國家精品課程：巖土鉆掘工程學(xué)第10章——鉆孔彎曲與測(cè)量

1、第十章第十章 鉆孔彎曲與測(cè)量鉆孔彎曲與測(cè)量 1 1、什么是鉆孔彎曲、什么是鉆孔彎曲國家精品課程國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 鉆進(jìn)鉆進(jìn)( (井井) )工程施工中由于自然和技術(shù)因素的影響，工程施工中由于自然和技術(shù)因素的影響，實(shí)際鉆孔軌跡往往偏離設(shè)計(jì)軌實(shí)際鉆孔軌跡往往偏離設(shè)計(jì)軌跡跡稱為鉆孔彎曲或鉆孔偏斜稱為鉆孔彎曲或鉆孔偏斜。o地質(zhì)成果危害地質(zhì)成果危害 歪曲礦體產(chǎn)狀、打丟礦體、遺漏斷層或改變勘探網(wǎng)度，影響對(duì)礦體的評(píng)價(jià)、構(gòu)歪曲礦體產(chǎn)狀、打丟礦體、遺漏斷層或改變勘探網(wǎng)度，影響對(duì)礦體的評(píng)價(jià)、構(gòu)造的判斷和儲(chǔ)量計(jì)算的精確程度。造的判斷和儲(chǔ)量計(jì)算的精確程度

2、。o鉆探施工危害鉆探施工危害 鉆具在孔內(nèi)彎曲變形嚴(yán)重，摩擦阻力增加，磨損加劇，鉆桿折斷事故增多，升鉆具在孔內(nèi)彎曲變形嚴(yán)重，摩擦阻力增加，磨損加劇，鉆桿折斷事故增多，升降鉆具困難，功耗增加和鉆進(jìn)速度下降。降鉆具困難，功耗增加和鉆進(jìn)速度下降。o其他方面的危害其他方面的危害 水井鉆探中深井泵無法下入或過早損壞。鉆孔樁施工中，會(huì)引起樁基傾斜，影水井鉆探中深井泵無法下入或過早損壞。鉆孔樁施工中，會(huì)引起樁基傾斜，影響樁基承載力。響樁基承載力。國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 一、鉆孔軌跡的基本要素一、鉆孔軌跡的基本要素q 頂角（頂角（）鉆孔軌跡某點(diǎn)切線與鉛垂線之）鉆孔軌跡某點(diǎn)切線

3、與鉛垂線之間的夾角。石油稱為井斜角。間的夾角。石油稱為井斜角。q 方位角（方位角（）鉆孔軌跡某點(diǎn)切線在水平面）鉆孔軌跡某點(diǎn)切線在水平面上的投影與真北方向夾角，按順時(shí)針方向上的投影與真北方向夾角，按順時(shí)針方向計(jì)。計(jì)。q 孔深孔深，孔口到鉆孔軌跡上某點(diǎn)的鉆孔軸線，孔口到鉆孔軌跡上某點(diǎn)的鉆孔軸線長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。q 垂深，孔口到鉆孔軌跡上某點(diǎn)的垂深，孔口到鉆孔軌跡上某點(diǎn)的Z Z坐標(biāo)長(zhǎng)坐標(biāo)長(zhǎng)度。度。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系q 利用鉆孔軌跡基本要素，可算出軌跡上每點(diǎn)的空間坐標(biāo)。設(shè)鉆孔軌跡為一斜利用鉆孔軌跡基本要素，可算出軌跡上每點(diǎn)的空間坐標(biāo)。設(shè)鉆孔

4、軌跡為一斜直線，坐標(biāo)原點(diǎn)為孔口，直線，坐標(biāo)原點(diǎn)為孔口，X X軸取正北，軸取正北，Y Y軸取正東，軸取正東，Z Z軸鉛垂向下。軌跡上的軸鉛垂向下。軌跡上的空間坐標(biāo)計(jì)算如下：空間坐標(biāo)計(jì)算如下：式中：式中：x x0 0, ,y y0 0, ,z z0 0孔口坐標(biāo)；孔口坐標(biāo)；x xA A, ,y yA A, ,z zA A鉆孔軸線上點(diǎn)鉆孔軸線上點(diǎn)A A的坐標(biāo)；的坐標(biāo)；開孔頂角；開孔頂角；開孔方位角；開孔方位角； L LA A孔口至測(cè)點(diǎn)鉆孔軸線的長(zhǎng)度?？卓谥翜y(cè)點(diǎn)鉆孔軸線的長(zhǎng)度。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系三、彎曲強(qiáng)度（簡(jiǎn)稱彎強(qiáng)）的概念三、彎曲強(qiáng)度

5、（簡(jiǎn)稱彎強(qiáng)）的概念o 為說明鉆孔軌跡的彎曲程度，取單位孔身長(zhǎng)度的頂角變化，稱頂角彎強(qiáng)。為說明鉆孔軌跡的彎曲程度，取單位孔身長(zhǎng)度的頂角變化，稱頂角彎強(qiáng)。單位孔身長(zhǎng)度的方位角變化，稱為方位角彎強(qiáng)。單位孔身長(zhǎng)度的方位角變化，稱為方位角彎強(qiáng)。o 彎強(qiáng)與數(shù)學(xué)上曲率概念等同。前者單位是（彎強(qiáng)與數(shù)學(xué)上曲率概念等同。前者單位是（）/m；后者是；后者是rad/m。o 如果把既有頂角變化，又有方位角變化的鉆孔軌跡看成是鉆進(jìn)速度向量如果把既有頂角變化，又有方位角變化的鉆孔軌跡看成是鉆進(jìn)速度向量變化的軌跡，則在某一孔段這種向量方向的變化，變化的軌跡，則在某一孔段這種向量方向的變化， 可用鉆孔全彎曲角表可用鉆孔全彎曲角

6、表示。單位孔身長(zhǎng)度的全彎曲角稱全彎強(qiáng)。全彎強(qiáng)越大，表明鉆孔彎曲程示。單位孔身長(zhǎng)度的全彎曲角稱全彎強(qiáng)。全彎強(qiáng)越大，表明鉆孔彎曲程度愈強(qiáng)烈。度愈強(qiáng)烈。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系四、處理鉆孔彎曲問題時(shí)注意事項(xiàng)四、處理鉆孔彎曲問題時(shí)注意事項(xiàng)q 及時(shí)測(cè)量鉆孔彎曲，準(zhǔn)確測(cè)知鉆孔的空間位置，在處理地及時(shí)測(cè)量鉆孔彎曲，準(zhǔn)確測(cè)知鉆孔的空間位置，在處理地 質(zhì)資料時(shí)加以質(zhì)資料時(shí)加以校正；校正；q 研究鉆孔彎曲規(guī)律和原因，采取措施進(jìn)行鉆孔彎曲的防治（防斜和治研究鉆孔彎曲規(guī)律和原因，采取措施進(jìn)行鉆孔彎曲的防治（防斜和治斜）；斜）；q 結(jié)合施工條件采用定向鉆進(jìn)技

7、術(shù)。在進(jìn)行防斜、治斜和定向鉆進(jìn)時(shí)，都結(jié)合施工條件采用定向鉆進(jìn)技術(shù)。在進(jìn)行防斜、治斜和定向鉆進(jìn)時(shí)，都必須定期測(cè)斜。必須定期測(cè)斜。 第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 第二第二 節(jié)節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 一、鉆孔彎曲的條件一、鉆孔彎曲的條件n 存在孔壁間隙，為粗徑鉆具提供偏倒存在孔壁間隙，為粗徑鉆具提供偏倒( (或彎曲或彎曲) )空間；空間；n 具備傾倒或彎曲力，為粗徑鉆具偏離鉆孔軸線提供動(dòng)力；具備傾倒或彎曲力，為粗徑鉆具偏離鉆孔軸線提供動(dòng)力；n 粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定。粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定。 孔壁間隙和傾倒孔壁間隙和傾倒(

8、 (或彎曲或彎曲) )力是鉆孔彎曲的必要條件；而粗徑鉆具傾斜面方力是鉆孔彎曲的必要條件；而粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定是產(chǎn)生鉆孔彎曲的充分條件。向穩(wěn)定是產(chǎn)生鉆孔彎曲的充分條件。q 鉆具傾斜面穩(wěn)定在某一方向時(shí)，鉆柱只自轉(zhuǎn)不公轉(zhuǎn)。鉆具傾斜面穩(wěn)定在某一方向時(shí)，鉆柱只自轉(zhuǎn)不公轉(zhuǎn)。如果鉆柱公轉(zhuǎn)，鉆頭在不同時(shí)刻朝著不同方向鉆進(jìn)，只產(chǎn)生擴(kuò)壁作用，而如果鉆柱公轉(zhuǎn)，鉆頭在不同時(shí)刻朝著不同方向鉆進(jìn)，只產(chǎn)生擴(kuò)壁作用，而不導(dǎo)致鉆孔彎曲。因此，鉆孔彎曲是在鉆柱自轉(zhuǎn)的情況下發(fā)生的。不導(dǎo)致鉆孔彎曲。因此，鉆孔彎曲是在鉆柱自轉(zhuǎn)的情況下發(fā)生的。 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系二、鉆孔彎曲的原因二、鉆孔彎曲

9、的原因1 1、地質(zhì)因素：、地質(zhì)因素：1.1 1.1 巖石的各向異性巖石的各向異性q 垂直于巖層方向碎巖效率高，平行于層理方向垂直于巖層方向碎巖效率高，平行于層理方向效率低，因此，在傾斜巖層中鉆進(jìn)極易產(chǎn)生垂效率低，因此，在傾斜巖層中鉆進(jìn)極易產(chǎn)生垂直于層面的方向彎曲直于層面的方向彎曲（俗稱頂層進(jìn)）（俗稱頂層進(jìn)）。q 鉆孔彎強(qiáng)與巖石各向異性強(qiáng)弱和鉆孔遇層角的鉆孔彎強(qiáng)與巖石各向異性強(qiáng)弱和鉆孔遇層角的大小有關(guān)。遇層角約為大小有關(guān)。遇層角約為4545時(shí)，鉆孔彎強(qiáng)最大。時(shí)，鉆孔彎強(qiáng)最大。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系q 同

10、時(shí)鉆頭在巖層片理和層理的作用下，產(chǎn)生偏同時(shí)鉆頭在巖層片理和層理的作用下，產(chǎn)生偏離鉆孔中心的旋轉(zhuǎn)，也是造成孔斜的重要原因。離鉆孔中心的旋轉(zhuǎn)，也是造成孔斜的重要原因。q 當(dāng)鉆頭與巖層斜交時(shí)，鉆頭切削具在孔底當(dāng)鉆頭與巖層斜交時(shí)，鉆頭切削具在孔底A、B 兩點(diǎn)處所遇回轉(zhuǎn)阻力不同。鉆頭兩點(diǎn)處所遇回轉(zhuǎn)阻力不同。鉆頭A點(diǎn)切削具點(diǎn)切削具逆層切削的阻力逆層切削的阻力P大于大于B點(diǎn)切削具順層切削的阻點(diǎn)切削具順層切削的阻力力N，這時(shí)圖中的，這時(shí)圖中的A點(diǎn)可看作是鉆頭回轉(zhuǎn)的瞬點(diǎn)可看作是鉆頭回轉(zhuǎn)的瞬心，即鉆孔軸線有沿心，即鉆孔軸線有沿F方向偏移的趨勢(shì)。方向偏移的趨勢(shì)。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)

11、律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系1.2 1.2 軟硬互層軟硬互層q 鉆孔以銳角從軟巖進(jìn)入硬巖時(shí)，由于軟、硬部分抗破碎阻力的不同，使鉆孔以銳角從軟巖進(jìn)入硬巖時(shí)，由于軟、硬部分抗破碎阻力的不同，使鉆孔朝著垂直于層面的方向彎曲；鉆孔朝著垂直于層面的方向彎曲；q 從硬巖進(jìn)入軟巖時(shí)，則鉆具軸線有偏離層面法線方向的趨勢(shì)。但由于上從硬巖進(jìn)入軟巖時(shí)，則鉆具軸線有偏離層面法線方向的趨勢(shì)。但由于上方孔壁較硬，限制了鉆具偏倒，結(jié)果基本保持著原來的方向；方孔壁較硬，限制了鉆具偏倒，結(jié)果基本保持著原來的方向；q 鉆孔通過硬巖進(jìn)入軟巖又從軟巖進(jìn)入硬巖時(shí)，最終還是沿層面法線方向鉆孔通過硬巖進(jìn)入

12、軟巖又從軟巖進(jìn)入硬巖時(shí)，最終還是沿層面法線方向延伸。延伸。q 鉆孔遇層角存在著臨界值。超過此值時(shí)鉆孔頂層進(jìn)；低于此值時(shí)鉆孔將鉆孔遇層角存在著臨界值。超過此值時(shí)鉆孔頂層進(jìn)；低于此值時(shí)鉆孔將沿硬巖的層面下滑沿硬巖的層面下滑( (俗稱順層跑俗稱順層跑) )。這也說明鉆進(jìn)中粗徑鉆具傾斜面方向。這也說明鉆進(jìn)中粗徑鉆具傾斜面方向穩(wěn)定是客觀存在的。穩(wěn)定是客觀存在的。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系地質(zhì)因素軟硬互層 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程

13、系q 除上述地質(zhì)因素的影響以外，鉆進(jìn)含有卵石、礫石或漂石的巖層時(shí)，鉆除上述地質(zhì)因素的影響以外，鉆進(jìn)含有卵石、礫石或漂石的巖層時(shí)，鉆孔延伸受到巖石硬塊的阻礙，鉆孔往往朝著容易通過的方向偏斜。此時(shí)孔延伸受到巖石硬塊的阻礙，鉆孔往往朝著容易通過的方向偏斜。此時(shí)頂角和方位角的彎曲無一定的規(guī)律。頂角和方位角的彎曲無一定的規(guī)律。q 鉆孔遇到大裂隙、交角又不大時(shí)，孔身往往沿裂隙面的方向延伸。斜孔鉆孔遇到大裂隙、交角又不大時(shí)，孔身往往沿裂隙面的方向延伸。斜孔穿過較厚的松散巖石或溶洞及老窿時(shí)，孔身則趨于下垂。穿過較厚的松散巖石或溶洞及老窿時(shí)，孔身則趨于下垂。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)

14、律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系2. 2. 技術(shù)因素技術(shù)因素2.1 2.1 設(shè)備安裝設(shè)備安裝p 鉆機(jī)基礎(chǔ)不平，立軸安裝不正確，未下孔口管或孔口管方向不合要求，鉆機(jī)基礎(chǔ)不平，立軸安裝不正確，未下孔口管或孔口管方向不合要求，都會(huì)使鉆孔偏離設(shè)計(jì)軌跡。都會(huì)使鉆孔偏離設(shè)計(jì)軌跡。p 這些因素主要是在開始階段起作用，但鉆孔開始的彎斜會(huì)給以后的鉆孔這些因素主要是在開始階段起作用，但鉆孔開始的彎斜會(huì)給以后的鉆孔留下嚴(yán)重的影響。留下嚴(yán)重的影響。2.2 2.2 鉆具結(jié)構(gòu)尺寸鉆具結(jié)構(gòu)尺寸1 1）粗徑鉆具的剛度）粗徑鉆具的剛度：粗徑鉆具直徑較小而長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則剛度可能不足，會(huì)：粗徑鉆具直徑較

15、小而長(zhǎng)度過長(zhǎng)，則剛度可能不足，會(huì)失穩(wěn)彎曲。粗徑鉆具的臨界長(zhǎng)度：失穩(wěn)彎曲。粗徑鉆具的臨界長(zhǎng)度： 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系2 2）鉆頭唇部形狀）鉆頭唇部形狀q 鉆進(jìn)各向異性巖石遇層角為銳角時(shí)，鉆頭唇鉆進(jìn)各向異性巖石遇層角為銳角時(shí)，鉆頭唇部形狀影響：部形狀影響：q 鉆頭唇部為平面形狀或橢圓形狀時(shí)，孔底向鉆頭唇部為平面形狀或橢圓形狀時(shí)，孔底向碎巖阻力最小方向偏移。同時(shí)碎巖阻力最小方向偏移。同時(shí) 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 隨著橢圓度的增大而加劇，因?yàn)殂@孔向碎巖阻力最小側(cè)破碎加快了。隨著

16、橢圓度的增大而加劇，因?yàn)殂@孔向碎巖阻力最小側(cè)破碎加快了。q 鉆頭唇部為外錐形時(shí)，鉆頭唇面右部破巖阻力小，而左部破巖阻力大。因鉆頭唇部為外錐形時(shí)，鉆頭唇面右部破巖阻力小，而左部破巖阻力大。因此，有一翻轉(zhuǎn)力矩此，有一翻轉(zhuǎn)力矩M M0 0作用在鉆頭上，使鉆孔有向左偏斜的趨勢(shì)。作用在鉆頭上，使鉆孔有向左偏斜的趨勢(shì)。國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系q 鉆具唇部為內(nèi)錐形，則孔底左邊破碎較為強(qiáng)烈，鉆具唇部為內(nèi)錐形，則孔底左邊破碎較為強(qiáng)烈，鉆孔向右偏斜。鉆孔向右偏斜。q 在各向異性巖石中使用內(nèi)錐形或半球形唇面的鉆在各向異性巖石中使用內(nèi)錐形或半球形唇面的鉆頭鉆進(jìn)時(shí)彎強(qiáng)最大。使用平面形唇

17、面鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，頭鉆進(jìn)時(shí)彎強(qiáng)最大。使用平面形唇面鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，鉆孔彎強(qiáng)小。鉆孔彎強(qiáng)小。 3) 3) 粗徑鉆具的長(zhǎng)度和孔壁間隙粗徑鉆具的長(zhǎng)度和孔壁間隙LDDDsinc1221q 孔壁間隙孔壁間隙-粗徑鉆具外徑與孔徑間的間隙。粗徑鉆具在鉆孔中的偏倒角粗徑鉆具外徑與孔徑間的間隙。粗徑鉆具在鉆孔中的偏倒角q Dc-孔徑；孔徑；D1、D-巖心管及鉆頭直徑；巖心管及鉆頭直徑；L-粗徑鉆具長(zhǎng)度。粗徑鉆具長(zhǎng)度。q 顯然，孔壁間隙顯然，孔壁間隙或粗徑鉆具或粗徑鉆具，都會(huì)使偏倒角，都會(huì)使偏倒角，從而鉆孔彎曲強(qiáng)度，從而鉆孔彎曲強(qiáng)度 。采用。采用肋骨鉆頭會(huì)增大孔壁間隙。肋骨鉆頭會(huì)增大孔壁間隙。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原

18、因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系3.工藝因素工藝因素-可采取措施的主觀因素3.1 鉆進(jìn)方法鉆進(jìn)方法q 不同鉆進(jìn)方法導(dǎo)致不同的孔壁間隙。一般鋼粒鉆進(jìn)孔斜最大，硬合金鉆不同鉆進(jìn)方法導(dǎo)致不同的孔壁間隙。一般鋼粒鉆進(jìn)孔斜最大，硬合金鉆進(jìn)次之，金剛石鉆進(jìn)最小。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)較低的軸向壓力和轉(zhuǎn)數(shù)，鉆孔進(jìn)次之，金剛石鉆進(jìn)最小。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)較低的軸向壓力和轉(zhuǎn)數(shù)，鉆孔彎曲強(qiáng)度較小。彎曲強(qiáng)度較小。3.2 鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)q 鉆壓過大鉆壓過大粗徑鉆具彎曲粗徑鉆具彎曲鉆頭靠壁側(cè)鉆頭靠壁側(cè)偏倒角達(dá)最大偏倒角達(dá)最大鉆具回轉(zhuǎn)摩擦鉆具回轉(zhuǎn)摩擦阻阻鉆具自轉(zhuǎn)幾率鉆具自

19、轉(zhuǎn)幾率導(dǎo)致鉆孔彎曲。導(dǎo)致鉆孔彎曲。q 轉(zhuǎn)速過高轉(zhuǎn)速過高鉆柱離心力鉆柱離心力橫向振動(dòng)和擴(kuò)壁橫向振動(dòng)和擴(kuò)壁孔壁間隙孔壁間隙。 q 泵量過大泵量過大沖刷、破壞軟巖孔壁沖刷、破壞軟巖孔壁孔壁間隙孔壁間隙。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系q 當(dāng)然，若鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)不合理，鉆速過低，鉆具在孔壁長(zhǎng)時(shí)間研磨也會(huì)當(dāng)然，若鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)不合理，鉆速過低，鉆具在孔壁長(zhǎng)時(shí)間研磨也會(huì)擴(kuò)大間隙擴(kuò)大間隙 ，增加孔斜。，增加孔斜。三、鉆孔彎曲的規(guī)律三、鉆孔彎曲的規(guī)律 (1) (1) 均質(zhì)巖石鉆孔彎曲強(qiáng)度不均質(zhì)巖石，巖石各向異性均質(zhì)巖石鉆孔彎曲強(qiáng)度

20、不均質(zhì)巖石，巖石各向異性鉆孔彎曲強(qiáng)度鉆孔彎曲強(qiáng)度(2) (2) 層理、片理發(fā)育的巖石鉆孔層理、片理發(fā)育的巖石鉆孔“頂層進(jìn)頂層進(jìn)” 彎曲。遇層角彎曲。遇層角4545左右鉆孔彎左右鉆孔彎曲強(qiáng)度最大。曲強(qiáng)度最大。(3) (3) 軟硬互層巖石中鉆孔從軟入硬時(shí)，彎曲強(qiáng)度軟硬互層巖石中鉆孔從軟入硬時(shí)，彎曲強(qiáng)度，雖然從硬進(jìn)入軟巖層時(shí)，雖然從硬進(jìn)入軟巖層時(shí)，彎曲強(qiáng)度較小，但最終彎曲趨勢(shì)仍與頂層進(jìn)。彎曲強(qiáng)度較小，但最終彎曲趨勢(shì)仍與頂層進(jìn)。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系(4) 穿過松散非膠結(jié)巖石、大溶洞時(shí)，鉆孔趨于下垂。鉆孔碰到

21、硬包裹體時(shí)可能朝穿過松散非膠結(jié)巖石、大溶洞時(shí)，鉆孔趨于下垂。鉆孔碰到硬包裹體時(shí)可能朝任意方向彎曲。任意方向彎曲。(5) 鉆孔頂角大時(shí)方位角變化??；反之變化大。一般，方位角彎曲與鉆具回轉(zhuǎn)方向鉆孔頂角大時(shí)方位角變化?。环粗兓?。一般，方位角彎曲與鉆具回轉(zhuǎn)方向一致。頂角接近零時(shí)方位變化不定。一致。頂角接近零時(shí)方位變化不定。(6) 在近似水平的巖層中鉆垂直孔，即使巖石各向異性強(qiáng)，軟硬不均，鉆孔也不會(huì)在近似水平的巖層中鉆垂直孔，即使巖石各向異性強(qiáng)，軟硬不均，鉆孔也不會(huì)產(chǎn)生較大的彎曲。產(chǎn)生較大的彎曲。 (7) 孔壁間隙大，粗徑鉆具短，鉆具剛度差，鉆孔彎曲強(qiáng)度大。立軸與導(dǎo)向管安裝孔壁間隙大，粗徑鉆具短，鉆

22、具剛度差，鉆孔彎曲強(qiáng)度大。立軸與導(dǎo)向管安裝不正，不正， 鉆孔朝安裝不正的方向偏斜。鉆孔朝安裝不正的方向偏斜。(8) 鋼粒鉆斜孔時(shí)，由于鋼粒集中于孔底左下方，孔身向右上方彎曲，頂角和方位鋼粒鉆斜孔時(shí)，由于鋼粒集中于孔底左下方，孔身向右上方彎曲，頂角和方位角都發(fā)生變化。角都發(fā)生變化。 第二節(jié)第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因和規(guī)律鉆孔彎曲的原因和規(guī)律 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系一、測(cè)量鉆孔彎曲的原理一、測(cè)量鉆孔彎曲的原理1. 頂角測(cè)量原理頂角測(cè)量原理1.1 液面水平原理（氫氟酸測(cè)斜）液面水平原理（氫氟酸測(cè)斜）q 把把2030濃度的氫氟酸注入玻璃管中濃度的氫氟酸注入玻璃管中1/3

23、長(zhǎng)度。將試長(zhǎng)度。將試管密裝在接頭內(nèi)。管密裝在接頭內(nèi)。q 同鉆桿下孔待測(cè)位置靜止同鉆桿下孔待測(cè)位置靜止1525min，提鉆取出。根據(jù)，提鉆取出。根據(jù)氫氟酸腐蝕痕跡算出頂角。氫氟酸腐蝕痕跡算出頂角。q 由于毛細(xì)作用對(duì)算得的頂角必須校正。為避免校正計(jì)由于毛細(xì)作用對(duì)算得的頂角必須校正。為避免校正計(jì)算可利用傾斜儀來直接測(cè)定。算可利用傾斜儀來直接測(cè)定。q 還可以用顯影液、化學(xué)漿液等。還可以用顯影液、化學(xué)漿液等。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系1.2 重錘原理重錘原理q 利用地球重力場(chǎng)，框架繞利用地球重力場(chǎng)，框

24、架繞a軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，b軸與軸與a軸垂直，軸垂直，b軸中點(diǎn)是能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的弧形刻度盤，軸中點(diǎn)是能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的弧形刻度盤，刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)面與鉆孔彎曲平面一致，刻度盤因刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)面與鉆孔彎曲平面一致，刻度盤因重力永遠(yuǎn)下垂。重力永遠(yuǎn)下垂。q 當(dāng)儀器在垂直孔內(nèi)時(shí)，刻度盤上的當(dāng)儀器在垂直孔內(nèi)時(shí)，刻度盤上的0對(duì)準(zhǔn)弧形對(duì)準(zhǔn)弧形豎板的標(biāo)線頂角為豎板的標(biāo)線頂角為0；q 當(dāng)儀器在傾斜孔內(nèi)時(shí)，弧形豎板傾斜一個(gè)角度，當(dāng)儀器在傾斜孔內(nèi)時(shí)，弧形豎板傾斜一個(gè)角度，此角度就是鉆孔頂角此角度就是鉆孔頂角。第四節(jié)第四節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量及儀器鉆孔彎曲的測(cè)量及儀器國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 2. 2.

25、 方位角測(cè)量原理方位角測(cè)量原理q 根據(jù)定義，鉆孔方位角測(cè)量必須滿足兩個(gè)條件：該角度是鉆孔軸線某點(diǎn)根據(jù)定義，鉆孔方位角測(cè)量必須滿足兩個(gè)條件：該角度是鉆孔軸線某點(diǎn)切線方向與地北的夾角；該角度是水平面上的角度。切線方向與地北的夾角；該角度是水平面上的角度。q 在無磁性干擾或干擾很小的孔段中，可利用地磁場(chǎng)定向原理；在無磁性干擾或干擾很小的孔段中，可利用地磁場(chǎng)定向原理；q 在有磁屏蔽在有磁屏蔽( (如在套管內(nèi)如在套管內(nèi)) )或磁干擾較大或磁干擾較大( (如存在磁性礦體如存在磁性礦體) )的孔段中，因的孔段中，因?yàn)榇裴樖ザㄏ蚰芰?，可用地面定向原理或陀螺原理。為磁針失去定向能力，可用地面定向原理或陀螺原?/p>

26、。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系2.1 2.1 地磁場(chǎng)定向原理地磁場(chǎng)定向原理q 利用磁針或磁敏感元件利用磁針或磁敏感元件(磁通門磁通門)確定鉆孔的方位角。確定鉆孔的方位角。q 測(cè)量時(shí)羅盤處于水平狀態(tài)且測(cè)量時(shí)羅盤處于水平狀態(tài)且0線必須指向鉆孔彎曲線必須指向鉆孔彎曲方向。方向。q 為此，羅盤轉(zhuǎn)軸應(yīng)垂直于鉆孔彎曲平面，并使羅盤為此，羅盤轉(zhuǎn)軸應(yīng)垂直于鉆孔彎曲平面，并使羅盤保持水平。此外，羅盤上保持水平。此外，羅盤上0與與180連線及框架上的連線及框架上的偏重塊都與鉆孔彎曲平面一致，偏重塊與偏重塊都與鉆孔

27、彎曲平面一致，偏重塊與180線同線同側(cè)。這樣側(cè)。這樣0線必定指向鉆孔彎曲方向。線必定指向鉆孔彎曲方向。q 0線與磁針指北方向的夾角就是鉆孔的磁方位角。線與磁針指北方向的夾角就是鉆孔的磁方位角。 第四節(jié)第四節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量及儀器鉆孔彎曲的測(cè)量及儀器國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 2. 2. 多點(diǎn)全測(cè)儀多點(diǎn)全測(cè)儀q 采用非電量電測(cè)法。由羅盤測(cè)量的方位角和用懸錘測(cè)量的頂角通過電阻采用非電量電測(cè)法。由羅盤測(cè)量的方位角和用懸錘測(cè)量的頂角通過電阻（弧形電阻件和環(huán)形電阻件）轉(zhuǎn)換成電量。如（弧形電阻件和環(huán)形電阻件）轉(zhuǎn)換成電量。如JJX-2JJX-2、JJX-3JJX-3、KXP-

28、1KXP-1、JX641GAJX641GA、SJX77SJX77、SSJX77SSJX77和和CX-3601CX-3601等型號(hào)。等型號(hào)。q 采用直流平衡電橋測(cè)量電路，將方位電阻和頂角電阻分別作為兩個(gè)直流采用直流平衡電橋測(cè)量電路，將方位電阻和頂角電阻分別作為兩個(gè)直流平衡電橋的被測(cè)電阻和一臂，電橋的另三個(gè)臂連接標(biāo)準(zhǔn)已知電阻，利用平衡電橋的被測(cè)電阻和一臂，電橋的另三個(gè)臂連接標(biāo)準(zhǔn)已知電阻，利用可變電阻調(diào)節(jié)電橋的平衡。可變電阻調(diào)節(jié)電橋的平衡。q 可變電阻（平衡電阻）值的變化及所代表的方位角或頂角值，可由地面可變電阻（平衡電阻）值的變化及所代表的方位角或頂角值，可由地面儀器面板的刻度盤讀出。儀器面板的刻

29、度盤讀出。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系o KXP-1型測(cè)斜儀適用于型測(cè)斜儀適用于46mm以上的非磁性鉆孔。儀器的井下探管和地面操作以上的非磁性鉆孔。儀器的井下探管和地面操作箱用三心電纜連接。箱用三心電纜連接。o 測(cè)量靈敏系統(tǒng)主要有鋁合金框架、方位角、頂角測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)的頂角和測(cè)量靈敏系統(tǒng)主要有鋁合金框架、方位角、頂角測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量系統(tǒng)的頂角和方位角電阻與集流環(huán)的內(nèi)環(huán)、外環(huán)相接。方位角電阻與集流環(huán)的內(nèi)環(huán)、外環(huán)相接。o 直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)控制輸出端以直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)控制輸出端以2r/min的轉(zhuǎn)速控制

30、凸輪，使儀器依次呈現(xiàn)的轉(zhuǎn)速控制凸輪，使儀器依次呈現(xiàn)“自自由由”、“接觸接觸”、“鎖緊鎖緊”三種狀態(tài)。三種狀態(tài)。o 儀器呈儀器呈“接觸接觸”時(shí)，全部頂角和方位角電阻接到地面操作箱。時(shí)，全部頂角和方位角電阻接到地面操作箱。o 呈呈“鎖緊鎖緊”時(shí)，被測(cè)頂角和方位角電阻被短路，讀出頂角和方位角。時(shí)，被測(cè)頂角和方位角電阻被短路，讀出頂角和方位角。o 在孔內(nèi)測(cè)量時(shí)每個(gè)狀態(tài)變換都要停在孔內(nèi)測(cè)量時(shí)每個(gè)狀態(tài)變換都要停68s。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系o 在石油鉆井中廣在石油鉆井中廣泛使用石英撓性泛使用石英撓性

31、電容式加速度計(jì)電容式加速度計(jì)測(cè)量測(cè)量頂角頂角( (井斜井斜角角) )。o 用磁通門傳感器用磁通門傳感器測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度、測(cè)量地磁場(chǎng)強(qiáng)度、地磁傾角、井眼地磁傾角、井眼方位和磁性工具方位和磁性工具面。面。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(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)指示燈電源開關(guān)國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系2. 2. 慣性定向法慣性定向法2.1 陀螺儀工作原理陀螺儀工作原理p 陀螺支撐于自身轉(zhuǎn)軸及內(nèi)、外環(huán)轉(zhuǎn)軸上，三軸垂直正交于陀螺支撐于自身轉(zhuǎn)軸及內(nèi)、外環(huán)轉(zhuǎn)軸上，三軸垂直正交于與陀螺重心重合點(diǎn)，陀螺具有

32、三個(gè)方向的自由度。在無摩與陀螺重心重合點(diǎn)，陀螺具有三個(gè)方向的自由度。在無摩擦的情況下，三自由度高速旋轉(zhuǎn)的陀螺在空間的方向保持擦的情況下，三自由度高速旋轉(zhuǎn)的陀螺在空間的方向保持不變，這個(gè)特性稱作陀螺儀的不變，這個(gè)特性稱作陀螺儀的定軸性定軸性。p 陀螺還具有陀螺還具有進(jìn)動(dòng)性進(jìn)動(dòng)性，即外框架轉(zhuǎn)軸上有干擾力矩時(shí)，內(nèi)框，即外框架轉(zhuǎn)軸上有干擾力矩時(shí)，內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng)，使陀螺軸發(fā)生傾斜，因此要進(jìn)行水平修正；架轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng)，使陀螺軸發(fā)生傾斜，因此要進(jìn)行水平修正；而內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸上有干擾力矩時(shí)，外框架轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使陀螺而內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸上有干擾力矩時(shí)，外框架轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使陀螺軸產(chǎn)生漂移，因此要進(jìn)行漂移量修正。軸產(chǎn)生漂移，因此要進(jìn)行

33、漂移量修正。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用國內(nèi)最大的陸上叢式井在國內(nèi)最大的陸上叢式井在384m 110m的區(qū)的區(qū)域內(nèi)布置了域內(nèi)布置了6排排42口定向井，叢式井共穿過口定向井，叢式井共穿過550個(gè)油氣層，深達(dá)個(gè)油氣層，深達(dá)2,046.9m。國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系海油陸采是在海邊的陸地上鉆延伸到海上油層的水平井。國內(nèi)目前最大位移海油陸采是在海邊的陸地上鉆延伸到海上油層的水平井。國內(nèi)目前最大位移

34、2051.22m2051.22m。簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系M MW WD D工工 作作 房房脈脈 沖沖脈脈 沖沖操操 作作 間間M W D M W D 系系 統(tǒng)統(tǒng)系系 統(tǒng)統(tǒng)M MW WD D工工 作作 房房脈脈 沖沖脈脈 沖沖操操 作作 間間M W D M W D 系系 統(tǒng)統(tǒng)系系 統(tǒng)統(tǒng)泥漿脈沖式泥漿脈沖式MWD用于用于定向井鉆井定向井鉆井的的舉例。舉例。簡(jiǎn)介定

35、向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系486mS9-P1井井S-5井井芒硝江蘇開采芒硝的兩井之間在江蘇開采芒硝的兩井之間在2629m處連通。處連通。MWD用于對(duì)接井采礦舉例用于對(duì)接井采礦舉例國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系電磁波隨鉆測(cè)量電磁波隨鉆測(cè)量（MWD）系統(tǒng)）系統(tǒng)國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用簡(jiǎn)介定向井和隨鉆測(cè)量技術(shù)在油田的應(yīng)用國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系四、四、測(cè)斜數(shù)據(jù)處理測(cè)斜數(shù)據(jù)處

36、理1. 1. 測(cè)斜誤差的產(chǎn)生與消除測(cè)斜誤差的產(chǎn)生與消除q 測(cè)斜目的是求得測(cè)點(diǎn)處鉆孔頂角與方位的真值。但只能以某種精度逼近。測(cè)斜目的是求得測(cè)點(diǎn)處鉆孔頂角與方位的真值。但只能以某種精度逼近。允許誤差：頂角允許誤差：頂角0. .51方位角方位角45。q 系統(tǒng)誤差是儀器本身或測(cè)斜方法不正確造成的，服從一定規(guī)律。如：零系統(tǒng)誤差是儀器本身或測(cè)斜方法不正確造成的，服從一定規(guī)律。如：零漂和溫漂，儀器軸線與鉆孔軸線不一致。漂和溫漂，儀器軸線與鉆孔軸線不一致。q 隨機(jī)誤差是多因素綜合影響的結(jié)果，多次重復(fù)測(cè)量的隨機(jī)誤差服從正態(tài)隨機(jī)誤差是多因素綜合影響的結(jié)果，多次重復(fù)測(cè)量的隨機(jī)誤差服從正態(tài)分布。分布。q 緩慢誤差是電

37、子元件老化和機(jī)械零件內(nèi)應(yīng)力變化引起的。緩慢誤差是電子元件老化和機(jī)械零件內(nèi)應(yīng)力變化引起的。q 疏忽誤差是一種顯然與事實(shí)不符的誤差，主要由操作者粗枝大葉或偶然疏忽誤差是一種顯然與事實(shí)不符的誤差，主要由操作者粗枝大葉或偶然的外界干擾引起的。的外界干擾引起的。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系2. 2. 在測(cè)斜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上繪制鉆孔軌跡在測(cè)斜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上繪制鉆孔軌跡q 鉆孔測(cè)斜并非連續(xù)測(cè)量，每隔鉆孔測(cè)斜并非連續(xù)測(cè)量，每隔25m一個(gè)點(diǎn)，軌跡是折線。一個(gè)點(diǎn)，軌跡是折線。q 通常用均角全距法進(jìn)行計(jì)算，即把每一段測(cè)斜

38、間距的兩組測(cè)斜數(shù)據(jù)的平均值作通常用均角全距法進(jìn)行計(jì)算，即把每一段測(cè)斜間距的兩組測(cè)斜數(shù)據(jù)的平均值作為該孔段的頂角和方位角值。為該孔段的頂角和方位角值。q 在計(jì)算機(jī)已普及的今天，可按式（在計(jì)算機(jī)已普及的今天，可按式（10-16）快速求出各測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并繪）快速求出各測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并繪出鉆孔軌跡的垂直和水平投影圖。出鉆孔軌跡的垂直和水平投影圖。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系 3.3.建立礦區(qū)（施工區(qū)）孔斜規(guī)律數(shù)學(xué)模型建立礦區(qū)（施工區(qū)）孔斜規(guī)律數(shù)學(xué)模型q 在孔斜規(guī)律明顯的礦區(qū)設(shè)計(jì)自然定向孔是解決孔

39、斜問題的有效途徑；如果在孔斜規(guī)律明顯的礦區(qū)設(shè)計(jì)自然定向孔是解決孔斜問題的有效途徑；如果已知礦區(qū)孔斜規(guī)律便可預(yù)測(cè)下一個(gè)（批）鉆孔的彎曲趨勢(shì)。已知礦區(qū)孔斜規(guī)律便可預(yù)測(cè)下一個(gè)（批）鉆孔的彎曲趨勢(shì)。 第三節(jié)第三節(jié) 鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理鉆孔彎曲的測(cè)量?jī)x器與數(shù)據(jù)處理)2Cos(1)-(1 )2Sin()2Sin()2Cos()2Sin(11111111iiiiiAiiiiiiiAiiiiiiiLzzLyyLxx國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系第四節(jié)第四節(jié) 鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正一、鉆孔彎曲的預(yù)防一、鉆孔彎曲的預(yù)防1. 1. 在設(shè)計(jì)鉆孔時(shí)應(yīng)考慮預(yù)防鉆孔彎曲

40、在設(shè)計(jì)鉆孔時(shí)應(yīng)考慮預(yù)防鉆孔彎曲1.1 按照地層條件設(shè)計(jì)鉆孔按照地層條件設(shè)計(jì)鉆孔 q 布置鉆孔時(shí)，盡量使鉆孔垂直于巖層層面及巖層走向；布置鉆孔時(shí)，盡量使鉆孔垂直于巖層層面及巖層走向；q 松軟、破碎、厚覆蓋層、裂隙及溶洞地層應(yīng)盡量設(shè)計(jì)垂直孔。松軟、破碎、厚覆蓋層、裂隙及溶洞地層應(yīng)盡量設(shè)計(jì)垂直孔。1.2 按鉆孔彎曲規(guī)律設(shè)計(jì)鉆孔按鉆孔彎曲規(guī)律設(shè)計(jì)鉆孔 q 孔斜規(guī)律明顯、巖層傾角大、無法垂直鉆孔的地層，應(yīng)利用地層的自然孔斜規(guī)律明顯、巖層傾角大、無法垂直鉆孔的地層，應(yīng)利用地層的自然彎曲規(guī)律，輔以人工控制彎曲措施，設(shè)計(jì)彎曲規(guī)律，輔以人工控制彎曲措施，設(shè)計(jì)“初級(jí)定向孔初級(jí)定向孔”。 國家精品課程2022-3-

41、15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系第五節(jié)第五節(jié) 鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正q 若彎曲規(guī)律是方位穩(wěn)定而頂角偏離，有如下幾若彎曲規(guī)律是方位穩(wěn)定而頂角偏離，有如下幾種設(shè)計(jì)方法：種設(shè)計(jì)方法： (1)沿勘探線平移法沿勘探線平移法 由由o點(diǎn)開孔打不到靶點(diǎn)點(diǎn)開孔打不到靶點(diǎn)a，可在勘探線上后移孔，可在勘探線上后移孔位。過位。過a點(diǎn)引點(diǎn)引bo的平行線，與地面交于點(diǎn)的平行線，與地面交于點(diǎn)o即為即為后移的孔位。后移的孔位。 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系第五節(jié)第五節(jié) 鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正 (2)增大開孔傾角法增大開孔傾角法 當(dāng)移動(dòng)孔位受到地形限制，而按原設(shè)

42、計(jì)又無當(dāng)移動(dòng)孔位受到地形限制，而按原設(shè)計(jì)又無法鉆至預(yù)定靶點(diǎn)時(shí)，可根據(jù)傾角彎曲規(guī)律，法鉆至預(yù)定靶點(diǎn)時(shí)，可根據(jù)傾角彎曲規(guī)律，用增大開孔傾角的方法鉆進(jìn)，用增大開孔傾角的方法鉆進(jìn)，1是調(diào)整后的是調(diào)整后的開孔傾角。開孔傾角。q 若已知鉆孔彎曲規(guī)律是頂角基本穩(wěn)定若已知鉆孔彎曲規(guī)律是頂角基本穩(wěn)定而方位角變化較大時(shí)，應(yīng)按方位角變而方位角變化較大時(shí)，應(yīng)按方位角變化規(guī)律調(diào)整鉆孔設(shè)計(jì)。化規(guī)律調(diào)整鉆孔設(shè)計(jì)。 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系第五節(jié)第五節(jié) 鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正2. 保證安裝質(zhì)量，把好換徑關(guān)保證安裝質(zhì)量，把好換徑關(guān)q 安裝地基要平整、堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)固。安裝地基要平整

43、、堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)固。q 鉆機(jī)立軸傾角方向符合設(shè)計(jì)要求，鉆機(jī)立軸傾角方向符合設(shè)計(jì)要求，“三點(diǎn)一線三點(diǎn)一線”。q 孔口管固定牢，方位和傾角符合設(shè)計(jì)要求?？卓诠芄潭ɡ?，方位和傾角符合設(shè)計(jì)要求。q 粗徑鉆具要直，長(zhǎng)度要逐漸加長(zhǎng)至粗徑鉆具要直，長(zhǎng)度要逐漸加長(zhǎng)至10m左右。左右。q 換徑帶導(dǎo)向的綜合式異徑鉆具。換徑帶導(dǎo)向的綜合式異徑鉆具。3. 3. 采用合理的鉆具結(jié)構(gòu)采用合理的鉆具結(jié)構(gòu) 鐘擺鉆具、偏重鉆具和滿眼鉆具等形式的組合鉆具對(duì)防止和糾鐘擺鉆具、偏重鉆具和滿眼鉆具等形式的組合鉆具對(duì)防止和糾正鉆井正鉆井彎曲有明顯的效果。彎曲有明顯的效果。國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系第五節(jié)第五節(jié)

44、鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正3.1 3.1 鐘擺鉆具鐘擺鉆具鐘擺力（減斜）鐘擺力（減斜）Fd為為：可看出，當(dāng)鉆孔頂角一定時(shí)可看出，當(dāng)鉆孔頂角一定時(shí)增大減斜力的途徑：增大減斜力的途徑：加大切點(diǎn)以下鉆具質(zhì)加大切點(diǎn)以下鉆具質(zhì)量，選用厚壁鉆鋌；在略高于切點(diǎn)的位置上裝一扶正器，提高切點(diǎn)的量，選用厚壁鉆鋌；在略高于切點(diǎn)的位置上裝一扶正器，提高切點(diǎn)的位置，或增大切點(diǎn)以下鉆位置，或增大切點(diǎn)以下鉆鋌長(zhǎng)度來增大鉆具質(zhì)量。此外，采用扶正器還可減小下鋌長(zhǎng)度來增大鉆具質(zhì)量。此外，采用扶正器還可減小下部鉆具的傾斜角和增斜力，從而進(jìn)一步加大鉆具的防斜能力。部鉆具的傾斜角和增斜力，從而進(jìn)一步加大鉆具的防斜能力。 國家精品課程2022-3-15中國地質(zhì)大學(xué)勘查與基礎(chǔ)工程系第五節(jié)第五節(jié) 鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正鉆孔彎曲的預(yù)防與糾正 3.2 偏重鉆具偏重鉆具q 在普通鉆鋌的一側(cè)鉆一排淺窩造成偏重，在普通鉆鋌的一側(cè)鉆一排淺窩造成偏重，回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力?；剞D(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力。q 偏重