定向钻孔

定向钻孔，是指可以影响深井方向的方法。 在最简单的情况下，使用定向钻孔，您可以确保钻孔完全垂直。 对于更复杂的系统，可以改变和确定任何方向的钻孔过程。

在钻深孔时，空腔、不同密度和硬度的层或其他情况总是会无意中影响孔的方向。 钻柱通常比 1000 米长得多，但在这个长度的一小部分，它变得非常柔韧，无法通过其刚性保持其方向。 因此，xxx有必要记录钻孔过程。 下一步是根据目标纠正路线。 此外，整个钻柱不必吸收用于传递驱动力的力，因此钻柱可以由更轻但抗扭性更差的材料制成。

历史上最古老的影响方向的方式如下：传统的旋转钻柱辅以液压马达。 它直接位于钻头上，相对于钻杆倾斜约 3°。 在正常钻进过程中，钻头由钻柱和使用液压马达的钻井液驱动。 因此，钻头以 3° 的偏差绕孔的中心轴线旋转。 这样，平均没有偏差，并且孔按常规运行。 如果需要改变方向或进行校正，则钻柱停止旋转。 现在钻孔遵循 3° 的液压马达倾斜。 这种方法的挑战是记录钻孔和工具面的路线。 前者可以通过降低到钻柱内部的测量探头来确定。 主钻根据钻杆的旋转位置来确定工具面，这需要大量的经验。 地下不需要电子元件，钻孔过程通过在指定深度拍摄对点和罗盘的照片来记录。 该程序经过试验和测试，而且价格低廉，被全世界的运营商所掌握。 它今天仍在使用。

当今最常用的钻井涡轮机类型称为“正排量马达”(PDM)。 其功能实际上与偏心蜗杆泵相同，只是偏心蜗杆不是由电机驱动，而是通过流过它的冲洗液旋转并驱动钻头。

在钻井过程中连续记录钻井过程（随钻测量），将这些测量值传输到地面并在必要时自动控制的方法明显更现代，但技术要求更高。

在最简单的情况下，这是一个用于创建垂直孔的工具。 这些在采矿中通常是必需的，例如 B. 将新的电梯、通风或供应竖井插入现有竖井系统为此，必须以精确的精度击中超过 1000 米的隧道。

垂直钻井系统是最简单的，因为感官努力仅限于确定铅垂线。 任何不垂直的运动都必须自动纠正。 为了实现这一点，两个传感器/测斜仪就足够了，它们水平偏移 90° 布置。 如果两个传感器都显示“零信号”，则工具完全垂直。 如果工具向任何方向倾斜，一个或多个传感器将显示从零位置开始的正向或负向变化。 这样的过零测量特别容易和准确，因为这些值可以被xxx放大并且零点附近的变化率处于xxx值。

用于影响方向的传感器和组件，即所谓的肋，直接位于圆柱形部件载体中的钻头后面，即控制接头。 它可自由旋转地安装在钻柱上。 控制电子设备使液压操作的肋条压在钻孔壁上，从而施加一个力，使钻孔过程沿相反方向进行。 通过延伸至少一个控制肋，控制接头变得不可旋转地楔入钻孔中。 只有钻柱在控制接头内旋转。 否则，将无法以所需的精度确定铅垂线。 钻具的旋转部分包含提供电能和水能的涡轮机和发电机。 此外，至少包括一个脉冲发生器，它通过冲洗溶液中的压力波动将工具和钻孔过程的重要参数传输到地面。

定向钻井的高等艺术是自由控制钻井。 这需要三个传感器来确定倾斜度和三个磁力计来计算地球磁场中的位置。 重力和磁性工具面也可以由此计算。 影响方向的原理与上述垂直钻井系统相同。 它由 3 到 4 个控制肋组成，它们根据控制电子设备的规格压在墙上，从而产生一个矢量，相应地影响钻孔过程。 然而，也经常使用比例可控的肋。 这样可以更精确地调整和对齐影响矢量。与纯垂直控制工具相比，电子和机械工程的工作量要高出许多倍，因为它们必须处理更多的数据，并且对通信的要求也更高。 不仅方向数据必须从地下传输到地上，而且还需要相反方向的校正和控制命令。 自由操纵的能力带来了快速响应地质调查数据和调整井的能力。 因此，此类钻具通常与物理和化学传感器结合使用，旨在提供有关围岩的信息。 这些数据还必须在地面上传输或存储。机械方面的挑战也相当大，因为整个技术无法针对与地球引力场相关的单一位置进行优化。 这主要影响液压系统的设计。 向上钻孔的工具就更复杂了，还有陀螺系统，在钻头里有一个完整的硬化惯性导航系统。 这会告诉机器操作员他是否需要转向更高、更低、向右或向左，并以大约 1 m 的偏差沿着预定义轨迹在 2000 m 的距离内精确地引导钻头。 今天使用这些设备可以在定向钻孔中获得最准确和环境独立的结果。

这使得从侧面开发原油或天然气矿床成为可能，定向钻孔也可用于校正钻孔和绕过已变得无法使用的钻孔部分。

今天的主要用途是从一个点向多个方向钻孔。 因此，在海上生产中，定向钻孔是通常的开发形式，因为通常可以从几个（昂贵的）钻井平台到达大面积的矿床。

与此同时，定向钻孔也在全国盛行。 在这里，主要出于环境保护和当地居民保护的考虑，寻求将生产场地集中在少数几个钻井场地上。