αB —— A、B两点的钻孔倾角，(º)；
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三、钻孔轴线及相关参数
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一、基本概念
磁方位角＝真方位角+ （－东磁 东磁） 磁方位角＝真方位角+西磁 （－东磁）
θc =θz ± λ
例 ： 西安地区磁偏角为 西磁2 29´ 西磁 2º29´, 真方位角为 120º ， 磁方位角 ？ 若再 120º 磁方位角？ 已知坐标纵线磁方位角 100º 坐标方位角？ 为100º，坐标方位角？
θ 2）从磁子午线算起的称之为“磁方位角 c ” ，主要用 从磁子午线算起的称之为“ 于航空、 于航空、航海 ；
3）从坐标系纵线算起的称之为“坐标方位角 ” ，主 从坐标系纵线算起的称之为“ θ 要用于科研生产中，简单、直观。 要用于科研生产中，简单、直观。 4）角度值介于0°—360°之间。 角度值介于0 360°之间。
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一、基本概念
4、方位角（azimuth） 从广义上讲，方位角的概念是 方位角（azimuth） 从广义上讲， 指目标方向与基准方向所夹的水平角。 指目标方向与基准方向所夹的水平角 。 在测量中通常 种方向被采用，分别为真子午线、 有3种方向被采用，分别为真子午线、磁子午线和坐标 纵线。 纵线。 1）从真子午线算起的称之为“真方位角 z ”，主要用 从真子午线算起的称之为“ θ 于精密测量； 于精密测量；
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一、基本概念
1、定向钻进
石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的孔眼轴线 钻达目的层的钻孔方法。 钻达目的层的钻孔方法。 地质钻探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律 或采用人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的 一种钻进方法。 一种钻进方法。 国外有文献认为是为了达到一个预定的地下目标， 国外有文献认为是为了达到一个预定的地下目标，使孔眼在特 定方向偏斜的工艺和科学。 定方向偏斜的工艺和科学。 定义的内涵本质是定向钻进有预定目标的。根据设计要求， 定义的内涵本质是定向钻进有预定目标的。根据设计要求，该 目标可以是地下某一点，也可以是孔眼轴线或特定方向和角度， 目标可以是地下某一点，也可以是孔眼轴线或特定方向和角度， 采用一些科学的人为可以控制的技术方法与机具有目的地将钻孔 轴线由弯变直或由直变弯，使之钻进达到目标要求。 轴线由弯变直或由直变弯，使之钻进达到目标要求。
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三、钻孔轴线及相关参数
（三）确定钻孔轴线空间位置的几何参数 1、倾角(α)：钻孔轨迹上某点的切线与水平面之间的 倾角(α)： 夹角。 夹角。 2、磁方位角 (θc)：钻孔轨迹上某点切线在水平面上 磁方位角(θc) 的投影与磁北方向 之间的夹角, 的投影与 磁北方向之间的夹角 , 并且从磁北方向开始 按顺时针方向计算。 按顺时针方向计算。 3、孔深(L)：孔口到钻孔轨迹上某点的钻孔轴线的长 孔深(L)： 度。
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二、定向钻孔的类型
（1）一级分支定向孔。所有分支孔从同一主孔分 一级分支定向孔。 支。 a．平面型一级分支定向孔。如单向羽状孔、双 平面型一级分支定向孔。如单向羽状孔、 向羽状孔。 向羽状孔。b．空间型一级分支孔。分支孔从主孔按 空间型一级分支孔。 任一选定顺序向几个方向弯曲到达预定目标， 任一选定顺序向几个方向弯曲到达预定目标 ， 它又 称空间型集束孔。 称空间型集束孔。 （2）多级分支定向孔。 主干孔中有分支孔，分支 多级分支定向孔。主干孔中有分支孔， 孔中再有分支孔。 孔中再有分支孔。
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三、钻孔轴线及相关参数
（二）钻孔轴线空间要素（参数） 钻孔轴线空间要素（参数） 钻孔轴线的空间形态可以用轴线上的一些参数来 表征。定向钻孔轴线的空间要素包括： 表征。定向钻孔轴线的空间要素包括：钻孔轴线上各 点的倾角 磁方位角和孔深，钻孔垂深、水平位移和 倾角、 点的倾角、磁方位角和孔深，钻孔垂深、水平位移和 左右偏差，以及曲线段的曲率或弯曲强度等。 左右偏差，以及曲线段的曲率或弯曲强度等。 根据钻孔轨迹的基本要素， 根据钻孔轨迹的基本要素，就可以利用一定的计 算方法，求出轨迹上每一点的空间坐标。 算方法，求出轨迹上每一点的空间坐标。
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二、定向钻孔的类型
（二）按设计钻孔轴线形状分类
1、两维平面定向孔。是指孔眼轴线轨迹 两维平面定向孔。 只在某个铅垂平面（水平平面） 只在某个铅垂平面（水平平面）上变化的定 向孔，倾角（方位角）是变化的， 向孔，倾角（方位角）是变化的，而方位 角（倾角）是不变的。 倾角）是不变的。 2、三维定向孔。指孔眼轴线轨迹在三维 三维定向孔。 空间中变化的定向孔。 空间中变化的定向孔。孔眼轴线可以是任意 三维空间内， 三维空间内，也可以在三维空间的某个倾斜 平面上。既有倾角的变化，又有方位角的变化。 平面上。既有倾角的变化，又有方位角的变化。 轨迹型式有曲线型、折线型、直线与曲线的多种组合。 轨迹型式有曲线型、折线型、直线与曲线的多种组合。
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三、钻孔轴线及相关参数
∆α αB −αA （1）倾角弯曲强度 iα ：α = ） i = ∆L LB − LA
（2）方位角弯强 iθ ： ） 式中： , α
A
∆θ θB −θA iθ = = ∆L LB − LA
θA ，θB —— A、B两点的钻孔方位角，(º)；
LA , LB —— A、B两点的孔深，m；
井下千米定向钻进装备与工艺培训——
近水平定向钻孔设计与计算
主讲人：胡振阳
煤炭科学研究总院西安研究院 2011年9月17日 年 月 日
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主 要 内 容
一、基本概念 二、定向钻孔类型 三、钻孔轴线及相关参数 四、钻孔轴线空间位置计算 五、定向钻孔设计的原则、内容和方法 定向钻孔设计的原则、 六、受控定向钻孔轨迹设计 七、近水平定向孔设计与计算方法一（以亭南矿为例） 近水平定向孔设计与计算方法一（以亭南矿为例） 八、近水平定向孔设计与计算方法二（以汝箕沟矿为例） 近水平定向孔设计与计算方法二（以汝箕沟矿为例）
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二、定向钻孔的类型
（三）按钻孔孔底结构分类 1、单底定向孔。只有一个主干孔的定向孔。 单底定向孔。只有一个主干孔的定向孔。 2、多底定向孔。主干孔(首先完成的钻孔)钻进后， 多底定向孔。主干孔(首先完成的钻孔)钻进后， 再从主干孔内开出其他分支孔的定向孔。 再从主干孔内开出其他分支孔的定向孔。它又分一级 和多级分支定向孔。 和多级分支定向孔。
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一、基本概念
2、定向钻孔（简称定向孔） 定向钻孔（简称定向孔） 运用定向钻进方法控制钻孔轨迹沿着预先设计的倾角 和方位（钻孔轴线）钻达预定目标的钻孔方法， 和方位（钻孔轴线）钻达预定目标的钻孔方法，成为定 向钻孔。 向钻孔。 3、倾角（α） 钻孔轨迹 倾角（ 某点切线与水平面之间的 夹角。 夹角。
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三、钻孔轴线及相关参数
2 、 实际钻孔轴线 。 钻头沿孔底破碎面中心移动时形成的 实际钻孔轴线。 点的实际几何轨迹。 实际钻孔轨迹十分复杂， 点的实际几何轨迹 。 实际钻孔轨迹十分复杂 ， 不可能与设计 轴线完全吻合。 只能是与设计钻孔轴线接近。 轴线完全吻合 。 只能是与设计钻孔轴线接近 。 由于实际钻孔 轨迹是由无穷多个点连续组成， 轨迹是由无穷多个点连续组成 ，轨迹点空间位置的连续测定 极为困难， 也没有必要（ 即使测量也有误差） 极为困难 ， 也没有必要 （ 即使测量也有误差 ） ， 因而实际钻 孔轴线是无法绘制的，它仅具有抽象意义。 孔轴线是无法绘制的，它仅具有抽象意义。 与实际近似的钻孔轴线。 3 、 与实际近似的钻孔轴线 。 对钻孔轴线有限点进行测量 和计算， 并以测量计算的数据为依据， 和计算 ， 并以测量计算的数据为依据 ， 用直线或曲线的形式 描述钻孔轴线在空间的形态变化。 它并不是实际钻孔轴线， 描述钻孔轴线在空间的形态变化 。 它并不是实际钻孔轴线， 仅与实际钻孔轴线近似，但却具有实用意义 仅与实际钻孔轴线近似，但却具有实用意义。 具有实用意义。
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三、钻孔轴线及相关参数
（一） 钻孔轴线 钻探工程中， 钻探工程中，各类钻孔的特征通常是在空间用一条线来描 述，这条线代表钻孔轴线，是钻孔轴线的轨迹线，所以， 我 这条线代表钻孔轴线，是钻孔轴线的轨迹线，所以， 们把表征钻孔空间形态的轨迹线称之为钻孔轴线 们把表征钻孔空间形态的轨迹线称之为钻孔轴线。 表征钻孔空间形态的轨迹线称之为钻孔轴线。 l、设计钻孔轴线。钻孔施工前，根据地质目的、工程要求 设计钻孔轴线。钻孔施工前，根据地质目的、 和施工条件， 和施工条件，对所要施工的钻孔进行轴线轨迹设计并绘制出 设计轴线的轨迹。 设计轴线的轨迹。设计钻孔轴线一般是采用数学的原理设计 成各种连续的轨迹线，一般为直线、曲线的不同组合。 成各种连续的轨迹线，一般为直线、曲线的不同组合。设计 钻孔轴线要能达到工程目的要求， 钻孔轴线要能达到工程目的要求，且在工程施工中容易被实 现，对钻孔施工起指导作用。 对钻孔施工起指导作用。
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一、基本概念
5、磁偏角λ（Declination） 磁偏角λ Declination） 在地磁学中， 在地磁学中，指地上任 意一点的真子午线与磁子午线间的夹角， 意一点的真子午线与磁子午线间的夹角，亦即真北与 磁北之夹角。 磁北之夹角。 各个地方的磁偏角不同，而且， 各个地方的磁偏角不同，而且，由于磁极也处在运动 之中，某一地点磁偏角会随时间而改变。 之中，某一地点磁偏角会随时间而改变。 在我国除部分磁力异常的地方外， 在我国除部分磁力异常的地方外，一般磁偏角都是西 磁北比真北偏左，加上磁偏角；磁北比真北偏右， 偏。磁北比真北偏左，加上磁偏角；磁北比真北偏右， 减去磁偏角；在我国一般是加上。 减去磁偏角；在我国一般是加上。 太原的磁偏角是： 太原的磁偏角是：4º11 "（西磁）
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三、钻孔轴线及相关参数
（三）确定钻孔轴线空间位置的几何参数 4、钻孔垂深(Z)：定向钻孔的孔底相对于开孔点（孔 钻孔垂深(Z)：定向钻孔的孔底相对于开孔点（ 口）的垂直深度。 的垂直深度。 5、水平位移(X)：定向钻孔的孔底向水平面投影后再 水平位移( 向X轴上投影所得到的长度。 轴上投影所得到的长度。 6、左右偏差(Y)：定向钻孔 左右偏差( 的孔底向水平面上投影后 再向Y 再向Y轴上投影所得到的长 度。