CN112364510B - 定向钻孔分段设计方法 - Google Patents
定向钻孔分段设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112364510B CN112364510B CN202011263324.6A CN202011263324A CN112364510B CN 112364510 B CN112364510 B CN 112364510B CN 202011263324 A CN202011263324 A CN 202011263324A CN 112364510 B CN112364510 B CN 112364510B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- curve
- track
- simulated
- designed
- error
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000013461 design Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 15
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 9
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
- G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
- E21B7/04—Directional drilling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，具体涉及一种定向钻孔分段设计方法，包括如下步骤：确定开孔磁方位角及终孔磁方位角、将模拟轨迹曲线划分为若干段、测量各临界点的曲线磁方位角、计算每一段模拟轨迹曲线的平均造斜率、每间隔ym为一个测点，计算每个测点俯视图方向的磁方位角及坐标、将各个测点位置连接绘制成连贯的曲线轨迹、将绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线进行对比，测量绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线之间的误差，若误差在合理范围内，则将绘制的曲线轨迹作为实际钻孔时的曲线轨迹，若误差不在合理范围内，则重复上述步骤。本发明的优点在于：设计钻孔轨迹时劳动量小、消耗时间短、精度较高。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯抽采领域，具体涉及一种定向钻孔分段设计方法。
背景技术
定向钻孔轨迹为曲线，钻孔设计时，先根据钻孔施工目的设计轨迹曲线，再通过预设每个测点的参数（方位、倾角等）形成连续曲线与设计轨迹拟合。现有技术中，如公开号为CN101714181A的中国发明专利申请公开了一种煤矿井下定向钻进轨迹设计与绘图的方法，其利用均角全距法和Excel中的内置函数，处理后得出描述定向钻孔轨迹所需要的水平投影长度、E坐标、N坐标、垂深、测点高程、视平稳、右偏移和全弯曲强度参数及绘图数据。其不需专用的随钻测量软件即可完成定向钻孔轨迹的设计与绘图，计算准确迅速，存储格式多样，绘制的定向钻孔轨迹图便于与其它图形软件进行数据交换和共享。
现有技术中，对于有规律的钻孔，已有成熟的计算公式，但对于无规律的钻孔轨迹，往往需要依赖设计者丰富的经验且经过反复试验调整方可形成较为精准的设计。该过程劳动量较大，并经过反复修改，消耗时间长，精度不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：现有技术中设计钻孔轨迹时劳动量大、消耗时间长、精度不高的技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种定向钻孔分段设计方法，包括如下步骤：
A、在俯视图方向，确定开孔磁方位角及终孔磁方位角；
B、根据设计的模拟轨迹曲线的曲率，将模拟轨迹曲线划分为若干段，该设计的模拟轨迹曲线为俯视图方向的曲线；
C、相邻两段模拟轨迹曲线端点的重合点为临界点，测量各临界点的曲线磁方位角；
D、计算每一段模拟轨迹曲线的平均造斜率，平均造斜率的计算公式为：，平均造斜率的单位为：/>，其中x根据实际需求设定，x＞0；
E、根据每段模拟轨迹曲线的平均造斜率，以每段模拟轨迹曲线的起点为坐标基准，从每段的起点开始，每间隔ym为一个测点，计算每个测点俯视图方向的磁方位角及坐标；
F、根据每个测点的坐标，将各个测点位置连接绘制成连贯的曲线轨迹，此曲线轨迹为俯视图方向的曲线轨迹；
G、将绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线进行对比，测量绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线之间的误差，若误差在合理范围内，则将绘制的曲线轨迹作为实际钻孔时的曲线轨迹，若误差不在合理范围内，则重复上述步骤。
本发明中的定向钻孔分段设计方法在实际应用中，化整为零，根据设计的模拟轨迹曲线的曲率，将无规律的钻孔轨迹划分为若干段，即将曲率相近的曲线划分在同一段，分段设计法将任意曲线划分为若干曲率半径近似的线段，在无规律中找到规律，然后通过已经设计好的模拟轨迹曲线，测量出各个临界点的曲线磁方位角，得出各个临界点的曲线磁方位角后，即可通过平均造斜率的计算公式计算出每一段模拟轨迹曲线的平均造斜率，然后以每段模拟轨迹曲线的起点为坐标基准，每间隔ym为一个测点，在起点坐标、起点曲线磁方位角、平均造斜率、y等参数已知的情况下，即可计算出每个测点俯视图方向的磁方位角及坐标，根据每个测点的坐标，将各个测点位置连接绘制成连贯的曲线轨迹，并将绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线进行对比，在误差范围内，则分段设计得出的曲线合理，否则重复上述步骤，直至得到合理的设计曲线，相对于现有技术，该设计方法劳动强度较小，缩短了钻孔设计时间，提高了钻孔设计精度。
优化的，在进行步骤A之间，首先设定勘探线方位，勘探线即钻孔轨迹。
优化的，步骤B中，将模拟轨迹曲线划分为4段。
优化的，步骤D中，1≤x≤6。
优化的，步骤D中，x=3。
优化的，步骤G中，若绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线之间的最大距离不大于1m，则误差合理，否则，误差不合理。
本发明的优点在于：
本发明中的定向钻孔分段设计方法在实际应用中，化整为零，根据设计的模拟轨迹曲线的曲率，将无规律的钻孔轨迹划分为若干段，即将曲率相近的曲线划分在同一段，分段设计法将任意曲线划分为若干曲率半径近似的线段，在无规律中找到规律，然后通过已经设计好的模拟轨迹曲线，测量出各个临界点的曲线磁方位角，得出各个临界点的曲线磁方位角后，即可通过平均造斜率的计算公式计算出每一段模拟轨迹曲线的平均造斜率，然后以每段模拟轨迹曲线的起点为坐标基准，每间隔ym为一个测点，在起点坐标、起点曲线磁方位角、平均造斜率、y等参数已知的情况下，即可计算出每个测点俯视图方向的磁方位角及坐标，根据每个测点的坐标，将各个测点位置连接绘制成连贯的曲线轨迹，并将绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线进行对比，在误差范围内，则分段设计得出的曲线合理，否则重复上述步骤，直至得到合理的设计曲线，相对于现有技术，该设计方法劳动强度较小，缩短了钻孔设计时间，提高了钻孔设计精度。
附图说明
图1为本发明实施例中定向钻孔的平面示意图；
图2为本发明实施例中定向钻孔分段设计得到的曲线与设计的模拟轨迹曲线对比的示意图；
图3为本发明实施例中定向钻孔分段设计方法的流程图；
其中，图1中标号为1#孔、2#孔、3#孔、4#孔、5#孔、6#孔、7#孔、8#孔、9#孔、10#孔的粗虚线表示的是10条不同的设计的模拟轨迹曲线；
图2中标号为1#孔处的粗虚线表示的是设计的模拟轨迹曲线，标号为1#孔处的粗实线表示的是绘制的曲线轨迹。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图3所示，一种定向钻孔分段设计方法，包括如下步骤：
在进行步骤A之前，首先设定勘探线方位，勘探线即钻孔轨迹。勘探线方位的作用是表示勘探线的大致走向，此处的方位指的是磁方位角，如图1所示，本实施例以1#孔为例，以其开孔磁方位角作为1#孔的勘探线方位，即1#孔勘探线方位为54°。
本实施例中，图1及图2的视角均为俯视图方向的视角，即本实施例中所设计的曲线均为水平面内的曲线。
A、在俯视图方向，确定开孔磁方位角及终孔磁方位角，由于图1中的1#孔为设计的模拟轨迹曲线，因而开孔磁方位角及终孔磁方位角是已知的，开孔磁方位角为54°，终孔磁方位角为89°。
B、根据设计的模拟轨迹曲线的曲率，将模拟轨迹曲线划分为若干段，每段的模拟轨迹曲线的曲率相近，具体的，根据实际需求设定每段曲线的曲率差值范围，使每段曲线不同位置的曲率差值不超过设计所需的值，确保每段的模拟轨迹曲线的曲率相近，该设计的模拟轨迹曲线为俯视图方向的曲线；本实施例中，将模拟轨迹曲线划分为4段。
第一段：0-21m，直线段；
第二段：21-177m，快速弯曲段；
第三段：177-249m，缓慢弯曲段；
第四段：249-终孔（357m），近直线段。
C、相邻两段模拟轨迹曲线端点的重合点为临界点，测量各临界点的曲线磁方位角；根据图1，测量各临界点的曲线磁方位角分别为：
21m处方位54°、177m处方位80°、249m处方位85°、357m处方位89°。该步骤可借助计算机软件实现。
D、计算每一段模拟轨迹曲线的平均造斜率，平均造斜率的计算公式为：，平均造斜率的单位为：/>，其中x根据实际需求设定，x＞0；优化的，1≤x≤6。
本实施例中，x=3。本实施例中，每段模拟轨迹曲线的平均造斜率计算值如表1所示。
表1 每段模拟轨迹曲线的平均造斜率计算表
该步骤可借助计算机软件实现，如在Excel中插入计算公式，即可实现造斜率的计算。
E、根据每段模拟轨迹曲线的平均造斜率，以每段模拟轨迹曲线的起点为坐标基准，从每段的起点开始，每间隔ym为一个测点，计算每个测点俯视图方向的磁方位角及坐标；具体如表2所示。
表2 各测点坐标表
上表中，相邻两个测点之间的距离为已知的，即3m，每个测点的磁方位角是已知的，上一测点的坐标也是已知的，因而根据现有技术中的计算公式可以计算出每个测点的坐标，上表仅罗列了其中一部分数据，其余数据以此类推。另外，由于本实施例中设计的是水平面内的曲线，因而在进行计算时，不考虑倾角影响。
该步骤可借助计算机软件实现，如在Excel中插入计算公式，即可实现造斜率的计算。
F、如图2所示，根据每个测点的坐标，将各个测点位置连接绘制成连贯的曲线轨迹，此曲线轨迹为俯视图方向的曲线轨迹；该步骤可借助计算机软件实现，如通过AutoCAD绘制此曲线。
G、将绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线进行对比，测量绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线之间的误差，若误差在合理范围内，则将绘制的曲线轨迹作为实际钻孔时的曲线轨迹，若误差不在合理范围内，则重复上述步骤。
误差的合理范围根据实际需求设定，具体的，本实施例中，若绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线之间的最大距离不大于1m，则误差合理，否则，误差不合理。
实际对比时，可将绘制的曲线轨迹起点与设计的模拟轨迹曲线起点重合以进行对比。
工作原理：
本发明中的定向钻孔分段设计方法在实际应用中，化整为零，根据设计的模拟轨迹曲线的曲率，将无规律的钻孔轨迹划分为若干段，即将曲率相近的曲线划分在同一段，分段设计法将任意曲线划分为若干曲率半径近似的线段，在无规律中找到规律，然后通过已经设计好的模拟轨迹曲线，测量出各个临界点的曲线磁方位角，得出各个临界点的曲线磁方位角后，即可通过平均造斜率的计算公式计算出每一段模拟轨迹曲线的平均造斜率，然后以每段模拟轨迹曲线的起点为坐标基准，每间隔ym为一个测点，在起点坐标、起点曲线磁方位角、平均造斜率、y等参数已知的情况下，即可计算出每个测点俯视图方向的磁方位角及坐标，根据每个测点的坐标，将各个测点位置连接绘制成连贯的曲线轨迹，并将绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线进行对比，在误差范围内，则分段设计得出的曲线合理，否则重复上述步骤，直至得到合理的设计曲线，相对于现有技术，该设计方法劳动强度较小，缩短了钻孔设计时间，提高了钻孔设计精度。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种定向钻孔分段设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、在俯视图方向，确定开孔磁方位角及终孔磁方位角；
B、根据设计的模拟轨迹曲线的曲率，将模拟轨迹曲线划分为若干段，该设计的模拟轨迹曲线为俯视图方向的曲线；
C、相邻两段模拟轨迹曲线端点的重合点为临界点，测量各临界点的曲线磁方位角；
D、计算每一段模拟轨迹曲线的平均造斜率，平均造斜率的计算公式为：
平均造斜率的单位为：°/m，其中x根据实际需求设定，x＞0；
E、根据每段模拟轨迹曲线的平均造斜率，以每段模拟轨迹曲线的起点为坐标基准，从每段的起点开始，每间隔ym为一个测点，计算每个测点俯视图方向的磁方位角及坐标；
F、根据每个测点的坐标，将各个测点位置连接绘制成连贯的曲线轨迹，此曲线轨迹为俯视图方向的曲线轨迹；
G、将绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线进行对比，测量绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线之间的误差，若误差在合理范围内，则将绘制的曲线轨迹作为实际钻孔时的曲线轨迹，若误差不在合理范围内，则重复上述步骤。
2.根据权利要求1所述的定向钻孔分段设计方法，其特征在于：在进行步骤A之间，首先设定勘探线方位，勘探线即钻孔轨迹。
3.根据权利要求1所述的定向钻孔分段设计方法，其特征在于：步骤B中，将模拟轨迹曲线划分为4段。
4.根据权利要求1所述的定向钻孔分段设计方法，其特征在于：步骤D中，1≤x≤6。
5.根据权利要求4所述的定向钻孔分段设计方法，其特征在于：步骤D中，x＝3。
6.根据权利要求1所述的定向钻孔分段设计方法，其特征在于：步骤G中，若绘制的曲线轨迹与设计的模拟轨迹曲线之间的最大距离不大于1m，则误差合理，否则，误差不合理。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011263324.6A CN112364510B (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 定向钻孔分段设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011263324.6A CN112364510B (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 定向钻孔分段设计方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112364510A CN112364510A (zh) | 2021-02-12 |
| CN112364510B true CN112364510B (zh) | 2024-04-30 |
Family
ID=74515432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011263324.6A Active CN112364510B (zh) | 2020-11-12 | 2020-11-12 | 定向钻孔分段设计方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112364510B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104453713A (zh) * | 2014-11-02 | 2015-03-25 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种利用旋转导向工具控制井眼轨迹的方法 |
| CN108431363A (zh) * | 2016-01-06 | 2018-08-21 | 伊索德里尔股份有限公司 | 旋转导向钻井工具 |
| CN109630016A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-16 | 太原理工大学 | 一种矿用水平千米定向钻机轨迹跟踪方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6523623B1 (en) * | 2001-05-30 | 2003-02-25 | Validus International Company, Llc | Method and apparatus for determining drilling paths to directional targets |
-
2020
- 2020-11-12 CN CN202011263324.6A patent/CN112364510B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104453713A (zh) * | 2014-11-02 | 2015-03-25 | 中国石油集团钻井工程技术研究院 | 一种利用旋转导向工具控制井眼轨迹的方法 |
| CN108431363A (zh) * | 2016-01-06 | 2018-08-21 | 伊索德里尔股份有限公司 | 旋转导向钻井工具 |
| CN109630016A (zh) * | 2018-11-27 | 2019-04-16 | 太原理工大学 | 一种矿用水平千米定向钻机轨迹跟踪方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 基于EXCEL的定向钻井应用程序及其工程应用;刘海翔;向军文;刘志强;;探矿工程(岩土钻掘工程);20100225(02);正文第14-16页 * |
| 桑树坪二号井矿预掘巷道顶板梳状定向钻孔关键技术;杨哲;栗子剑;李鹏;;煤矿安全;20200814(08);正文第96-99页 * |
| 煤矿井下定向钻孔轨迹计算与误差分析;黄寒静;;煤矿安全;20140120(01);正文第132-135页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112364510A (zh) | 2021-02-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9733387B2 (en) | Geological exploration method for making plan and elevation drawings directly by rotational tin network and non profiling method | |
| CN103839228A (zh) | 一种基于矢量地图数据抽稀与平滑处理的方法 | |
| CN107271957B (zh) | 基于tdoa和toa的室内三维定位方法 | |
| CN105095540B (zh) | 一种井间相对位置关系的法面扫描解析方法 | |
| CN106774154A (zh) | 一种基于密切面理论的空间曲线插补方法 | |
| CN112364510B (zh) | 定向钻孔分段设计方法 | |
| CN103175487A (zh) | 全站仪扩大应用方法 | |
| CN110716204A (zh) | 一种充电桩结构识别方法和装置 | |
| CN107577720B (zh) | 一种基于区域树的井下巷道点云数据的快速查询方法 | |
| US9152743B2 (en) | Computer process for determining best-fitting materials for constructing architectural surfaces | |
| CN105089643B (zh) | 一种邻井距离扫描的解析方法 | |
| CN103489197A (zh) | 一种城市地区航空影像角特征匹配方法 | |
| CN109883371A (zh) | 矿山井下支导线平差测量方法及系统 | |
| WO2013116859A1 (en) | Computer process for determining best-fitting materials for constructing architectural surfaces | |
| CN104408755A (zh) | 基于结构面产状及地质点坐标绘制地质平面图的方法 | |
| CN105654521A (zh) | 一种叶轮叶片缘点的获取方法 | |
| CN117392270B (zh) | 基于激光点云的导线拟合的方法、系统和计算机设备 | |
| CN118096737B (zh) | 一种应用于矿山法隧道运营期变形监测方法及系统 | |
| CN114511678B (zh) | 一种基于激光点云测量的隧道超欠挖数值计算方法 | |
| CN110159269B (zh) | 一种地下弯曲巷道掘进施工方法 | |
| CN110374061A (zh) | 堆石面板坝的趾板定线确定方法及装置 | |
| CN116399211B (zh) | 一种基于两点北斗监测定位计算边坡面滑移的方法 | |
| CN112394389B (zh) | 一种二维地震勘探弯线炮检点确定方法及系统 | |
| CN112031754B (zh) | 渗流边界的确定方法、装置和设备 | |
| CN114578713B (zh) | 一种顶管机姿态控制方法及其装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |