DZ/T 0054-1993 定向钻进技术规范

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中华人民共和国地质矿产行业标准

Dz/T0054一93

定向钻进技术规范

1993一02门9发布1993一07一01实施

中华人民共和国地质矿产部发布

中华人民共和国地质矿产行业标准

nz/T0054一93

定向钻进技术规范

主题内容与适用范围

本规范是对钻探工程中定向钻进的各种生产活动作出的规定不包括油、气井定向钻进。

本规范是定向钻进设计、施工、管理、检验等项工作的重要依据和准则，各单位现场操作人员、科研

设计人员和技术、行政管理人员都应遵照执行。

1.3本规范各条、款对定向钻进仅作原则性规定，各单位在贯彻执行时，可在本规范确定的原则范围

内.因地制宜地制订实施细则和补充规定。

2定向钻进名词术语

2.1初级定向孔

利用地层自然偏斜规律而到达靶点的钻孔。

2.2定向孔

采用各种造斜机具和工艺措施，使钻孔轴线能沿设计的轨迹延伸的钻孔。同义词:高级定向孔。

2.3平面型定向孔

轴线在垂直平面或倾斜平面内的定向孔。

2.4空间型定向孔

轴线不能被平面包含的定向孔。

2.5主孔

轴线被首先设计确定的定向孔。

2.6分枝孔

从主孔中分枝出来的定向孔。

2.7多孔底定向孔

在主孔中有若干分枝孔的定向孔。

2.8集束定向孔

分枝孔各具有不同方位的定向孔

2.9顶角

钻孔轴线上某点沿轴线延伸方向的切线与垂线之间的夹角称为该点的顶角，以B表示。

2.10方位角

在水平面上，自正北方向开始，沿顺时针方向，与钻孔轴线水平投影上某点的切线之间的夹角称为

钻孔在该点的方位角，以a表示。

2-11孔深

钻孔轴线的长度，以L表示。

2.12顶角曲率

单位长度孔深的以弧度为单位的顶角增减量，以K表示，

2.13方位曲率

中华人民共和国地质矿产部1993一02一19批准1993一07一01实施

QZ/'r0054一93

单位长度孔深的以弧度为单位的方位角增减量，以K表示

2门4全弯曲角

孔段轴线匕相邻两点沿各自轴线延仲方向的切线之间的空间夹角，以r表示。

2门5全弯曲强度

单位长度孔深的全弯曲角(以度为角计量单位)的增减量。

2.16全曲率

以弧度为角计量单位的全弯曲弧度，以K表示。

2门了造斜强度

M.位k度进尺所形成的以度为单位的全弯曲角，以;表示.

2.18记点

钻孔的设计目丰示点

2.19靶区

以靶点为中心.以允许偏差为距离的区域。

2，20靶点垂深

靶点与孔日水平面之I)的垂直距离，以H表示。

2.21靶点水平移距

靶点在孔日水平面上的投影与孔口之间的直线距离，以S表示。

2.22遇层角

钻孔轴浅与其在岩层层面上的垂直投影之间的夹角。以a表示。被代替的同义词:“入层角”。

2.23钻孔弯a平面

钻孔轴线上任一点沿轴线延伸方向的切线与垂线所决定的平面称为钻孔在该点的弯曲平面。

2.24安装角

自钻孔弯曲平面开始，沿顺时针方向与造斜器件对称面之间的二面角，以31表示。

3定向孔的设计

3.1设计的一般原则

3.1.1充分了解和掌握施工地区的有关资料。

a.地质构造、岩iv)层产状、岩(矿)石物理力学性质、可钻性。

b.地形、地物、水域等对孔位的限制。

。.已完工钻孔的测斜资料、孔斜规律。

d.已完工钻孔曾采用的防斜措施、造斜机具及其使用效果。

。.拟采用造斜工具的造斜能力。

f.已完工钻孔的结构、钻进方法及复杂地层护壁堵漏措施。

9.定向孔设计的基本参数.如靶点垂深、靶点水平移距、靶点遇层角、各弯曲孔段的全曲率等。

3.1.2确保地质目的和工程需要

地质目的和工程需要是定向孔的设计基础，也是评价定向孔质量的依据。

3.1.3尽量利用地层造斜规律

分析研究施工地区的地层造斜规律，在定向孔设计中充分利用，以减少人工造斜工作量，加快钻进

速度，节约定向钻进费用。

3.1.4考虑施工方便与安全钻进

为了便于安装设备和在主孔内钻进分枝孔，主孔应尽量设计为垂直孔或小顶角开孔。孔身的曲率不

宜设计过大，以减小钻具与孔壁的摩阻和回转扭矩，防止钻具折断和键槽阻卡事故。

3.1.5注重经济效益

Dz/T0054一93

在适宜的地形地质条件下，设计最优的定向孔身轴线，采用有效的造斜工具和合理的工艺技术措

施，是获得较高经济效益的前提。

3.2设计的内容

3.2.1确定定向孔的类型和孔身结构

根据钻孔目的、要求和上述有关资料，选择定向孔的类型，并确定孔身结构。应尽可能利用地层造斜

规律和选用平面型定向孔。

2.2根据地质或工程要求，确定钻孔在靶点的遇层角。

2.3确定造斜点或分枝点的位置

造斜点或分枝点应选择在中硬岩石和孔壁完整的孔段，以利于侧钻和孔壁稳定。此外，在确定造斜

点或分枝点位置时，既要力求缩短造斜长度、节约进尺，又要使弯曲孔段的曲率不致过大

3.2.4确定弯曲孔段的曲率和长度

弯曲孔段的曲率取决于地层和造斜工具的造斜能力。

弯曲孔段的长度取决于造斜点或分枝点的位置、曲率大小和靶点水平移距。

3.2.5确定各孔段空间要素

在已确定靶区、靶点遇层角、造斜点或分枝点位置、弯曲孔段曲率的基础上，应进一步确定各孔段的

长度、各孔段始、末点的顶角和方位角、各孔段始、末点垂深和水平移距等空问要素。

3.2.6绘制定向孔孔身剖面图和水平投影图。

3.2.7校核孔身曲率

孔身曲率应保证粗径钻具能顺利通过，并保证钻杆柱工作安全。

3.2.8预估经济效益

常规方法钻进全部钻孔的施工费用减去定向钻进全部钻孔的施工费用，即为定向钻进的经济效益。

3.2.9制订合理的定向钻进工艺技术措施

3.3定向孔孔身结构的选择

3.3.1确定孔身结构时，应综合考虑地层情况、护壁措施、钻进方法和终孔直径。在保证安全钻进的条

件下，力求简化孔身结构.以降低钻进成本。

3.3.2在一般情况下，尤其是地表为松散的堆积层或冲积层时，应尽量采用垂直孔开孔，以便于设备的

安装和钻具的升降。

3.3.3如地表为基岩或松散层较薄，靶点垂深小而水平移距大，可考虑小顶角开孔。

3.3.4如有松散、坍塌、掉块、漏失、缩径、溶洞等复杂地层时，应采用多级孔径和套管护壁，以确保安全

钻进

3-3.5在确定造斜点或分枝点位置时，应考虑以下因素:

a.靶点垂深小而水平移距大，则造斜点或分枝点应选择在钻孔的浅部;反之，可选择在钻孔的深

部。

b.造斜点、分枝点、造斜孔段应选择在岩石中硬和完整稳定的部位，且应在复杂层段以下。

c.造斜点、分枝点、造斜孔段不得选择在矿层、矿层顶、底板或地质标志层中。

d.使用液动孔底动力造斜钻具钻进时，造斜点、分枝点和造斜孔段的深度应与泥浆泵的额定功率

相适应。

设备、器具的选择和使用保养

4.飞设备的选择

4.1.1根据地层条件和设计的孔径、孔深、开孔顶角、钻进方法、造斜钻具性能等合理选择设备。

4.'.2应选用转速高、调速范围大、且装有孔底压力指示表的液压钻机。在可能条件下，应配有转速表、

扭矩表。

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4.1.3如选用液动孔底动力钻具，应选用额定泵压大的变量泵，其泵压、泵量应满足孔深、孔径及造斜

钻具的需要.并需配备泵压表和流童计。推荐选用的泥浆泵见表1。

表1液动孔底动力钻具钻进推荐选用的泥浆泵

型号适用孔深.m主要技术性能指标

一，

一l

排堡，L尸rnin2501459052

日W250至400

泵压，MPa2.54.56.060

排量.L/min200164125102

1弓W之00至600

泵压，MPa5.06.07t08.0

一一

一

」抖量卜，L厂min320230165118

Bw一3。“1泵压，MPa394.95.97.8

一

4.，.4应尽量选用电动机作为动力机，并应配备电流表和电压表。

礴.2造斜工具及定向仪的选择

4.2.1单点造斜工具有各类偏心楔;连续造斜工具有各类连续造斜钻具以及与液动孔底动力钻具配合

使用的各类造斜件(弯接头、弯管、偏斜靴)。

4.2.2根据孔深、孔径、设备能力和岩石可钻性合理选择造斜工具。在同一定向钻孔中，也可分层使用

不同的造斜工具。

4.2.3在软岩和中硬岩层中宜选用液动孔底动力钻具造斜;在中硬和硬岩层中宜选用连续造斜钻具造

斜

4.2.4根据造斜工具类型、定向精度和是否有磁场干扰等因素选择定向仪。

4.2.4.1使用液动孔底动力钻具且钻孔定向精度要求较高时，可选用随钻监测仪;钻孔定向精度要求

较低时也可选用单点定向仪。

4.2.4.2非磁性矿区可选用磁针式定向仪;磁性矿区则必须选用不受磁场干扰的定向仪。

4.2.4.3定向仪孔下探管的外径应小于钻杆柱最小内径。

4.3推荐选用的连续造斜器见表2。

表2推荐选用的连续造斜器

一

一一支撑卡固

夕卜径件最大伸适用孔径造斜强度

型号系列重量适用地层西己套定向

N出量n】m度/nt

一气广nll】】

}!

第一类杠杆原理

CK一545416281921656~70

1~1.5

可钻性5~01级

CK(;2一18

第二类杠杆原理完整岩层

CK一737316223022376~96

0.305

LZ一545418502302556~60

可钻性>6级完整nn一14

LZLZ一737323004502575~900.6~1.6

岩层KDJ一1

LZ一898924005003590~110

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月4连续造斜器的使用

4.4.1使用前，应按使用说明书规定的方法进行组装和调试。

4.4.2组装时，各连接螺纹要拧紧。组装后各运动部件转动应灵活;支撑卡固件伸缩正常。

4，4.3使用期间必须定期清洗、润滑和调试，及时更换已磨损的零件。

4.44未经检查的连续造斜器不得下人孔内使用。

4.4.5机台工人应事先进行技术培训，并需制订班、组保养制度。

4.4.6闲置不用时，必须彻底清洗，涂油装箱保存。

4.5推荐选用的液动孔底动力钻具见表3。

表3推荐选用的液动孔底动力钻具

转、定子波泵量工作压力刽转速输出扭矩

型号重量

夕犷齿数比1L/mln