hdd水平定向钻机培训讲义.doc

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1、培训讲义一、 水平定向钻机第一节 设备能力的定义大部分的机器均采用回拖力来衡量设备能力的大小，例如：CASE6030、Ditch WitchJT7020、VermeerD55100、AMERICAN AUGERSDD990、北京土行孙DDW320、深圳钻通ZT-35等。进口的设备一般以磅为计量单位，国产机器都以KN来衡量推拉力。除了推拉力，所有的设备还有一个重要的参数扭矩。在定向钻发展的初期阶段，人们认为设备主要是用来回拖管线，制造厂商会着重宣传机器的推拉力。随着技术的发展，大家都认识到扭矩也是一个重要的因素。因为，在定向钻施工时，主要是靠扭矩来切削地下土层，设备没有合适的扭矩，也同样不能很好

2、地完成工程。因此，对于不同能力的定向钻必须有相互配合的推拉力和扭矩。另外，国外制造的机器都按照标准配备了机载高压泥浆泵，也非常重视机载高压泥浆泵的输送能力。这种配置的出发点在于认识到泥浆对定向钻施工的重要性：泥浆是一种工具，其在定向钻施工中的重要性相当于人体的“血液”，其主要目的-减少施工阻力和风险，是发挥定向钻潜力的“酵母”。第二节 定向钻的组成定向钻机的主要由以下几部分组成：发动机为液压系统提供动力；液压泵为各种动作的提供液压能量；液压马达和液压缸执行需要的工作动作。在定向钻机中，发动机是设备的主要部分，它的性能好坏直接影响到机器是否能保持良好的工作状态。如果没有足够的功率支持，在施工中遇

3、到较大的阻力时，就会出现发动机不能正常工作甚至熄火的现象。按照要求进行使用、维护和保养，是让发动机延长使用寿命的关键。液压泵是定向钻机中的核心部分，它们为所有的工作提供了动力来源。一般选用二到三个液压泵来分别为不同的工作部分提供高温高压液压油。在定向钻机的施工中，需要实施推拉、旋转、保证高压泥浆的供应以及完成其它的辅助动作（如装卸钻杆、机器行走、地锚固定等）。比较好的定向钻机会设置了三个液压泵来分别满足推拉、旋转、泥浆或辅助动作所需要的动力。液压马达和液压缸是机器上的执行部件，它们可以根据操作者的指令进行需要的动作。液压马达主要实现的是旋转，液压缸执行的是直线运动。液压马达和液压缸通过电液（或

4、液液）控制部件与液压泵连接在一起，形成了液压系统。第三节 液压系统液压闭路循环系统反馈控制线动力输入动力输出液压油箱液压泵液压马达根据其结构的不同，可以分为两种液压工作系统。一种称为闭路循环系统，另一种称为开路循环系统，它们各自的工作原理如下图。闭路循环系统的主要特点：可以节省发动机输出功率。在闭路系统中运行的高压高温液压油，经过工作会消耗掉一部分能量，这些油在执行部件的出口，相对还是处在具有一定温度和压力的状态。在重新回到液压泵的进口时，只需要通过液压泵增加被消耗的能力部分，就好像加热冷水和温水所烧掉的燃料数量不同一样。开路循环系统液压泵液压油箱控制元件液压缸滤清器液压油冷却器与闭路系统不同

5、的是，开路循环系统中的高压高温液压油在工作后会通过液压油冷却器回到油箱。这样，在下一次工作周期开始时，必须通过液压泵再进行加温加压才能继续提供动力。在开路系统中，发动机始终为液压系统消耗一定的功率。第四节 定向钻机维护保养各种型号的定向钻机在操作使用说明书中都给出了具体的要求，常见的维护保养规程如下：1常规例查（每工作10小时或每天）1 检查发动机风扇驱动皮带；2 检查冷却水液位及冷却系统；3 检查燃油箱油位（主机和泥浆混配系统）；4 检查机油油位（主机和泥浆混配系统）；5 检查液压油油位；6 检查推拉驱动链条松紧程度；7 检查、润滑动力虎钳；8 润滑钻杆导向轴承；9 检查所有的连接处、液压接

6、头和螺栓紧固情况。2.日维护保养主机：将钻机冲洗干净。冬季，在机载高压泵、泥浆管和露在外面的钻杆内应打入防冻液。泥浆系统：将其冲洗干净，排放积水（在冬季时，特别要将泥浆泵中的积水排放干净），发动机加罩防雨、防冻。3.正常期限维护保养a每工作50小时或每周1 检查空滤及空滤指示器并根据需要加以清洁；2 油水分离器排水；3 检查或更换泥浆泵曲轴箱油；4 润滑前推进链条导向轮轴；5 润滑后推进链条轴承；6 润滑驱动导向旋转轴；7 检查、润滑履带滚动轴；8 检查履带齿轮箱油位；9 润滑所有控制键活动部位。b.每工作150小时或每月-更换发动机机油和滤清器c每工作250小时或每三个月1 检查风扇皮带；2

7、 更换液压油滤清器；3 检查发动机冷却系统；4 检查蓄电池电解液液面；5 检查行星履带驱动齿轮油；6 检查驱动齿轮箱油；d每工作500小时或半年1 更换泥浆泵曲轴箱油；2 更换发动机燃油滤清器；3 更换水泵曲轴箱油；4 更换驱动齿轮箱油；f每工作1000小时或一年1 当空滤指示器提示时，更换或者清洗空滤组件；2 更换冷却液；3 更换行星履带驱动齿轮油；4 更换液压油；5 清洁或更换液压油虹吸网滤清器。二、钻具第一节 钻头钻头是定向钻施工时的重要工具，它主要在工程开始时进行导向孔作业。根据不同地质情况，可以选择不同的钻头和钻头板。在一般的粘土层和沙土层条件下，选择的是通用钻头（如图2-1）。在岩

8、石层中工作可以使用岩石钻具（如图2-5和图2-6）。1. 普通钻头体的结构钻头组件通常由主体、用螺栓固定的钻头板或（和）压板组成。主体内有一个放置可发射无线电信号的控向信号棒的隔舱，泥浆通道用来将泥浆输送到钻头组件的前端，使泥浆形成一定的高压流体喷射出来。为了保证控向信号棒的无线电信号的正常发射，主体上开有电磁通槽，该电磁通槽必须采用具有一定强度的非金属材料进行密封。在使用时，安装完控向信号棒后，必须按照要求做好固定防护，防止在工作中造成丢失控向信号棒。在使用有线控向信号棒时，为了便于安装有线控向信号棒，钻头体采用的是后装式。有线控向信号棒从后部装入，在导线引出端必须存在密封部件，防止泥浆渗入

9、信号棒腔体，造成漏电，影响正常工作。 图2-1 通用钻头钻头体上的钻头板的功能是在土层中切削出一个允许后续钻杆通过的孔道，以便完成导向孔作业。在工作中，随着钻机动力头的动作，通过钻杆与动力头连接在一起的钻头体会进行相应的工作。如果动力头主轴既进行旋转同时也进行推进，钻头体会基本按照预定的直线方向前进；如果动力头主轴不旋转，通过钻杆推动钻头体前进，由于受到作用在钻头板上的外力作用，钻头板会按照停止的钟面进行角度（方向）的改变。钻头板是钻头体上的一个重要部分。为了更好地进行施工，必须根据不同的土层情况选用不同形式的钻头板。在通常的土层下，基本选择使用平板（具有或没有耐磨合金）式。下图就是部分钻头板

10、的形式。 图2-3普通土层中使用的钻头板 图2-4硬土层、回填土层中使用的钻头板钻头板的选择不仅考虑其形状而且需要考虑其外型尺寸的大小，选择的原则是：硬土层应该选用倾斜角度和尺寸小的；软土层可以选择倾斜角度和尺寸大的。在硬土层和回填土层中，需要使用镶焊合金刀头的钻头板。发现钻头板磨损严重时，就应该进行更换，否则会降低工作效率。泥浆通道是在制造钻头体时经过专门设计和进行加工形成。它的主要作用是保证泥浆能够通畅地输送到钻头体前端。由于该通道与控向信号棒隔舱靠的很近，因此能够冷却钻头体与地层摩擦产生的热量，保护控向信号棒不会因为温度过高而损坏。在泥浆通道的出口处，可以根据需要加装喷嘴，以便调整泥浆喷

11、射时的压力。每次使用前，必须检查该通道和喷嘴是否畅通，以免因为堵塞造成控向信号棒的烧毁及其他施工事故。2. 岩石钻头体在岩石中进行作业，必须采用相应的岩石钻头体（如下图）。 图2-5三爪式钻头体 图2-6泥浆马达及牙轮钻具这两种钻头体都可以在岩石地层进行作业，在实际工作中如何选择使用哪种形式，取决于设备能力、高压泥浆泵的配置以及配套和施工成本。三爪式钻头体的配套和施工成本较低，工作效率慢。在实际施工时，它的钻进和改变方向完全依靠设备本身的能力（推力和扭矩），可以配备三爪式钻头体的设备能力推力13.33kN（30000Ibs）；主轴输出扭矩5423Nm。在进行方向调整时，应该采用定向（或称“扇面

12、”）切削，这种工作方式的操作步骤是，在需要改变方向的方位一定范围内来回进行反复的切削。例如：如果在12点钟进行上抬操作（即要求增加钻进角度）。第一步，在钻头脱离岩石的情况下，先将钟面调整到9点钟；第二步，向钻头施加一定的推力（根据岩石的强度确定推力的大小）；第三步，在推力存在的条件下，旋转钻头到3点钟；第四步，撤回钻头。而后重复进行上面的操作步骤，直到完成需要的角度改变为止。在实际操作中，必须考虑到钻杆所能承受的弯曲，不能采取在短距离内就完成大角度的改变要求，这样会造成钻杆的损坏。在直线钻进时，与普通钻头体一样进行工作，关键在于根据岩石的硬度，选取适当的钻进压力和扭矩。如果两者匹配不恰当，会造

13、成合金刀头的快速磨损或损坏。泥浆马达及牙轮钻具的配套和施工成本较高，工作效率较快。在实际施工时，它的钻进和改变方向完全不仅依靠设备本身的能力（推力和扭矩），而且需要大流量的泥浆。从图17-6左图中可以看到泥浆马达和牙轮钻具的装配情况。需要说明的是泥浆马达本身在某个方向上弯曲形成一个很小的角度（3），该弯曲方向与控向信号棒所要求的钟面（12点钟）一致。泥浆马达的工作原理是：将具有一定压力和流量的泥浆转变为驱动钻头旋转的机械能量。在要求直线钻进时，除了钻杆旋转外，泥浆马达也会带动安装在一起的钻头旋转。在需要改变方向时，调整泥浆马达的弯曲指向到指定的钻进钟面，停止钻杆的旋转并在钻杆上施加相应的推力，

14、依靠高压泥浆驱动泥浆马达带动牙轮钻具旋转切削岩石，随着该方向上的岩石逐渐被切削，就会造成方向的改变。在使用泥浆马达时，应该做到逐步缓慢地进行方向的改变，否则会造成泥浆马达非正常磨损或产生卡钻事故。因为，泥浆马达的直径比钻杆大，在较短的距离内无法产生弯曲变形，需要切削出使得泥浆马达和钻杆都能通过的孔道。在实际操作中应该采用逐步改向的方法，需要根据泥浆马达弯曲部分的长度控制需要改变方向的距离，而且改变的距离要比泥浆马达弯曲部分的长度短，例如：泥浆马达弯曲部分长度是0.5米，每次只能切削0.2米0.3米，当这一段孔道被切削出来后，必须采用保持直线钻进方式工作0.3米0.4米，然后再继续进行改变方向的

15、操作，如此反复进行，直到该段改向操作全部完成。两种岩石钻头体上的硬质合金刀头需要根据岩石的硬度选择，选择的要求是：岩石硬度大，硬质合金刀头应该短。使用中应该经常检查硬质合金刀头的磨损情况，及时更换磨损严重的硬质合金刀头。第二节 钻杆钻杆的作用类似于汽车的驱动轴，它将旋转扭矩和推拉力从钻机传递给钻头体或回扩器，是水平定向钻施工中最昂贵的钻进工具之一。钻杆的示意结构如图2-7。图2-7 钻杆结构示意图进行HDD施工时，钻杆必须有足够的直径和截面尺寸，目的在于：1. 最大程度地减少不必要的偏移以形成较好的直线孔道，易于铺设管线。2. 防止像弹簧过度扭转以便进行有效的传递扭矩，保证。3. 有效传递变向

16、所需的推力和回扩（拖管）的拉力。4. 提供一条有效通道使钻头、回扩器或泥浆马达获得足量的泥浆。由于各生产厂家采用的钢材和加工的工艺不同，因此，在使用任何一种型号、规格的钻杆前，必须详细了解该种钻杆的允许使用强度和弯曲半径。只有正确使用并且及时进行维护保养，才可以延长钻杆的使用寿命。在使用钻杆时需要注意以下几点：1. 每次钻进，务必适时变换钻杆箱中钻杆的位置，这样能确保每根钻杆在一定时间内有相同的累计进尺，使整个钻杆串可同时报废更换。2. 只能使用高品质的丝扣润滑脂保护钻杆的螺纹接头。3. 不准使用虎钳夹持钻杆管身，只允许夹持钻杆的镦锻部位。4. 定期对钻杆进行检查。钻杆为什么会损伤：在工作中的

17、钻杆经常处在一种既受到拉伸（或压缩）又受到旋转时产生的扭矩作用。l 推进和回拉时，作用于钻杆上的应力使钻杆串处于压缩（拉伸）状态。l 由于钻杆串在地下处在弯曲状态，在旋转工作中，每根钻杆杆体都会反复受到拉伸和压缩的交变应力的影响，频率达到每分钟150次。钻杆在何处损坏：l 管身-大多数钻杆在钻杆的管身处断裂。l 钻杆接头部位。l 如果过度弯曲持续的时间过长，公螺纹端的螺纹根部会产生疲劳裂纹。如何避免钻杆的损坏：变向过度（当变向“推进”时，倾仰角变化过快）是造成钻杆失效的主要原因。变向应该间隔一定长度的钻杆逐步实施，避免超过钻杆的弯曲极限和使钻杆串承受破坏性的载荷。图2-8 钻杆受力图图2-9

18、钻杆容易损坏部分建议的保养和维护锥型螺纹结构可以无故障使用较长时间。然而，在操作或连接时造成的损伤可能会损坏锥型螺纹接头并缩短整个钻杆串的寿命。同其它加工精良的部件一样，锥螺纹接头也需要进行保养和维护以获得最大的投资回报。下列步骤会帮您达到这个目的。1. 使用前，仔细清洁接头的公螺纹和母螺纹部分。2. 钻杆加接前，检查每个接头台肩和螺纹承压侧是否损坏。3. 只能使用高品质的丝扣油润滑接头。4. 用推荐的扭矩拧紧接头。5. 拆除不用时，彻底清洁接头。6. 钻杆不用，尤其是将其从一处移至另一处时，始终要在接头螺纹上安装螺纹护套。7. 移动钻杆时，不许拖拉或随意处置接头。8. 定期对所有螺纹接头和杆

19、体进行磁力或超声波探伤。第三节 钻铤、启始杆和扭矩套1.钻铤钻铤是钻机上的一个重要零件，它与钻机上动力头主轴连接。定向钻液压系统产生的推（拉）力和扭矩都是首先通过它，然后再传递到钻杆和钻具上。因此，在工作中需要经常检查其连接螺纹的磨损情况。必须及时更换螺纹磨损严重的钻铤，以免在施工中产生断裂，影响工程进度，甚至造成工程失败。钻铤图2-10钻铤2. 启始杆与扭矩套使用启始杆与扭矩套为了满足下面两方面的要求：常用的钻杆丝扣是锥型，而钻具的丝扣是直型（中小型定向钻），这两种丝扣的连接需要进行转换。 图 2-11启始杆与扭矩套在中小型定向钻的工作中，钻具上的扭矩和推拉力都是经过钻杆传递得到，为了保证扭

20、矩和推拉力的传递，不损坏钻具，通常在钻杆和钻具之间会采用启始杆与扭矩套。在机械结构中，直型丝扣只能承受固定的外力，而在定向钻作业中经常会遇到突然变化的交变力，直型丝扣很容易损坏。采用启始杆与扭矩套不仅可以传递扭矩；而且，在进行推拉动作时，扭矩套也限制了钻具上的直型丝扣受到外力作用时产生弯曲变化，这样就保护了直型丝扣不会折断。在具体工作中，启始杆与扭矩套也是易损部件，它们会随着使用时间的延长而逐渐或快速（在沙土中）磨损，应该根据磨损情况及时更换。否则会因为这两个部件的损坏，造成钻具和控向信号棒在作业中被丢失在地下。在大中型钻机的配置中，由于设备的扭矩和推拉力都很大，再采用启始杆和扭矩套方式连接钻

21、杆与钻具，会既不安全也不经济。所以，在大中型钻机的钻杆与钻具的连接全部采用锥型丝扣直接连接方式。第四节 扩孔钻具扩孔的主要目的是在地下造成一个足够安装被敷设管道的孔洞，它的直径应该比被敷设管道的直径要大1.5倍左右。对于直径较小的管道（200），可以根据机器能力、敷设长度和地层状况考虑一次回扩回拉完成施工任务；管道直径200的，必须采用多次扩孔工艺，逐步扩大孔洞直径，直至扩大到可以足够敷设管线为止。根据地下地质情况，选择不同形式的扩孔钻具。下面是常用的四种扩孔钻具： 图 2-12 切削式扩孔钻具 图 2-13 挤压式扩孔钻具 图 2-14 流道式扩孔钻具 图 2-15 岩石扩孔钻具前三种扩孔钻

22、具主要在土层和风化程度高的岩石中应用，在各种岩石地层中就需要选择使用岩石扩孔钻具。扩孔钻具的功能不仅是为了扩大孔洞的直径，更重要的是切削（在岩石地层更是如此）和挤压土层。在所有的扩孔钻具上会根据对付不同的地质而安装不同的切削刀头。切削式扩孔钻具通常在粘土层中使用，它们的主要作用是将粘土粉碎，并且让粉碎后的粘土与泥浆进行充分的搅拌，使之可以悬浮在泥浆中而排出，在通常施工中的速度比较快，功率消耗较小；在比较软的粘土层中，应该选择使用挤压式扩孔钻具，它们的作用在于可以在土层中挤压出一个孔壁密实的孔洞，使用时需要耗费较大的功率，施工速度较慢。也可以根据需要，在实际工作中分别采用切削式扩孔钻具和挤压式扩

23、孔钻具混合使用。一般先用切削式扩孔钻具把地层扩大，而后用直径小一号的挤压式扩孔钻具把孔内的钻屑挤实。流道式钻具是具有上述两种钻具优点的扩孔钻具，在粉碎粘土的同时也将钻屑挤实。因此，这类钻具的施工速度和功率消耗处于两者之间，在大部分的粘土和沙土层中都可以工作。只有在一种粘性较大的粘土层（俗称胶粘土）中使用时需要特别注意，因为这种粘土会在流道式钻具上的流道上形成粘附层，而且会随着工作时间和距离的增加，粘附情况会越来越严重，造成扭矩和推拉力越来越大，甚至产生设备自动卸荷不能继续工作的情况。在岩石地层扩孔必须使用岩石扩孔钻具。岩石扩孔钻具的工作原理是：整个岩石扩孔钻具在工作中会随着钻杆的旋转而旋转；同

24、时，每个牙轮也会在高压泥浆的冲击下，围绕着安装轴旋转（如下图）。这样可以保证安装在牙轮上的合金刀头都能参与工作，不会因此造成局部的合金刀头先磨损而使扩孔钻具不能正常作业。 安装轴 牙轮图 2-16 岩石扩孔钻具在扩孔工作中，特别需要强调的是，必须保证有充足的泥浆供应。否则，会因为切削形成的岩石碎屑不能大量排出而造成在孔洞内堆积，这些岩石碎屑就会磨损岩石扩孔钻具，甚至将岩石扩孔钻具全部损坏而不能使用。在正常使用中，也应该经常检查岩石扩孔钻具上的合金刀头的磨损情况，及时更换磨损严重的合金刀头，延长岩石扩孔钻具的使用寿命。在使用中，需要根据土质的不同选择适合的扩孔钻具，不能千篇一律的只用一种形式的扩

25、孔钻具。第五节 旋转接头该接头的主要作用是将钻机产生的旋转动作进行转化，使其随带的后续物品不能同样进行旋转。因为，无论多大吨位的钻机，都不可能将后面拖带的钻杆及（或）管道等一起转动。根据使用的钻具不同，旋转接头分为以下两种形式：1.在回扩器上带有旋转装置；2.另外采用专门的旋转接头（如图2-17、2-18）。 图2-17 带有旋转装置的回扩器图 2-18专门的旋转接头在使用时，需要定期检查是否有损坏，旋转部分能否正常工作，按照生产厂家的要求进行润滑注入润滑脂。第六节 连接（回拉）装置要确保管线成功回拉，必须选择合适的回拉装置。下列装置是HDD领域中最为普遍的回拉装置（拉引器）：图2-19l 中

26、国式网套拉索：普遍用于铺设直埋公用管线，如同轴电缆、铜电话线和小直径刚性管线如PVC管和钢管。l 螺纹旋入式管线回拉器：普遍用于规格为2到5厘米直径范围的套管和聚乙烯管的回拉。l 聚乙烯管（PE）回拉器：用于铺设规格为5到15厘米直径范围的PE管。l 多管线回拉器：是一种在单流线型管线中同时铺设12、16或更多套管的装置。通常与螺纹旋入式管线回拉器联合使用。l 拉索：一端共用一个连接位置，另一端采用不同长度的拉索与待铺设的多条公用管线连接，使它们的连接点错开。连接（回拖）装置是用来在回拖被敷设管线时连接管线与回扩器使用的。根据管线材料的不同，可以选择相应的回拖连接件。1. 网套型：网套型（图2

27、-20）主要使用在小口径（150mm）塑料管上，它们采用钢丝编织成像一张鱼网一样。开口处套入塑料管，然后收紧并且用钢丝牢牢捆扎。实际回拉过程中，由于钢丝捆扎和网套与塑料管的摩擦力的作用，使塑料管可以随着钻杆的回收而被拉进孔道中。网套型连接（回拖）件具有简便易用的特点，可以根据要求进行单根或多根管道的回拉。图2-202. 膨胀型：这种类型的连接（回拖）装置可以进行较大的塑料管回拉，每种规格可以在一定的管径范围内使用。它的特点是，与管道的连接采用了能够膨胀的零件。安装时，必须将膨胀部分的尖齿嵌入管壁中，适合在厚壁塑料管上使用，但是安装的过程比较复杂。分为三瓣，上面有尖锐的齿图 2-213. 旋塞型

28、：这类连接（回拖）装置（图2-22）与膨胀型有些类似。使用时必须选择与管径相适宜的规格。只要将这类装置用力旋进管道内孔（像拧螺丝钉一样）就能进行回拉管线。图 2-224. 自制：上面三种形式的连接（回拖）装置一般用在200mm的塑料管上。如果需要在200mm的塑料管或钢管上使用连接（回拖）装置，一般采用自行设计加工的。其主要原则是，前部是必须是锥型（参考图2-23示意图），这样在回拉时会减少对管道的阻力。图 2-23 自制连接（回拖）接头三、钻机操作步骤及注意事项1. 钻机操作步骤a. 安全人身安全： 应设置工作警戒区域，不允许无关的人员进入并接触设备。 穿戴合适的安全防护品。 在有酒精或药品

29、影响的时候，不得操作设备。 液压油、钻进液和冲洗系统是高压的。经常检查所有的管线和接头是否处于良好状态。 蓄电池酸性电解液引起严重灼伤。 在调整或维护设备时，应关闭发动机并取下钥匙，挂上提醒指示牌。 确信设备已冷却下来再进行维修。 设备调迁时，起重臂或被吊起的设备下不得站人。15米外放置安全标记。在运输途中，不要不允许有人坐在操作座椅上。设备安全： 在已有预埋公共管线的区域附近钻进时，必须保护和避免伤及它们。这些公共管线包括：动力电缆线、天然气（煤气）管道、自来水管、污水管、电信电缆（光缆）、有线电视电缆等。必要时，需对它们进行暴露式开挖检查。 设备上不同的安全标记表示着可能会产生不同程度的危

30、险情况。禁止将安全标记拆除、移位、更换。 启动发动机前，必须进行每日例查。 在进行工作前，必须启动发动机，预热液压系统，预热时间：10至30分钟（根据环境温度具体确定）。 设备运行时，推拉力、扭矩不得超过设备规定极限。 钻进/回拖时，严禁钻杆逆时针旋转。 停机后，拨动各控制健，使机器卸压；打开各部位排水阀，排放积水（冬季需加防冻液）。b. 操作步骤1.机到达现场后，按照设计要求进行钻机定位；2.作为施工现场工作安排的一部分，必须将接地杆插进地下，并和钻机连接，使钻机在遭电击时被接地。万一发生电击，接地杆和接地电缆将以最快的速度把电流通过锚桩导入大地；3.准备好控向仪、泥浆等工具及材料。c. 导

31、向钻进1.按照控向仪的要求标定仪器；2.加装钻杆，与钻铤和钻头体连接；3.试验泥浆是否能够正常输送；4.第一根钻杆保持直线钻进（可以保护钻杆）；5.通知控向员对钻头体进行定位；6.继续加装钻杆；7.根据设计要求和控向员定位的情况决定是否需要调整钻头体的位置，如果需要调整，就采用推进方式进行调整；8.重复（5）、（6）两个步骤，直至导向孔完成；9.在全部工作过程中，随时检查控向仪上信号棒的工作温度情况，防止烧坏信号棒；d. 回扩1.根据需要敷设的管道直径选择适合的回扩器，一般应该是被敷设管道的1.5倍；2.根据土质和经验，决定是多次回扩（建议主要采用的方法），还是一次回扩并回拖管道；3.连接钻杆

32、和回扩器，在回扩器后面必须连接下次回扩需要使用的钻杆；4.试验泥浆是否能够正常输送；5.先旋转钻杆和回扩器，然后慢慢回拉，在回扩器进入土层后，也必须缓慢回拉，以便保证泥浆的回流畅通；6.遇到钻杆接头，应该拆卸钻杆。在此过程中，不能松开定虎钳，防止由于受到重力的影响钻杆滑出；7.重复（5）、（6）两个步骤直至全部回扩完成；8.继续进行后续的回扩，步骤同上；9.记录每根钻杆的工作参数:推拉力、扭矩、泥浆压力，为改变泥浆配方提供依据，以及积累数据以便分析事故。e. 回拉敷设管道1.对分段的管道必须先焊接好，保证焊缝能够承受定向钻的拉力；2.采用标准和自制的管道封头封闭管头；3.将管道与回扩器连接；4

33、.试验泥浆输送是否正常；5.开始回拉管道；6.注意泥浆回流情况；7.记录每根钻杆的工作参数:推拉力、扭矩、泥浆压力，为改变泥浆配方提供依据，以及积累数据以便分析事故；8.结束后，按照规定清理现场，移走设备。控向仪工作原理及使用第一节、安全注意事项钻头在沙地、沙砾层或石块上钻进时，传感器周围如果没有足够泥浆流动，会产生摩擦热，持续过热会造成显示的深度读数不准，而且可能造成传感器的永久性损坏。信号接收器不能防爆，不应靠近可燃物或爆炸物使用。每次钻进工作开始之前，都要检查控向系统，确认其操作正常，检查钻头定位和定向信息是否正确，以及钻头内的传感器是否提供正确的钻头深度、倾角和面向角信息。只有在以下情

34、况下钻探，深度读数才是准确的： 接收器校准准确。检查校准的准确性，以便接收器正确显示深度读数。 钻头定位精确。接收器正对地下钻进工具中的传感器，并且与传感器平行。 接收器的设置正确。 在钻进时准确并且正确定位和跟踪钻头。 接收器保持水平。信号干扰会造成测量的深度读数不准确，失去倾角、面向角读数或传感器定位、定向信息。钻进之前定位操作人员应进行电子干扰检查。 干扰源包括：交通信号线路、有线电视、输电线、光纤跟踪线、金属构造物、阴极保护、传送塔台、射频。 在附近便用相同频率的其它信号源可能也会干扰远程显示器的操作，例如：使用无线群呼系统的租车、其它定向钻进定位设备等。仔细阅读控向系统的操作手册，以

35、确实了解如何正确操作控向系统来获得准确的深度、倾角、面向角和定位点。每次钻进工作开始之前，将传感器放入钻头内测试控向系统，以确定其运作正常。钻进时如果使用超声波功能，要定期测试系统进行校准。在停止钻进一段时间后，务必要测试校准。测试系统是否受到工作场所的信号干扰。背景噪音必须低于150，而在进行任何定位操作时，信号强度必须要高于背景噪音至少250点。第二节、定位工作原理1. 传感器信号波形理解传感器电磁信号的一些基本概念以及接收器天线收发信号的方式是很重要的。传感器的信号场是椭圆形。椭圆形信号场和DigiTrak接收器独特的“X”形天线结构共同作用，用三个特殊位置定位传感器，而不仅仅是用最强/

36、最高信号进行定位。传感器的电磁场由许多磁力线组成。定位时， 您就走进了磁场，接收器天线会从这些磁力线中读取信号。2.天线结构DigiTrak接收器共有三个天线。靠近接收器底部有一根天线，用来接收传感器的倾角、面向角读数、电池以及温度状况信息。显示窗口下面是“X”结构的“定位天线”，其中的一根天线被称作负号(“一”)天线，另一根天线被称作正号(“十”)天线。两根天线互相垂直，它们和DigiTrak接收器所放置的地面都是呈45夹角。如上所述，天线“吸收”的磁力线越多，“可读的”信号所占的百分比也就越高。每根天线接收磁力线的功能各不相同。接收器处理信息后，向操作人员提供传感器的全部信号场强度的测量结

37、果，而不像传统的电缆定位器那样，只提供部分信号场强度的测量结果。3.信号接收要理解天线如何“读取”这些磁力线，可以把磁力线想象成水流，天线想象成管道。如果水流和管道平行，所有的水都会流过管道。如果把管道旋转90，使之和水流垂直，水就不能流入管道。磁力线和天线也是同样的道理。当它们互相平行时，天线可以读取所有磁力线，互相垂直则不能读取。4.前向负定位点和后向负定位点如果磁力线是直立穿过两根天线， 每根天线会各读取信号的50(如图所示)。有两个位置会发生这种情况：一个是传感器后方的后向负定位点(FNLP)，另一个是传感器前方的前向 负定位点(RNLP)。这两个点都特殊，与传感器的信号强度无关。RN

38、LP点和FNLP点对传感器的准确定位都很重要，但FNLP点比较常用。FNLP点也用于防止过度操作。5.传感器上方的正定位线如果磁力线是水平穿过两根天线，每根天线会各读取该点磁场强度的50。这个位置是在传感器正上方，称为正定位线(PLL)。传感器在PLL线下方的横向准确定位可以用FNLP点或RNLP点确定，或者通过查找高峰信号来定位。但是，不鼓励用高峰信号来定位地下传感器，这是因为它容易受潜在的干扰源干扰。第三节、Mark一、概述DigiTrak定位系统是在水平定向钻进工程中，用来定位和跟踪钻头中的传感器。主要包括以下所描述的接收器、传感器、远程显示器以及电池充电器。DigiTrak系统基本设备

39、：接收器一一接收器从传感器接收信号，并且在处理后显示传感器的状况（面向角、倾角、深度/距离、预测深度、电池以及温度状况）。它可以把信息传送到钻机上的远程显示器。传感器一一亦称为探头、信标或信号棒，传感器放在钻进工具/壳体中，向接收器发送信号。接收器显示深度/距离、信号强度、倾角、面向角、电池以及温度状况。传感器是用碱性高能电池供电。远程显示器一一通过远程显示器，钻进人员能够看到传感器的倾角、面向角、深度、预测深度以及温度状况，在不能行走跟踪的情况下还能够用它来遥控。电池充电器一一电池充电器用来对镍镉蓄电池组迸行充电和调整。可以使用直流或交流电源。电缆或地磁传感器系统一一电缆传感器系统是选用的加

40、深定位系统，适用于钻孔路径深度超过15米，其长度需要若干天才能完成，而且位于无法行走跟踪的区域和/或高频干扰区域。二、基本操作及定义扳机的点击/按住一一接收器把手下的扳机可以点击(按住后在半秒钟内立即放开)或按住。这两个动作有不同的效果，用于不同的操作过程。校准一一在第一次使用时需要校准，改变以下任一设备时也要校准：传感器、接收器或钻头体。无需每天校准；但在每次开始钻进工作前，用卷尺核对距离读数，用这一万法核实系统的准确情况。超声波距离/地上测量高度一一超声波距离或地上测量高度是指接收器和地面之间的距离。用接收器底部的两个超声波转换器测量该距离。深度与距离一一扳机没有按住时，除非接收器在传感器

41、射程外，否则接收器底部窗口会显示接收器到传感器的距离。一但接收器打开并且校准后，便无需等待深度读数，因为接收器会持续测量距离。当接收器位于传感器正上方时，其底部窗口所显示的是深度信息。如果接收器没有位于传感器正上方，底部窗口所显示的数字则是“斜线”距离。预测深度一一如果按住扳机，底部窗口会显示预测探度，这时只有当接收器处于前向负定位点（FNLP）时，读数才是准确的。预测深度会在底部窗口以数字和一个实心波浪符号()闪烁显示。操作检验一一钻探前以及操作中，有必要做以下检查：正确校准、正确设定超声波测量、电池电源状况、传感器温度以及信号干扰问题。定位一一查找定位地下传感器；定位时将接收器把手下面的扳

42、机按住，左上角窗口会显示信号强度。操作人员有计划地按照传感器传送的信号来建立FNLP点和后向负定位点(RNLP)，这些定位点会指引操作人员找到传感器的位置。跟踪一一接收器自动“跟踪”并显示传感器的方位（倾角/面向角）和距离。查看信息时，不需要按扳机或执行任何其它步骤。三、接收器接收器是手持式设备，用于定位和跟踪传感器。 它接收传感器传送的信号并进行转换，然后显示以下信息：倾角、面向角、深度/距离、预测深度、温度和电池状况。显示窗口位于接收器顶部。 每个显示窗口旁边的符号或图标是用来帮助您确定该窗口的功能(参阅下页上方的表格)。窗口下的图标代表传感器的倾角、面向角、深度/距离，当扳机弹起时，扳机

43、向下图标旁边的窗口会显示这些参数。扳机按住时(扳机向上图标) ，左上角窗口将显示信号强度，而右上角窗口将显示温度。注意：预测深度图标在底部窗口下面。当扳机按住，而接收器定位于前向负定位点(FNLP)时，该点上的传感器预测深度会显示在底部窗口中。预测深度值会快速闪烁显示，同时在底部窗口上显示一个实心高亮度的波浪号（），用来区分预测深度和深度显示值。注意:如果扳机在FNLP点之外的其它点上按住，预测显示的深度无效。四、传感器过热声音警报传感器过热时，接收器会发出一系列声音数量逐渐增多的警报信号，信号如下所示：温度范围警报信号14以及14以下没有声音或视觉上的警报信号。1535每升高4会发出一个双音

44、警报。345每升高4会发出两个双音警报。4560每升高4会发出三个双音警报。60以及60以上会发出错误警报声(两个长音)，底部窗口会闪烁；当传感器在温度约为80时会关闭，并且可能会出现“1999”字样。五、校准接收机校准的方法有两种:单点校准和双点校准。单点校准把装在钻头内的传感器和接收器按照以下方法平行相距3米。双点校准通常是当传感器位于地底下无法单点校准时进行。首次使用前以及下列情况下必须校准：传感器改变；接收器改变；钻头体改变。以下情况不能校准：3米内有金属构造物，如钢管、铁丝网、金属线、施工设备或汽车；接收器在钢筋或地下公用设施管线上面；接收器附近电子干扰太多；钻头内没有安装传感器；传

45、感器没有打开。单点校准过程1.确定没有干扰。确定在接收器量程范围内没有其它同样通电的传感器。2.将钻头体内工作中的传感器放在平地上。3.接收器启动完毕后，把它放在距离壳体正好3米的地方，如简图所示(必须用卷尺准确测量钻头体内部边缘到接收器内部边缘的距离)。按住扳机直到确认信号稳定后放开，注意信号强度读数。信号强度必须至少为250点才能达到正确校准。如果读数小于250点，那么传感器可能有故障。4.点击扳机一次。5.接收器将发出哗响。接收机响时按住按扳机。6.继续按住扳机，并且注视底部窗口所显示的倒数计时读数(从5到0)。倒数时会发出碉瞅声。7.倒数计时读数为0时，放开扳机。8.校准成功时会发出三次短促的哗响。若发出两个长音则表示校准无效，可能是从传感器来的信号不当或者信号干扰所致。9.在底部窗口上会显示297厘米（5厘米)。10.同步骤3，用卷尺测量准确位置，把接收器分别移动到至少两个不同的地方（例如，152厘米处和610厘米处)，并确认深度/距离读数正确。检查显示的钻进深度是否准确。11.记录信号强度以便稍后需要。确认