國(guó)家精品課程巖土鉆掘工程學(xué)第10章-鉆孔彎曲與測(cè)量

第十章鉆鉆孔彎曲與與測(cè)量1、什么是鉆鉆孔彎曲2、鉆孔為什什么會(huì)彎曲曲3、如何確知知鉆孔彎曲曲4、鉆孔彎曲曲的防治國(guó)家精品課課程2022/10/24中國(guó)國(guó)地地質(zhì)質(zhì)大大學(xué)學(xué)勘勘查查與與基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程系系第一一節(jié)節(jié)概概述述鉆進(jìn)進(jìn)(井)工程程施施工工中中由由于于自自然然和和技技術(shù)術(shù)因因素素的的影影響響，，實(shí)際際鉆鉆孔孔軌軌跡跡往往往往偏偏離離設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)軌軌跡跡———稱(chēng)為為鉆鉆孔孔彎彎曲曲或或鉆鉆孔孔偏偏斜斜。地質(zhì)質(zhì)成成果果危危害害歪曲曲礦礦體體產(chǎn)產(chǎn)狀狀、、打打丟丟礦礦體體、、遺遺漏漏斷斷層層或或改改變變勘勘探探網(wǎng)網(wǎng)度度，，影影響響對(duì)對(duì)礦礦體體的的評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)、、構(gòu)構(gòu)造造的的判判斷斷和和儲(chǔ)儲(chǔ)量量計(jì)計(jì)算算的的精精確確程程度度。。鉆探探施施工工危危害害鉆具具在在孔孔內(nèi)內(nèi)彎彎曲曲變變形形嚴(yán)嚴(yán)重重，，摩摩擦擦阻阻力力增增加加，，磨磨損損加加劇劇，，鉆鉆桿桿折折斷斷事事故故增增多多，，升升降降鉆鉆具具困困難難，，功功耗耗增增加加和和鉆鉆進(jìn)進(jìn)速速度度下下降降。。其他他方方面面的的危危害害水井井鉆鉆探探中中深深井井泵泵無(wú)無(wú)法法下下入入或或過(guò)過(guò)早早損損壞壞。。鉆鉆孔孔樁樁施施工工中中，，會(huì)會(huì)引引起起樁樁基基傾傾斜斜，，影影響響樁樁基基承承載載力力。。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系一、鉆孔軌跡跡的基本要素素頂角（θ）鉆孔軌跡某某點(diǎn)切線與鉛鉛垂線之間的的夾角。石油油稱(chēng)為井斜角角。方位角（α）鉆孔軌跡某某點(diǎn)切線在水水平面上的投投影與真北方方向夾角，按按順時(shí)針?lè)较蛳蛴?jì)?？咨?，孔口到鉆孔孔軌跡上某點(diǎn)點(diǎn)的鉆孔軸線線長(zhǎng)度。垂深，孔口到到鉆孔軌跡上上某點(diǎn)的Z坐標(biāo)長(zhǎng)度。第一節(jié)概概述2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系利用鉆孔軌跡跡基本要素，，可算出軌跡跡上每點(diǎn)的空空間坐標(biāo)。設(shè)設(shè)鉆孔軌跡為為一斜直線，，坐標(biāo)原點(diǎn)為為孔口，X軸取正北，Y軸取正東，Z軸鉛垂向下。。軌跡上的空空間坐標(biāo)計(jì)算算如下：式中：x0,y0,z0——孔口坐標(biāo)；xA,yA,zA——鉆孔軸線上點(diǎn)點(diǎn)A的坐標(biāo)；θ——開(kāi)孔頂角；α——開(kāi)孔方位角；；LA——孔口至測(cè)點(diǎn)鉆鉆孔軸線的長(zhǎng)長(zhǎng)度。第一節(jié)概概述2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系三、彎曲強(qiáng)度度（簡(jiǎn)稱(chēng)彎強(qiáng)強(qiáng)）的概念為說(shuō)明鉆孔軌軌跡的彎曲程程度，取單位位孔身長(zhǎng)度的的頂角變化，，稱(chēng)頂角彎強(qiáng)強(qiáng)。單位孔身身長(zhǎng)度的方位位角變化，稱(chēng)稱(chēng)為方位角彎彎強(qiáng)。彎強(qiáng)與數(shù)學(xué)上上曲率概念等等同。前者單單位是（°）/m；后者是rad/m。如果把既有頂頂角變化，又又有方位角變變化的鉆孔軌軌跡看成是鉆鉆進(jìn)速度向量量變化的軌跡跡，則在某一一孔段這種向向量方向的變變化，可用用鉆孔全彎曲曲角表示。單單位孔身長(zhǎng)度度的全彎曲角角稱(chēng)全彎強(qiáng)。。全彎強(qiáng)越大大，表明鉆孔孔彎曲程度愈愈強(qiáng)烈。第一節(jié)概概述2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系四、處處理鉆鉆孔彎彎曲問(wèn)問(wèn)題時(shí)時(shí)注意意事項(xiàng)項(xiàng)及時(shí)測(cè)測(cè)量鉆鉆孔彎彎曲，，準(zhǔn)確確測(cè)知知鉆孔孔的空空間位位置，，在處處理地地質(zhì)質(zhì)資料料時(shí)加加以校校正；；研究鉆鉆孔彎彎曲規(guī)規(guī)律和和原因因，采采取措措施進(jìn)進(jìn)行鉆鉆孔彎彎曲的的防治治（防防斜和和治斜斜）；；結(jié)合施施工條條件采采用定定向鉆鉆進(jìn)技技術(shù)。。在進(jìn)進(jìn)行防防斜、、治斜斜和定定向鉆鉆進(jìn)時(shí)時(shí)，都都必須須定期期測(cè)斜斜。第一節(jié)節(jié)概概述述2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系第二節(jié)節(jié)鉆鉆孔彎彎曲的的原因因和規(guī)規(guī)律一、鉆鉆孔彎彎曲的的條件件存在孔孔壁間間隙，，為粗粗徑鉆鉆具提提供偏偏倒(或彎曲曲)空間；；具備傾傾倒或或彎曲曲力，，為粗粗徑鉆鉆具偏偏離鉆鉆孔軸軸線提提供動(dòng)動(dòng)力；；粗徑鉆鉆具傾傾斜面面方向向穩(wěn)定定?？妆陂g間隙和和傾倒倒(或彎曲曲)力是鉆鉆孔彎彎曲的的必要要條件件；而而粗徑徑鉆具具傾斜斜面方方向穩(wěn)穩(wěn)定是是產(chǎn)生生鉆孔孔彎曲曲的充充分條條件。。鉆具傾傾斜面面穩(wěn)定定在某某一方方向時(shí)時(shí)，鉆鉆柱只只自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)不公公轉(zhuǎn)。。如果鉆鉆柱公公轉(zhuǎn)，，鉆頭頭在不不同時(shí)時(shí)刻朝朝著不不同方方向鉆鉆進(jìn)，，只產(chǎn)產(chǎn)生擴(kuò)擴(kuò)壁作作用，，而不不導(dǎo)致致鉆孔孔彎曲曲。因因此，，鉆孔孔彎曲曲是在在鉆柱柱自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的情情況下下發(fā)生生的。。2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系二、鉆鉆孔彎彎曲的的原因因1、地質(zhì)質(zhì)因素素：1.1巖石的的各向向異性性垂直于于巖層層方向向碎巖巖效率率高，，平行行于層層理方方向效效率低低，因因此，，在傾傾斜巖巖層中中鉆進(jìn)進(jìn)極易易產(chǎn)生生垂直直于層層面的的方向向彎曲曲（俗稱(chēng)稱(chēng)頂層層進(jìn)））。鉆孔彎彎強(qiáng)與與巖石石各向向異性性強(qiáng)弱弱和鉆鉆孔遇遇層角角的大大小有有關(guān)。。遇層層角約約為45oo時(shí)，鉆鉆孔彎彎強(qiáng)最最大。。第二節(jié)節(jié)鉆鉆孔孔彎曲曲的原原因和和規(guī)律律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系同時(shí)鉆頭在在巖層片理理和層理的的作用下，，產(chǎn)生偏離離鉆孔中心心的旋轉(zhuǎn)，，也是造成成孔斜的重重要原因。。當(dāng)鉆頭與巖巖層斜交時(shí)時(shí)，鉆頭切切削具在孔孔底A、B兩點(diǎn)處所遇遇回轉(zhuǎn)阻力力不同。鉆鉆頭A點(diǎn)切削具逆逆層切削的的阻力P大于B點(diǎn)切削具順順層切削的的阻力N，這時(shí)圖中中的A點(diǎn)可看作是是鉆頭回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的瞬心，，即鉆孔軸軸線有沿F方向偏移的的趨勢(shì)。第二節(jié)鉆鉆孔彎曲曲的原因和和規(guī)律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系1.2軟硬互層層鉆孔以銳銳角從軟軟巖進(jìn)入入硬巖時(shí)時(shí)，由于于軟、硬硬部分抗抗破碎阻阻力的不不同，使使鉆孔朝朝著垂直直于層面面的方向向彎曲；；從硬巖進(jìn)進(jìn)入軟巖巖時(shí)，則則鉆具軸軸線有偏偏離層面面法線方方向的趨趨勢(shì)。但但由于上上方孔壁壁較硬，，限制了了鉆具偏偏倒，結(jié)結(jié)果基本本保持著著原來(lái)的的方向；；鉆孔通過(guò)過(guò)硬巖進(jìn)進(jìn)入軟巖巖又從軟軟巖進(jìn)入入硬巖時(shí)時(shí)，最終終還是沿沿層面法法線方向向延伸。。鉆孔遇層層角存在在著臨界界值。超超過(guò)此值值時(shí)鉆孔孔頂層進(jìn)進(jìn)；低于于此值時(shí)時(shí)鉆孔將將沿硬巖巖的層面面下滑(俗稱(chēng)順層層跑)。這也說(shuō)說(shuō)明鉆進(jìn)進(jìn)中粗徑徑鉆具傾傾斜面方方向穩(wěn)定定是客觀觀存在的的。第二節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的原因和和規(guī)律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系地質(zhì)因素素——軟硬互層層第二節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的原因和和規(guī)律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系除上述地地質(zhì)因素素的影響響以外，，鉆進(jìn)含含有卵石石、礫石石或漂石石的巖層層時(shí)，鉆鉆孔延伸伸受到巖巖石硬塊塊的阻礙礙，鉆孔孔往往朝朝著容易易通過(guò)的的方向偏偏斜。此此時(shí)頂角角和方位位角的彎彎曲無(wú)一一定的規(guī)規(guī)律。鉆孔遇到到大裂隙隙、交角角又不大大時(shí)，孔孔身往往往沿裂隙隙面的方方向延伸伸。斜孔孔穿過(guò)較較厚的松松散巖石石或溶洞洞及老窿窿時(shí)，孔孔身則趨趨于下垂垂。第二節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的原因和和規(guī)律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系2.技術(shù)因素2.1設(shè)備安裝鉆機(jī)基礎(chǔ)不平平，立軸安裝裝不正確，未未下孔口管或或孔口管方向向不合要求，，都會(huì)使鉆孔孔偏離設(shè)計(jì)軌軌跡。這些因素主要要是在開(kāi)始階階段起作用，，但鉆孔開(kāi)始始的彎斜會(huì)給給以后的鉆孔孔留下嚴(yán)重的的影響。2.2鉆具結(jié)構(gòu)尺寸寸1）粗徑鉆具的的剛度：粗徑鉆具直直徑較小而長(zhǎng)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，則則剛度可能不不足，會(huì)失穩(wěn)穩(wěn)彎曲。粗徑徑鉆具的臨界界長(zhǎng)度：第二節(jié)鉆鉆孔彎曲的原原因和規(guī)律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系2）鉆頭唇部形形狀鉆進(jìn)各向異性性巖石遇層角角為銳角時(shí)，，鉆頭唇部形形狀影響：鉆頭唇部為平平面形狀或橢橢圓形狀時(shí)，，孔底向碎巖巖阻力最小方方向偏移。同同時(shí)第二節(jié)鉆鉆孔彎曲的原原因和規(guī)律隨著橢圓度的的增大而加劇劇，因?yàn)殂@孔孔向碎巖阻力力最小側(cè)破碎碎加快了。鉆頭唇部為外外錐形時(shí)，鉆鉆頭唇面右部部破巖阻力小小，而左部破破巖阻力大。。因此，有一一翻轉(zhuǎn)力矩M0作用在鉆頭上上，使鉆孔有有向左偏斜的的趨勢(shì)。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系鉆具唇部為為內(nèi)錐形，，則孔底左左邊破碎較較為強(qiáng)烈，，鉆孔向右右偏斜。在各向異性性巖石中使使用內(nèi)錐形形或半球形形唇面的鉆鉆頭鉆進(jìn)時(shí)時(shí)彎強(qiáng)最大大。使用平平面形唇面面鉆頭鉆進(jìn)進(jìn)時(shí)，鉆孔孔彎強(qiáng)小。。3)粗徑鉆具的的長(zhǎng)度和孔孔壁間隙孔壁間隙--粗徑鉆具外外徑與孔徑徑間的間隙隙。粗徑鉆鉆具在鉆孔孔中的偏倒倒角Dc--孔徑；D1、D--巖心管及鉆鉆頭直徑；；L--粗徑鉆具長(zhǎng)長(zhǎng)度。顯然，孔壁壁間隙↑或或粗徑鉆具具↓，都會(huì)會(huì)使偏倒角角↑，從而而鉆孔彎曲曲強(qiáng)度↑。。采用肋肋骨鉆頭會(huì)會(huì)增大孔壁壁間隙。第二節(jié)鉆鉆孔彎曲曲的原因和和規(guī)律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系3.工藝因素--可采取措施施的主觀因因素3.1鉆進(jìn)方法不同鉆進(jìn)方方法導(dǎo)致不不同的孔壁壁間隙。一一般鋼粒鉆鉆進(jìn)孔斜最最大，硬合合金鉆進(jìn)次次之，金剛剛石鉆進(jìn)最最小。沖擊擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)進(jìn)較低的軸軸向壓力和和轉(zhuǎn)數(shù)，鉆鉆孔彎曲強(qiáng)強(qiáng)度較小。。3.2鉆進(jìn)規(guī)程參參數(shù)鉆壓過(guò)大→→粗徑鉆具具彎曲→鉆鉆頭靠壁側(cè)側(cè)→偏倒角角達(dá)最大→→鉆具回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)摩擦阻↑↑→鉆具自自轉(zhuǎn)幾率↑↑→導(dǎo)致鉆鉆孔彎曲。。轉(zhuǎn)速過(guò)高→→鉆柱離心心力↑→橫橫向振動(dòng)和和擴(kuò)壁→孔孔壁間隙↑↑。泵量過(guò)大→→沖刷、破破壞軟巖孔孔壁→孔壁壁間隙↑。。第二節(jié)鉆鉆孔彎曲曲的原因和和規(guī)律2022/10/24中國(guó)國(guó)地地質(zhì)質(zhì)大大學(xué)學(xué)勘勘查查與與基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程系系當(dāng)然然，，若若鉆鉆進(jìn)進(jìn)規(guī)規(guī)程程參參數(shù)數(shù)不不合合理理，，鉆鉆速速過(guò)過(guò)低低，，鉆鉆具具在在孔孔壁壁長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)時(shí)間間研研磨磨也也會(huì)會(huì)擴(kuò)擴(kuò)大大間間隙隙，，增增加加孔孔斜斜。。三、、鉆鉆孔孔彎彎曲曲的的規(guī)規(guī)律律(1)均質(zhì)質(zhì)巖巖石石鉆鉆孔孔彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度＜＜不不均均質(zhì)質(zhì)巖巖石石，，巖巖石石各各向向異異性性↑↑鉆鉆孔孔彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度↑↑(2)層理理、、片片理理發(fā)發(fā)育育的的巖巖石石鉆鉆孔孔“頂層層進(jìn)進(jìn)”彎曲曲。。遇遇層層角角45°°左右右鉆鉆孔孔彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度最最大大。。(3)軟硬硬互互層層巖巖石石中中鉆鉆孔孔從從軟軟入入硬硬時(shí)時(shí)，，彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度↑↑，，雖雖然然從從硬硬進(jìn)進(jìn)入入軟軟巖巖層層時(shí)時(shí)，，彎彎曲曲強(qiáng)強(qiáng)度度較較小小，，但但最最終終彎彎曲曲趨趨勢(shì)勢(shì)仍仍與與頂頂層層進(jìn)進(jìn)。。第二二節(jié)節(jié)鉆鉆孔孔彎彎曲曲的的原原因因和和規(guī)規(guī)律律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系(4)穿過(guò)松散散非膠結(jié)結(jié)巖石、、大溶洞洞時(shí)，鉆鉆孔趨于于下垂。。鉆孔碰碰到硬包包裹體時(shí)時(shí)可能朝朝任意方方向彎曲曲。(5)鉆孔頂角角大時(shí)方方位角變變化??；；反之變變化大。。一般，，方位角角彎曲與與鉆具回回轉(zhuǎn)方向向一致。。頂角接接近零時(shí)時(shí)方位變變化不定定。(6)在近似水水平的巖巖層中鉆鉆垂直孔孔，即使使巖石各各向異性性強(qiáng)，軟軟硬不均均，鉆孔孔也不會(huì)會(huì)產(chǎn)生較較大的彎彎曲。(7)孔壁間隙隙大，粗粗徑鉆具具短，鉆鉆具剛度度差，鉆鉆孔彎曲曲強(qiáng)度大大。立軸軸與導(dǎo)向向管安裝裝不正，，鉆孔孔朝安裝裝不正的的方向偏偏斜。(8)鋼粒鉆斜斜孔時(shí)，，由于鋼鋼粒集中中于孔底底左下方方，孔身身向右上上方彎曲曲，頂角角和方位位角都發(fā)發(fā)生變化化。第二節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的原因和和規(guī)律2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系一、測(cè)量量鉆孔彎彎曲的原原理1.頂角測(cè)量量原理1.1液面水平平原理（（氫氟酸酸測(cè)斜））把20~30％濃度的的氫氟酸酸注入玻玻璃管中中1/3長(zhǎng)度。將將試管密密裝在接接頭內(nèi)。。同鉆桿下下孔待測(cè)測(cè)位置靜靜止15~25min，提鉆取取出。根根據(jù)氫氟氟酸腐蝕蝕痕跡算算出頂角角。由于毛細(xì)細(xì)作用對(duì)對(duì)算得的的頂角必必須校正正。為避避免校正正計(jì)算可可利用傾傾斜儀來(lái)來(lái)直接測(cè)測(cè)定。還可以用用顯影液液、化學(xué)學(xué)漿液等等。第三節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的測(cè)量?jī)x儀器與數(shù)數(shù)據(jù)處理理2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系1.2重錘原原理利用地地球重重力場(chǎng)場(chǎng)，框框架繞繞a軸靈活活轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，b軸與a軸垂直直，b軸中點(diǎn)點(diǎn)是能能靈活活轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)的弧弧形刻刻度盤(pán)盤(pán)，刻刻度盤(pán)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)面與與鉆孔孔彎曲曲平面面一致致，刻刻度盤(pán)盤(pán)因重重力永永遠(yuǎn)下下垂。。當(dāng)儀器器在垂垂直孔孔內(nèi)時(shí)時(shí)，刻刻度盤(pán)盤(pán)上的的0o對(duì)準(zhǔn)弧弧形豎豎板的的標(biāo)線線頂角角為0o；當(dāng)儀器器在傾傾斜孔孔內(nèi)時(shí)時(shí)，弧弧形豎豎板傾傾斜一一個(gè)角角度，，此角角度就就是鉆鉆孔頂頂角θ。第四節(jié)節(jié)鉆鉆孔孔彎曲曲的測(cè)測(cè)量及及儀器器2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系2.方位角角測(cè)量量原理理根據(jù)定定義，，鉆孔孔方位位角測(cè)測(cè)量必必須滿(mǎn)滿(mǎn)足兩兩個(gè)條條件：：該角角度是是鉆孔孔軸線線某點(diǎn)點(diǎn)切線線方向向與地地北的的夾角角；該該角度度是水水平面面上的的角度度。在無(wú)磁磁性干干擾或或干擾擾很小小的孔孔段中中，可可利用用地磁磁場(chǎng)定定向原原理；；在有磁磁屏蔽蔽(如在套套管內(nèi)內(nèi))或磁干干擾較較大(如存在在磁性性礦體體)的孔段段中，，因?yàn)闉榇裴樶樖トザㄏ蛳蚰芰αΓ煽捎玫氐孛娑ǘㄏ蛟砘蚧蛲勇萋菰砝?。第三?jié)節(jié)鉆鉆孔孔彎曲曲的測(cè)測(cè)量?jī)x儀器與與數(shù)據(jù)據(jù)處理理2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系2.1地磁場(chǎng)定定向原理理利用磁針針或磁敏敏感元件件(磁通門(mén))確定鉆孔孔的方位位角。測(cè)量時(shí)羅羅盤(pán)處于于水平狀狀態(tài)且0o線必須指指向鉆孔孔彎曲方方向。為此，羅羅盤(pán)轉(zhuǎn)軸軸應(yīng)垂直直于鉆孔孔彎曲平平面，并并使羅盤(pán)盤(pán)保持水水平。此此外，羅羅盤(pán)上0o與180oo連線及框框架上的的偏重塊塊都與鉆鉆孔彎曲曲平面一一致，偏偏重塊與與180oo線同側(cè)。。這樣0o線必定指指向鉆孔孔彎曲方方向。0o線與磁針針指北方方向的夾夾角就是是鉆孔的的磁方位位角。第四節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的測(cè)量及及儀器2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系2.多點(diǎn)全測(cè)測(cè)儀采用非電電量電測(cè)測(cè)法。由由羅盤(pán)測(cè)測(cè)量的方方位角和和用懸錘錘測(cè)量的的頂角通通過(guò)電阻阻（弧形形電阻件件和環(huán)形形電阻件件）轉(zhuǎn)換換成電量量。如JJX-2、JJX-3、KXP-1、JX641GA、SJX77、SSJX77和CX-3601等型號(hào)。。采用直流流平衡電電橋測(cè)量量電路，，將方位位電阻和和頂角電電阻分別別作為兩兩個(gè)直流流平衡電電橋的被被測(cè)電阻阻和一臂臂，電橋橋的另三三個(gè)臂連連接標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)已知電電阻，利利用可變變電阻調(diào)調(diào)節(jié)電橋橋的平衡衡?？勺冸娮枳瑁ㄆ胶夂怆娮瑁┲档淖冏兓八淼牡姆轿唤墙腔蝽斀墙侵?，可可由地面面儀器面面板的刻刻度盤(pán)讀讀出。第三節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的測(cè)量?jī)x儀器與數(shù)數(shù)據(jù)處理理2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系KXP-1型測(cè)斜儀儀適用于于46mm以上的非非磁性鉆鉆孔。儀儀器的井井下探管管和地面面操作箱箱用三心心電纜連連接。測(cè)量靈敏敏系統(tǒng)主主要有鋁鋁合金框框架、方方位角、、頂角測(cè)測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)。測(cè)量量系統(tǒng)的的頂角和和方位角角電阻與與集流環(huán)環(huán)的內(nèi)環(huán)環(huán)、外環(huán)環(huán)相接。。直流電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)時(shí)控制輸輸出端以以2r/min的轉(zhuǎn)速控控制凸輪輪，使儀儀器依次次呈現(xiàn)“自由”、“接觸”、“鎖緊”三種狀態(tài)態(tài)。儀器呈“接觸”時(shí)，全部部頂角和和方位角角電阻接接到地面面操作箱箱。呈“鎖緊”時(shí)，被測(cè)測(cè)頂角和和方位角角電阻被被短路，，讀出頂頂角和方方位角。。在孔內(nèi)測(cè)測(cè)量時(shí)每每個(gè)狀態(tài)態(tài)變換都都要停6~8s。第三節(jié)鉆鉆孔彎曲的測(cè)測(cè)量?jī)x器與數(shù)數(shù)據(jù)處理2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系在石油鉆井中中廣泛使用石石英撓性電容容式加速度計(jì)計(jì)測(cè)量頂角(井斜角)。用磁通門(mén)傳感感器測(cè)量地磁磁場(chǎng)強(qiáng)度、地地磁傾角、井井眼方位和磁磁性工具面。。第三節(jié)鉆鉆孔彎曲的測(cè)測(cè)量?jī)x器與數(shù)數(shù)據(jù)處理充電電池筒控制部分減震環(huán)電路保護(hù)筒T型頭啟動(dòng)按鈕通訊端口狀態(tài)指示燈電源開(kāi)關(guān)2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系2.慣性定向法2.1陀螺儀工作原原理陀螺支撐于自自身轉(zhuǎn)軸及內(nèi)內(nèi)、外環(huán)轉(zhuǎn)軸軸上，三軸垂垂直正交于與與陀螺重心重重合點(diǎn)，陀螺螺具有三個(gè)方方向的自由度度。在無(wú)摩擦擦的情況下，，三自由度高高速旋轉(zhuǎn)的陀陀螺在空間的的方向保持不不變，這個(gè)特特性稱(chēng)作陀螺螺儀的定軸性。陀螺還具有進(jìn)動(dòng)性，即外框架轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸上有干擾擾力矩時(shí)，內(nèi)內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸進(jìn)進(jìn)動(dòng)，使陀螺螺軸發(fā)生傾斜斜，因此要進(jìn)進(jìn)行水平修正正；而內(nèi)框架架轉(zhuǎn)軸上有干干擾力矩時(shí)，，外框架轉(zhuǎn)軸軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使陀陀螺軸產(chǎn)生漂漂移，因此要要進(jìn)行漂移量量修正。第三節(jié)鉆鉆孔彎曲的測(cè)測(cè)量?jī)x器與數(shù)數(shù)據(jù)處理2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系簡(jiǎn)介定向井和和隨鉆測(cè)量技技術(shù)在油田的的應(yīng)用定向井

國(guó)內(nèi)最大的陸陸上叢式井在在384m××110m的區(qū)域內(nèi)布置置了6排42口定向井，叢叢式井共穿過(guò)過(guò)550個(gè)油氣層，深深達(dá)2,046.9m。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系海油陸采是是在海邊的的陸地上鉆鉆延伸到海海上油層的的水平井。。國(guó)內(nèi)目前前最大位移移2051.22m。簡(jiǎn)介定向井井和隨鉆測(cè)測(cè)量技術(shù)在在油田的應(yīng)應(yīng)用2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系“階梯式”水平井(L2-P1)簡(jiǎn)介定向井井和隨鉆測(cè)測(cè)量技術(shù)在在油田的應(yīng)應(yīng)用2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系泥漿脈沖式式MWD用于定向井井鉆井的舉例。簡(jiǎn)介定向井井和隨鉆測(cè)測(cè)量技術(shù)在在油田的應(yīng)應(yīng)用2022/10/24中國(guó)國(guó)地地質(zhì)質(zhì)大大學(xué)學(xué)勘勘查查與與基基礎(chǔ)礎(chǔ)工工程程系系486mS9-P1井S-5井芒硝江蘇蘇開(kāi)開(kāi)采采芒芒硝硝的的兩兩井井之之間間在在2629m處連連通通。。MWD用于于對(duì)對(duì)接接井井采采礦礦舉舉例例2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系電磁波隨鉆測(cè)測(cè)量（MWD）系統(tǒng)2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系簡(jiǎn)介定向井和和隨鉆測(cè)量技技術(shù)在油田的的應(yīng)用2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系四、測(cè)斜數(shù)數(shù)據(jù)處處理1.測(cè)斜誤誤差的的產(chǎn)生生與消消除測(cè)斜目目的是是求得得測(cè)點(diǎn)點(diǎn)處鉆鉆孔頂頂角與與方位位的真真值。。但只只能以以某種種精度度逼近近。允允許誤誤差：：頂角角±0.5~1°方位角角±4~5°。系統(tǒng)誤誤差是是儀器器本身身或測(cè)測(cè)斜方方法不不正確確造成成的，，服從從一定定規(guī)律律。如如：零零漂和和溫漂漂，儀儀器軸軸線與與鉆孔孔軸線線不一一致。。隨機(jī)誤誤差是是多因因素綜綜合影影響的的結(jié)果果，多多次重重復(fù)測(cè)測(cè)量的的隨機(jī)機(jī)誤差差服從從正態(tài)態(tài)分布布。緩慢誤誤差是是電子子元件件老化化和機(jī)機(jī)械零零件內(nèi)內(nèi)應(yīng)力力變化化引起起的。。疏忽誤誤差是是一種種顯然然與事事實(shí)不不符的的誤差差，主主要由由操作作者粗粗枝大大葉或或偶然然的外外界干干擾引引起的的。第三節(jié)節(jié)鉆鉆孔孔彎曲曲的測(cè)測(cè)量?jī)x儀器與與數(shù)據(jù)據(jù)處理理2022/10/24中國(guó)地地質(zhì)大大學(xué)勘勘查與與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程程系2.在測(cè)斜斜數(shù)據(jù)據(jù)的基基礎(chǔ)上上繪制制鉆孔孔軌跡跡鉆孔測(cè)測(cè)斜并并非連連續(xù)測(cè)測(cè)量，，每隔隔25m一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)，軌軌跡是是折線線。通常用用均角角全距距法進(jìn)進(jìn)行計(jì)計(jì)算，，即把把每一一段測(cè)測(cè)斜間間距的的兩組組測(cè)斜斜數(shù)據(jù)據(jù)的平平均值值作為為該孔孔段的的頂角角和方方位角角值。。在計(jì)算機(jī)已已普及的今今天，可按按式（10-16）快速求出出各測(cè)點(diǎn)的的三維坐標(biāo)標(biāo)，并繪出出鉆孔軌跡跡的垂直和和水平投影影圖。第三節(jié)鉆鉆孔彎曲曲的測(cè)量?jī)x儀器與數(shù)據(jù)據(jù)處理2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系3.建立礦區(qū)（（施工區(qū)））孔斜規(guī)律律數(shù)學(xué)模型型在孔斜規(guī)律律明顯的礦礦區(qū)設(shè)計(jì)自自然定向孔孔是解決孔孔斜問(wèn)題的的有效途徑徑；如果已已知礦區(qū)孔孔斜規(guī)律便便可預(yù)測(cè)下下一個(gè)（批批）鉆孔的的彎曲趨勢(shì)勢(shì)。第三節(jié)鉆鉆孔彎曲曲的測(cè)量?jī)x儀器與數(shù)據(jù)據(jù)處理2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大大學(xué)勘查與與基礎(chǔ)工程程系第四節(jié)鉆鉆孔彎曲曲的預(yù)防與與糾正一、鉆孔彎彎曲的預(yù)防防1.在設(shè)計(jì)鉆孔孔時(shí)應(yīng)考慮慮預(yù)防鉆孔孔彎曲1.1按照地層條條件設(shè)計(jì)鉆鉆孔布置鉆孔時(shí)時(shí)，盡量使使鉆孔垂直直于巖層層層面及巖層層走向；松軟、破碎碎、厚覆蓋蓋層、裂隙隙及溶洞地地層應(yīng)盡量量設(shè)計(jì)垂直直孔。1.2按鉆孔彎曲曲規(guī)律設(shè)計(jì)計(jì)鉆孔孔斜規(guī)律明明顯、巖層層傾角大、、無(wú)法垂直直鉆孔的地地層，應(yīng)利利用地層的的自然彎曲曲規(guī)律，輔輔以人工控控制彎曲措措施，設(shè)計(jì)計(jì)“初級(jí)定定向孔”。。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第五節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的預(yù)防與與糾正若彎曲規(guī)規(guī)律是方方位穩(wěn)定定而頂角角偏離，，有如下下幾種設(shè)設(shè)計(jì)方法法：(1)沿勘探線線平移法法由o’點(diǎn)開(kāi)孔打打不到靶靶點(diǎn)a，可在勘勘探線上上后移孔孔位。過(guò)過(guò)a點(diǎn)引bo’的平行線線，與地地面交于于點(diǎn)o即為后移移的孔位位。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)質(zhì)大學(xué)勘勘查與基基礎(chǔ)工程程系第五節(jié)鉆鉆孔孔彎曲的的預(yù)防與與糾正(2)增大開(kāi)孔孔傾角法法當(dāng)移動(dòng)孔孔位受到到地形限限制，而而按原設(shè)設(shè)計(jì)又無(wú)無(wú)法鉆至至預(yù)定靶靶點(diǎn)時(shí)，，可根據(jù)據(jù)傾角彎彎曲規(guī)律律，用增增大開(kāi)孔孔傾角的的方法鉆鉆進(jìn)，γ1是調(diào)整后后的開(kāi)孔孔傾角。。若已知鉆鉆孔彎曲曲規(guī)律是是頂角基基本穩(wěn)定定而方位位角變化化較大時(shí)時(shí)，應(yīng)按按方位角角變化規(guī)規(guī)律調(diào)整整鉆孔設(shè)設(shè)計(jì)。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第五節(jié)鉆鉆孔彎曲的預(yù)預(yù)防與糾正2.保證安裝質(zhì)量量，把好換徑徑關(guān)安裝地基要平平整、堅(jiān)實(shí)、、穩(wěn)固。鉆機(jī)立軸傾角角方向符合設(shè)設(shè)計(jì)要求，““三點(diǎn)一線””?？卓诠芄潭ɡ卫危轿缓蛢A傾角符合設(shè)計(jì)計(jì)要求。粗徑鉆具要直直，長(zhǎng)度要逐逐漸加長(zhǎng)至10m左右。換徑帶導(dǎo)向的的綜合式異徑徑鉆具。3.采用合理的鉆鉆具結(jié)構(gòu)鐘擺鉆具、偏偏重鉆具和滿(mǎn)滿(mǎn)眼鉆具等形形式的組合鉆鉆具對(duì)防止和和糾正鉆井彎曲有有明顯的效果果。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第五節(jié)鉆鉆孔彎曲的預(yù)預(yù)防與糾正3.1鐘擺鉆具鐘擺力（減斜斜）Fd為：可看出，當(dāng)鉆鉆孔頂角一定定時(shí)增大減斜力的的途徑：加大切點(diǎn)以下下鉆具質(zhì)量，，選用厚壁鉆鉆鋌；在略高高于切點(diǎn)的位位置上裝一扶扶正器，提高高切點(diǎn)的位置置，或增大切切點(diǎn)以下鉆鋌長(zhǎng)度來(lái)增大大鉆具質(zhì)量。。此外，采用用扶正器還可可減小下部鉆具的傾斜斜角和增斜力力，從而進(jìn)一一步加大鉆具具的防斜能力力。2022/10/24中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)勘查與基礎(chǔ)礎(chǔ)工程系第五節(jié)鉆鉆孔彎曲的預(yù)預(yù)防與糾正3.2偏重鉆具在普通鉆鋌的的一側(cè)鉆一排排淺窩造成偏偏重，回轉(zhuǎn)時(shí)時(shí)產(chǎn)生離心力力。偏重鉆鋌防斜斜宜用高轉(zhuǎn)速速。偏重鉆鋌鋌盡量接近鉆鉆頭，鉆鋌的的減重部分距距軸線盡可能能遠(yuǎn)。鉆鋌重邊和輕輕邊的質(zhì)量差差為鉆