔或给进压力变大，表明钻孔内出现了塌孔现象，须根据具体情况考虑退钻开分支绕过此区域或终孔。

7)在钻进过程中如发现孔口不返水，须将钻具提离孔底，分析不返水的原因，不能强行开动钻具，以免发生卡钻、抱钻等孔内事故。

8)提钻重新下入钻具时，应注意钻头在孔内的位置，防止钻头撞击孔底而导致孔底马达、钻头和钻具损坏。

9)复杂地层中钻进时，须时刻注意钻机的给进/起拔压力变化情况，如果发现给进/起拔钻压力变大，退钻2～3根，找出原因，采取相应措施。

10)钻进过程中如预知钻孔实钻点地质构造复杂(如有断层、陷落柱或破碎带等)，应使用短保径大水口钻头，并在实钻轨迹进入地质构造点前采取相应措施，防止发生塌孔卡埋钻、瓦斯喷孔和涌水等事故，必要时提钻终孔。

11)当钻孔孔深≥500m后，要求每钻进15m拉动一次钻具，观察钻机起拔压力大小;若起拔压力变化较大，停钻冲孔5～10min试钻进;若起拔压力仍然较大，停钻找出原因，采取相应措施，必要时提钻终孔。

12)在钻进过程中须注意观察泥浆泵吸水池内水位变化，避免泥浆泵因水位过低而吸入空气，进而对孔底马达定、转子造成损坏。

二、轨迹控制过程

定向钻进轨迹控制主要是通过调节孔底马达弯头朝向即工具面向角来控制钻孔轨迹的弯曲方向，使钻孔实钻轨迹沿着设计轨迹在煤层中延伸。在调节孔底马达工具面时，应遵循以下原则:

1)当需要钻孔倾角增大、方位角增大时，工具面向角应调至0°～90°之间。

2)当需要钻孔倾角减小、方位角增大时，工具面向角应调至90°～180°之间。

3)当需要钻孔倾角减小、方位角减小时，工具面向角应调至180°～270°之间。

4)当需要钻孔倾角增大、方位角减小时，工具面向角应调至270°～360°(0°)之间。

5)在定向钻进时，造斜率不能过大，不可以180°为变化量频繁调整工具面向角，避免因钻孔曲率大而发生钻具折断事故。

三、分支孔钻进过程

在井下沿煤层钻进时，可通过调整孔底马达的工具面向角直接在预留分支点处侧钻开分支钻进。如未预留分支点，则侧钻分支点应选择在钻孔轨迹显著变化的孔段，对于倾角上仰增大的孔段应向下施工分支孔，此时工具面向角调节至90°～270°之间，具体数值根据分支点所在孔段方位角的变化情况确定:如果分支点所在孔段的方位角是增大的，则工具面向角应调整至180°～270°范围内;如果分支点所在孔段的方位角是减小的，则工具面向角应调整至90°～180°范围内。在分支孔钻进过程中应遵循以下原则:

1)要遵循轻压慢进的原则，严禁在钻进过程中提拉钻具。

2)时刻注意泥浆泵压力的变化，如泥浆泵压力变大，则说明开分支孔成功。确定开分支成功后继续钻进2～3m，之后立即调整工具面向角使钻孔实钻轨迹沿设计轨迹继续延伸。

3)注意观察孔口返水情况，沿煤层钻进开分支时，如果孔口返渣中煤颗粒逐渐增多，且返水颜色逐渐加深，表明开分支孔成功。

4)注意对比随钻测量仪器采集的测斜数据，如发现相同深度的测斜数据不同，则表明开分支孔成功。

Ⅵ 定向井钻井过程中使用哪些测量仪器

Totco.陀螺仪.MWD.LWD.放射源测井等等

Ⅶ 石油钻采专用设备里包含什么产品

1、钻采制设备及备件
钻机及部件 钻机配件 钻井液循环设备 井控设备 固井设备 压裂设备 修井设备 通井设备 试油、试气设备 采油采气设备 动力设备 钢丝绳 其他
2、石油专用钻具管材：
钻头 钻杆 钻铤 接头 套管 油套
3、石油专用工具：
钻井工具 定向工具 打捞工具 取芯工具 固井工具 修井工具 试采工具 专用量具 其他工具
4、管件、阀门：
阀门 管件 管口 其他
5、仪器仪表
录井仪器 定向仪器 测井仪器 勘探仪器 传感器 其他
6、化学用品：
钻井液化学用品 完井液化学用品 固井化学用品 压裂化学用品 酸化化学用品 采油化学用品 注水处理化学用品 油气集输化学用品 其他化学用品
以上是根据石油桥的设备分类整理的相关内容。想了解更多资讯可以前往石油桥网站查询

Ⅷ 水平定向钻机导向仪如何看

施工方法：

1. 导向钻管法的施工工艺 地质勘察→穿越曲线设计→测量磁方位角→钻机就位→钻导向孔→扩孔→回拖→环境保护→地貌恢复

2. 导向钻管法的工作原理 水平导向钻机的工作原理是：在施工时，按照设计的钻孔轨迹(一般为弧形)，采用可从地表钻进的钻机。
   

Ⅸ 目前用于定向井的测量仪器有哪些

仪器分类

照相单多点

磁性

仪器： 电子单多点：ESS、YSS、RSS 电磁

仪器： 随钻类：有线类：SST、MS3、RSS 测 YST、DOT、DST 量 无线类：泥浆 SPERRY-SUN 仪 脉冲类：SCIENCE
DRILLING 器 GEOLINK QDT YST-48X 电磁波： SPERRY-SUN SCIENCE DRILLING

非磁性 框架陀螺 SRO地面记录陀螺 仪器： BOSS电子陀螺 挠性陀螺 KEEPER 陀螺

TLCX动调式自寻北陀螺 斯伦贝谢

第二编 仪器介绍

第一章 通用部分注意事项

1 凡是进口的ESS,SST,MS3（美国SPERRY-SUN公司产）等测量仪器，其电源都是110伏，绝对不能误用220伏电源为这类测量仪器供电。

2 在现场，连接好测量仪器以后、开机以前，必须用万用表测量其接测量仪器电源的插座，确保测量仪器供电电压为规定电压。

3 TI 热敏打印机电源，一端连接热敏打印机，另一端只能连接110伏的电源。

4 必须要知道所施工的井的磁场强度、磁倾角。陀螺测量，还必须知道所施工的井位的准确地理纬度。 5 YST(包括35mm
25mm，北京海蓝公司产)仪器用220伏交流电。

6 RSS随钻测量仪器（英国瑞塞尔公司产）可采用110伏，220伏交流电供电。

7、DST（包括35mm、25mm北京普利门公司产）采用220伏交流电。

第二章 ESS电子多点测斜仪

第一节 仪器简介

ESS全称为 ELECTRONIC SURVEY SYSTEM 译为电子测量系统简称电子多点（以下简称ESS）。ESS是 NL
SPERRY-SUN公司的一种新型的电磁类电子测量仪器，ESS测量采用电池供电，可以在井眼中连续工作边测量边记录，利用计算机和打印机输出和处理数据。ESS测量的主要原理是利用重力加速度计和磁通门分别敏感地球的重力场和地磁场来测取井斜和方位，ESS可用于定向和井眼轨迹测量，测量方式主要是投测和吊测，该仪器不单能够测取原始数据（井斜、方位、工具面、井温），还可以利用计算机对测量数据进行分析和轨迹处理。处理结果包括：垂深、视平移、水平位移、东西分量、南北分量和闭合方位。

ESS与普通单多点仪器相比有如下优点：

1：操作简便、好学易掌握；

2：测量精度高（精度与电子陀螺 BOSS相同）； 3：性能稳定可靠、保证测量成功率；

4：能消除人为读数误差，测量及读取数据速度快； 5：对测量数据能进行井眼轨迹处理；

6：磁干扰的修正能力强。

第二节 主要组成部件及功能

ESS电子多点测斜仪主要由井下探管、电池筒总成、地面计算机及操作软件、TI热敏终端、点阵打印机、中间接口器、探管保护筒总成和辅助工具组成。
井下探管

三维放臵的磁通门、重力加速度计传感元件和温度传感元件，采集井眼井斜角、
方位角、工具面原始信号和井下温度数据，并将原始信号转换成测斜数据，又把测斜数据储存在探管里。

电池筒总成

电池筒总成内装8节2号碱性高能电池，为探管提供电源。它采用了分隔减震的方式，增强了电源的抗冲击性。 地面计算机及操作软件

地面计算机可采用一台兼容的PC 80286或PC
80386型以上台式或便携式计算机，要求硬盘容量20MB以上，技术性能无特殊要求。处理编辑测量数据。

ESSDUMP 软件： 可以通过地面计算机对ESS探管进行单点、多点或MS3随钻三种测量功能的探管软件的装载。ESS 01
是单点测量和探管性能调试软件，ESS 02 是多点测量软件，ESS 05 是MS3随钻测量软件。

MAP 软件： 可以通过地面计算机对ESS探管进行单点、多点测量的初始化设臵与数据输入，测量数据的输出和编辑。

UTV 软件：
可在地面计算机上对MAP软件生成的数据文件进行编辑和进一步修改成不同的测量报表或绘图数据文件。并可运行该软件对测量数据不同方式的修改、比较和分析。

TI 热敏终端

TI 热敏终端作为ESS探管微处理器系统的外部设备，可以作为ESS探管微处理器系统的数据终端。使用它可以从井眼内起出的探管里调出测量数据。
点阵打印机

一般选用EPSON LX—810 打印机作为地面计算机系统的外部设备，为ESS电子多点测斜仪系统提供测量数据报表的输出打印。

探管保护筒总成和辅助工具

探管保护筒总成由无磁材料做成，保护探管免受井眼内泥浆的高压，降低下井仪器冲击力。

辅助工具主要是组装和测试ESS电子多点测斜仪

第三节 仪器特性

ESS探管与地面设备有三种连接方式。可采用不同的方式对ESS探管进行启动、设臵和数据输出，通过地面计算机，TI
热敏终端或点阵打印机，可显示或打印出测量数据或者工作状态数据。地面数据处理系统采用了IBM
兼容机，改善了地面仪器的通用性，在同一地面计算机上可以运行电子多点测量软件和其它定向井、水平井计算软件。ESS电子多点测斜仪具有磁性参数的分析与修正功能，它可以消除来自井下钻具的磁性干扰。

该测量仪器系统具有磁扫描功能，运行磁扫描程序可以检查无磁钻铤、无磁扶正器、仪器外筒等无磁材料的磁化情况。ESS探管微机系统具有错误和状态诊断功能。测量过程中，它可以检测来自井下探管对电源、工作状态和测量环境的信息，并且可以显示或打印出来。

Ⅹ 设备、钻具和仪器要如何选择

根据地层条件和设计的孔径、孔深等参数合理选择设备、钻具和仪器，要求它们必须满足GB3836的相关规定。

一、定向钻机钻机应选用具有主轴制动功能的煤矿井下用防爆坑道钻机，选择钻机需满足MT/T790、GB3836.1—2000及GB3836.2—2000的相关规定，不同孔深定向钻进钻机应满足的主要参数及参考机型见表2-1。

表2-4 推荐使用的随钻测量系统参数为避免磁干扰影响测量精度，需采用通过螺纹连接的上无磁钻杆、无磁测量外管和下无磁钻杆。上、下无磁钻杆长度≥3m;装置测量探管的无磁测量外管长度根据井下仪器长度确定。如果孔底马达的转、定子为无磁材料，下无磁钻杆的长度可以缩短到1m。

煤矿井下随钻测量信号的传输由中心通缆式钻杆完成。钻杆外管体的螺纹连接须牢固，密封可靠(耐压10MPa)，并具备处理一定孔内事故的能力;内导体及插接式接头连接和水密封应可靠(耐压≥12MPa)，信号传输能力≥1000m。通缆式送水器要求水密封性能好(耐压≥12MPa)，传输信号稳定。连接通缆式送水器和泥浆泵的高压胶管耐压能力不低于16MPa。定向钻孔孔口须安装气水分离器，实现钻进过程中气、水、渣分离，并同步抽采煤层瓦斯。