管道穿越河流钻井加载装置设计【说明书+CAD】
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长江大学毕业设计外文翻译 题 目 名 称 管道穿越河流钻井加载装置设计院 （系） 机械工程学院 专 业 班 级 装备 10901 班 学 生 姓 名 王芬芬 指 导 教 师 周志宏 辅 导 教 师 周志宏 完 成 日 期 2013年4月19日 在混合土壤及岩石环境下钻导向孔的水平定向钻井系统 Gerald A. Stangl著 王芬芬译发表于印度新德里Mega Drill Show,2008年12月4-5号Gerald A. Stangl, 博士,专业工程师，技术顾问1918 S Iba Drive，Stillwater, Oklahoma 74074 U.S.A.电话：405-377-3400technology-advisorsRichard Levings产品经理, 非渠道产品Charles Machine WorksP.O. Box 66Perry, Oklahoma 73077 U.S.A.电话: 580-336-4402rlevings摘要： 有些钻井系统已经被发展用做水平定向钻井，或者说已经适应了水平定向钻井。这些系统已经成功地用于穿越过混合土壤和岩石的环境进行钻井。这些系统包括斜面钻头和可旋转导向水平定向钻井系统。井下导向锤更适用于连续且较坚硬的岩石。 旋转导向系统可分为两大主要部分：【1】由钻井液(泥浆马达)驱动的井下马达。【2】各种类型的钻柱驱动井下组件。本文描述这些旋转导向系统，也对这些系统做了比较。第二部分有时候是由一根钻柱驱动，但是它更多的时候是由两根钻柱的内部钻柱驱动，而外部钻柱是用来起导向控制作用的。也包含案例分析的例子。因此，项目发包商，工程师和承包商将会对在艰苦的地面环境中对于选择适合于产品安装的水平定向钻井设备有更好的了解。一项工程在设计和竞标前期做好位置的调查是很重要的。大量的参考书会被引用到。在选择旋转钻头做水平方向钻井应用时，重要的因素都被给定了，并且附带有一些选择图表。介绍： 1.土壤环境的变化通常存在于一条专门为靠近地表面安置地下管道和电缆的路线当中。碎石和圆石可能会掺杂在土壤当中。大圆石、岩石层或者胶结砂岩也可能存在其中。特别地如果这些变化没被预料到的话，这些变化会对传统的放坡开挖和非开挖敷设技术带来问题。一项工程在设计和竞标前做好充分的位置调查是减少不确定性和危险最适当的方法。在工程建造前期阶段，这一步以及其它重要的步骤在文献中都有很好的记载（海湾2005，第三章；Brunam，et.al.2001；康罗伊，et.al.2002；Dorwart and Ariaratnam 2008；法兰西斯，et.al.2007;水平钻井协会 2008,第4章；Kwong 2002;Proulx 和Young 2008;Strater，et.al.2006 和 2007;以及其他许多作者)。适当的安装技术和工具可以当场被指定或者选择出来。近几年来，几种不同类型的系统以及水平方向钻井机器用的井下工具已经得到发展，或者说适应了油气钻井技术，这种技术在混合土壤和岩石环境中能完成高效钻井。有可能适合在这种环境中工作的工具（钻头）例举在后面的表格当中，此表格是在NASTT的许可下再版的，参考于（水平定向钻井协会2008）。这些工具有斜面牙轮钻头，旋转式牙轮钻头以及冲击钻头。斜面牙轮钻头工具以及利用旋转钻头的导向喷射组件都在文献（Gunsaulis 2006; 以及其他作品）中被描述到了，在此不再赘述。表格A:水平定向钻井钻头类型以及应用指导（水平钻井协会2008的表格3-2）*软岩石：5,000 psi（35 MPa）,媒体岩石：5,000-15,000 psi（35-100 MPa）, 硬岩石：15,000-30,000 psi（100-200 MPa）；特硬岩石： 30,000 psi（200 MPa） 冲击钻头以及联合可控式井下锤均在Gunsaulis 2006以及水平定向钻井协会2008中被描述到。当遇到极其坚硬的岩石的时候，这些系统比起单纯的旋转式钻井系统效率更高。控制作用的完成是由井下组件的一个弯道（弯接头），钻头的一个斜面，一个偏心形（象脚）钻头，或者是这些特征的一种组合体。高容积压缩气体通常被用来驱动井下锤。甚至需要更高容积来清除孔眼上的岩屑。因此这种方向的钻井系统可能不能穿越变化的土壤环境完成一次钻孔（水平定向钻井协会2008）。在上述表格中列举的旋转式钻头一定能在混合土壤及岩石的环境下完成钻井。这些系统的效率以及可导程度取决于驱动系统的整体系统配置。这些系统的描述以及相互之间的比较是此论文的焦点。在描述和比较之前，计入采自一个有名文献INROCK (Agnew 2008)的旋转钻头的选择图表（数据1）是有好处的。岩石的硬度，由无侧限抗压强度值来计量，在下面由英制单位（磅每平方英寸）以及米制单位（兆帕）给出。一个由钢齿牙轮组成的钻头在图表中用“M-T”表示，而“TCI”代表硬质合金轧辊锥。IADC钻头的代码是在发表在钻井承包商国际协会的钻井设计手册中找到的（/）。在图表的底部的钻井能力的刻度是为了把钻井难度与莫氏硬度及岩石的单轴抗压强度相联系起来-数值越高代表越难钻井。应用于水平定向钻井的旋转式钻头在设计方面不同于那些专门为油田应用的钻头，并且一般来说将会更加有效率，更加划算。当在像断块岩石那样混杂的环境中钻井的时候，钻井水平定向钻井就是在一个“打打砰砰”的环境当中。且这种岩石通常比起那些在大多数是连续飞岩的石油行业钻井环境当中找到的岩石更加粗糙。支架以及测量安全附件都是特殊水平定向钻井旋转钻头上的选择标准，然而这些特点可能在其他应用情况下只是作为选择项。钻头喷嘴的尺寸大小应该根据选定的钻井液流速而定。流速必须足够大能够除去原岩面表面的岩屑并且将岩屑从钻孔里面带出去。当使用井下马达的时候，被过度限制的喷嘴将会降低其性能(Lahay 2007)。随着岩石硬度的增加，钻头上的回转速度越慢，推力越大越好。当钻入硬性岩石的时候，TCI每次的插入与岩石接触驻留的时间是极其重要的。必须考虑足够的时间用足够的动力将定点岩石击碎(Lahay 2007)。 图表1：旋转岩石钻井钻头选择图表(Agnew 2008)旋转导向水平定向钻井系统： 在水平定向钻井应用中，旋转钻头要么是由钻井绳的旋转驱动要么由井下钻井流体动力马达-特别地称作“泥浆马达”驱动。在水平定向钻井协会2008给出了对于这些系统的综述。在其中的一些要点-直接用许可标注-在下面的文章中标注。泥浆马达： 自从20世纪70年代，井下马达已经成功地应用于水平定向钻井应用中并且通常变化是取自油田钻井行业。他们特别地适合于河流穿越以及其他需要大钻机的延伸孔。近几年来，低流速的泥浆马达已经被发展成为中型水平定向钻井钻机。水平定向钻井优秀的练习指导手册（The HDD Good Practice Guidlines），第三版，2008，包含了以下的例证以及下面关于泥浆马达的说明： 图表2：泥浆马达钻具组合及导线追踪系统（水平定向钻井协会2008）水平定向钻井应用的重要因素是输出转力矩以及流体体积需求量。长度也是重要的因素，因为追踪设备位于钻头后8米（26ft）的钻柱上 操作注意事项比如从钻头到随钻测量仪的距离，弯曲角度，流体体积，离井底压力，安装压力，操作压力（大约100psi【690KPa】小于安装压力），压差1（操作压力减去离井底压力）对最大限度的跟踪精度，渗透率以及工具的使用寿命都是很重要的。应该向制造商咨询关于这些参数的的意见。用泥浆马达控制方向是用钻头后最大值为3度的弯曲角度-大约1.5米（5ft）达到，弯曲角度是由目标方向定位的，并且当只有钻头旋转的时候，整个组件才会获得转向校正。钻井线以及钻头的旋转和推移都是使钻井角度保持垂直。*对于较软的形成物（15000psi【100MPa】）：选择一个较高的速度/较低的转矩。*对于较硬的形成物（15000psi【100MPa】）：选择一个较高的转矩/较慢的速度。（水平定向钻井协会2008） 马达的驱动钻头应该足够大能产生足够大的环形区域来将凿洞里面的岩屑清理出来，但是也要足够小才能凿出一个洞能保持井下组件适当导向的能力。例如，利用一个4英寸（120毫米）的直径马达，比较合适的钻头直径是在6又1/2到6又3/4英寸(165到171毫米)(Bueno 2008)。钻头尺寸大小越接近马达外部直径，一个给定度弯管的转动半径越短（McKenney 1998）。 一个泥浆马达越接近它的最大的流程参数越有效率。它应该与钻井液回路可输送的泥浆流量相匹配，且不会使泥浆泵负载过重。注入压力（预压力）泥浆泵应该有96%的容积效率或者更多，这是取决于被抽取混合物的粘度。但是如果系统用来清洁和循环钻井泥浆产生了气体，容积效率可能会降低到50%甚至更低。钻柱以及其他在钻井流体循环中的管道必须有充分大的尺寸否则压力损失将会降低马达的性能。性能包括钻头中喷嘴的尺寸（Agnew and Watson 2001）。一个泥浆马达钻井系统会限制到它的应用的另外特色方面有：*井下组件因为它的长度和硬度不能被精确导向。1. 为了获得最优钻井率，应用于钻柱上的推力的大小（加在钻头的重量）是由压力差控制的（McKenney 1998）。一些马达能够达到600到700psi（4140到4830KPa）的压力差，尽管他们可能在那个压力下不会像在正常使用下可以持续使用那么久。更正常的压力差范围是在150psi到300psi（1030到2070KPa）(Agnew 2008)。2. 这个范围的容积系数需要一个维护良好的泥浆泵，这种泥浆泵需要通过泥浆混合系统进行充分预压。高粘度的钻井液可将容积效率提高到85%到90%之间。预压力不足可将容积系数降低10个点（Coles 2008）。*追踪电压在钻头后可能会有20伏特（6m）。3.这通常会使一个不熟练的钻井操作者过激反应并且钻出一个S曲线定位孔（Bueno 2008）。*泥浆马达的低效率限制到有效井下马达并且需要非常高的泥浆流。*需要有效驱动的钻头的高流动率和压力能腐蚀孔眼或者导致预期不到的钻井液回流至地表面或者回流到贮水池（通常指的是Frac out）。那必须降低操作参数，但是这会对钻井性能造成负面影响（Albert, et.al. 2005）。*要使钻井液获得高容积，装备和附加的费用是必须的。*一个较大的钻井机器以及钻柱是必须的-和其他钻井技术相比-来为高效率钻井提供高流率。人力资源装备范围可能会使一个限制的因素。*马达的转力矩在钻柱上产生了上发条的扭力。扭力会随着钻井距离增加而增加，并且必须在旋转的方式下得到补偿或者钻子将会离开原来的路径。由钻柱驱动的可控式井下组件：（来自水平定向钻井协会2008的摘要） 这种类型的的系统通常被称作机械井下马达，这是因为钻头是通过钻柱连续旋转的。有些系统使用一种传统的、一根钻柱，而其他系统使用两根钻柱。“两根机线”表示一根机线放在另根机线里面。里面的那根钻柱通常包括滑动接头式连接的实心棒或者管道，它们是缠绕在外部钻柱的里面的部分。当外面的管道的工具接头被穿在一起，这种滑动接头就会自动接合。这些系统的应用大范围已经改变了工业【通过向比较小的水平定向钻井组件提供有效的岩石钻采能力】。 一个两根钻柱需要一种两根顶端驱动的特制钻孔，来单独控制每根钻柱的旋转。可控式井下旋转钻井总承就好像一个泥浆马达一样，而没有液体驱动能源部分。这允许壳体包含追踪发射器，加上旋转钻头支座，正如在图表3中表示的一样。因此追踪发射器放在离钻头后面很近的地方，及时提供比大多数泥浆马达更多导向指示回应。但是内部钻柱的出现避免了导线追踪系统的使用。钻头（通常是一个圆锥体钻头）是通过内部钻柱而连续旋转的。外部钻柱是用来控制导向的，通过将弯接头或者弯壳体定位在适当的方位。垂直钻井的完成过程非常像一个泥浆马达通过慢慢地旋转外面的管道。 图表3：所有的地形导向钻具组合【在水平定向钻井协会2008图表3-14】 钻井液泵和井下泥浆马达的无效率以及【较大体积】液体流过通过多工具接头时的压力损失不是钻井线驱动系统因素。较大的扭矩可以被应用于钻头而不是类似直径大小的泥浆马达，这会导致钻导向孔更有效率。只有当抽取泵达到需要从孔中清除岩屑的钻井液流动速率。至少有一个泥浆马达用来追踪离钻井钻头较近的电子（Anon.2003）。 实质上要求会更低并且清洁系统可能会更小，或者说可能与一个真空系统替换。钻柱驱动系统在钻从软石到硬石的孔是很有效率的。尤其当有限的工作空间妨碍了需要驱动一个泥浆马达的较大的钻井设备以及液体系统的运用。（水平定向钻井协会2008）【尤其当frac-out 对工作平台至关重要，他们也是有利的。】当钻导向孔的时候，较低的钻井液体流速率以及与钻柱驱动工具有关的压力降低了不经意回流至表面的可能。 因此，液体两根钻柱旋转钻井系统现在是在水平定向钻井系统发展的第三代了。在上图中，井下钻井组件就是现在的技术所在。井下组件的内部在 (Brotherton, et.al.1996)中被描述到。第二代两根钻柱以及高级驱动都是在（Deken and Sewell 1997）中被描述到。 自从最初的模型在1995年（Moore 2001）被引进已经有了实质性的进步。工业工程师以及计划者而不是那些与公共事业有关的人开始认识到这些变化并且意识到水平定向钻井系统这种类型的能力（Griffin 2006）。这种钻井组件如下图所示。 图表4：Ditch Witch JT4020AT (All Terrain) HDD System一根钻柱旋转水平定向钻井系统通常包括非常贵重的油田井下组件的设施 (Wichmann 2005)。当钻柱旋转的时候，通过三个径向转向盘中的一个在预定方向上的横向偏差自动编程运用到钻头上。在混合土壤及岩石的环境下，两种不太复杂的单线钻柱旋转钻井系统是：（1） 一种是与钻井钻头存在横向偏差的可离合的井下轴承壳：离合的过程通常是通过用机壳向前推动钻柱完成的。在钻井的时候，这种系统通常是处在“导向模式”。垂直钻井的完成是通过相反导向交互间隔完成。适应孔眼的界面必须能够在预定导向方位内支撑住机壳。因此这种钻井系统的实际应用在不变化的硬土壤和岩石下是很有限的。（水平定向钻井协会2008；Morris and Heims 2000）。（2） 一种井下轴承组件包含一种过速离合器，经由一个弯接头安装至钻柱上：钻柱的不断旋转导致井下组件以及钻头像个组合体一样旋转，钻一个垂直钻孔。孔径会比钻头直径稍大些，因为弯接头会在旋转钻头上施加连续的横向偏差。为了使钻头偏离垂直方向（转向钻孔），钻柱通过部分旋转（导向弧）重复振动。在钻柱反转的期间里，过速离合器将钻柱和钻井钻头分离开来。因此钻头在顺时针方向间歇式旋转（就像从钻机往下看井下一样）-弧段对弧段。一种自动控制系统已经被设计用来在振动的方式下，重复操作主轴传动机构。导线弧度最好是在大于等于60度，小于等于180度（Albert, et.al. 2005）。但是因为钻头旋转次数的逐次增加，当导孔的时候，钻井效率会大大降低。钻柱以及井下轴承壳都会在导向弧来回振动，这与一个两根机线钻井系统相比会增加外部磨损。因为一根钻柱旋转导向钻井系统上述的一些限制，他们在这里就不赘述了。系统比较： 大致上，钻柱井下导向组件在钻井组件的后拉力小于100，000磅（445KN）。市售最大的有效两根钻柱水平定向钻井机器是在图表4,5和7中显示的the Ditch Witch JT4020AT 。这种全岩层系统能穿过几乎所有种类的土壤及岩石且不改变井下工具完成高效率钻井以及导向作用（Griffin 2002a）。它的操作参数将会被用来与例泥浆马达钻井系统的具有两倍后拉力的JT8020钻井组件。部分原因是因为这两种水平定向钻井机器构造可在小范围试钻测试中在可比的生产速率下-1 feet/minute (0.38 m/min)-钻18，000psi（124兆帕）的岩石，所以做此选择。第二，一种小型钻井组件可能会有一条过于严格的钻井液流动线路用来为有效利用足够大的泥浆马达来挖6英寸（165毫米）JT4020AT的小型导向孔。这两种钻井组件的4个被选择的操作参数在图表B.5中给出。图表B：两种钻井系统的选择操作参数注释4：承包商长久以来就有这样的观点：需要至少30，000到50,000磅（133到333千牛）后拉力的钻井成套器械能有效工作钻岩(Griffin 1997)。注释5：详述说明见网站：/注释6：当抽一种特殊钻井液体混合物的时候，计入VE:Velocity Error速度误差,基于脚注#2。注释7：取自泵制造商的机械效率的产品规格注释8：一种水力泵及马达驱动系统有60%到80%范围内的效率。80%的选择值在大多数情况下是极好的。注释9：计算公式 (230 gpm x 1000 psi) / (1714 x 机械效率x 水力效率) = 186 Hp.注释10:计算公式： (196 gpm x 1000 psi) / 1714 = 114 Hp. 泥浆泵流动速率，压力以及输入功率在上JT8020中成表，这是基于在Appendix A中给出的泥浆马达钻井系统的分析。对于JT记4020AT钻柱驱动系统记录下这些条件的最小值-比如，发动机驱动各自的泥浆泵需要6马力（5千瓦）到186马力（139千瓦）.实际上，后者发动机功率直到当导向孔延伸至270英尺（82米）超过在下表C标题中指出的距离的时候才会采用，但是不管在哪种情况下，误差都是巨大的！JB8020泥浆马达钻井系统的计算效率钻500ft（152米）的导向孔在表格C中总结出来了（附录A的表格3）。耗在循环钻井液上的能量不含在其中。这种激励式系统在与泥浆马达钻井系统做比较时几乎总是需要的（Griffin2002b）。因此耗在地表上的多种马力（千瓦）只有很小的一部分是在井下钻头上。分析也表明了这种特殊的泥浆马达钻井系统几乎不可能钻1000英尺（304米）的导向孔。当然，大些的系统可以钻超过那个值的孔。但是在这里我们的目的是为了比较两种钻井系统所有的某些相似的钻井能力。表格C：泥浆马达输出功率以及钻500英尺（152米）导向孔钻井系统的效率 运用一种泥浆马达钻井系统，如果操作速率与他的驱动系统速率过于相近的话，一个钻柱驱动钻头可通过由钻形状间歇式安装。形成的转力矩快速释放可能会对钻井钻头以及其他的系统组件造成损坏。经由外部钻柱施加于钻头上的推进力（加在钻头上的重量）必须在被钻土壤及岩石环境下保持在一个适当的方向上，并且适应孔道上的环境变化。建议起点处加至内部钻柱的力矩输入值为1300lb-ft（1760Nm），这是额定值的65%。没有做足够的测量来计算内部钻柱旋转到外部机线的内部的摩擦损失。当然，这些损失将会随着钻井深度的增加而增加。最终钻头上的有效力矩将会减小到生产效率低至不可接受的值处。 然而，JT4020AT已经成功多次钻超过1000ft（305米）的孔，并且有些情况下钻了超过1500ft(460m).这些详情在下面的过往例证当中报道过。实际的表现表明JT4020AT钻井系统在水平定向钻井机器上比起超越泥浆马达钻井系统距离具有两倍的后拉能力。当钻导向孔的时候，低流速钻井液也可能减小尺寸或者降低一个循环系统的需求-如果不需要扩大钻孔的倒划井眼，在狭窄的范围内，设备覆盖在钻井位置上越小越少对系统越有利。JT4020AT过往例证以及性能总结：Wake Island (Griffin 2006): 最复杂的水平定向钻井应用是用来安装海岸登陆系统，保护受强大海面力的海下电缆。这样的工程在2005年就被实施了，是为了安装一个为在威克岛上的监测电台的US Air Force Hydroacoustic Data Acquisition System (HDAS)近岸电缆保护系统-一种用来检测违反原子核测试禁止条约的核爆炸的全世界互联网一部分。海军设施工程服务中心，Port Hueneme，CA，以及 Sound & Sea Technology (SST), Ventura, CA,为这项工程提供技术支持。这个团队已经成功地计划并安装了几个电缆海岸登陆点，包括一个南太平洋的上升岛上的HDD HDAS 近岸电缆保护系统(Sinclair, et.al. 2003a and 2003b)。2002年，在上升岛威克岛上再次使用水平定向钻井系统模型。 定向钻井工作是由岛上机械组织进行的，Kapolei，HI。一个40,000磅（178千牛）的后拉力 的Ditch Witch JT4020AT 水平定向钻井组件被用来钻在海底下的三个导向孔且是在水深大约55英尺（17米）的浪潮地带前退出。海军潜水者将3英寸（76毫米）的HDPE导管连接到穿进每个导向孔的钻柱。选择这种模型的钻井组件是因为：（1）它的尺寸大小允许空运至偏远的位置。（2）它在珊瑚及火山地带能钻1000英寸（305米）甚至更深。（3）它的低泥浆流速要求减少了钻井操作所需要的淡水的量。一个泥浆马达将会需要相当多容量的钻井液。钻孔以及导向孔的路线位置的选择都是极其关键的。之前岛上的垂直孔主要表明了珊瑚是在超过324英尺（100米）的深度下面。沙滩区域的固体化珊瑚及岩石样本检测有4000到6000psi（28到41兆帕）未受限制的压缩力。“相同类型的形成物的经验表明钻井操作将会随着小液体的回流每天增长大约175英尺（53米）”， Stan Black of SST说到。三个钻孔从离海岸线大约180英尺（55米）相同人口的深坑处开始的。孔1是883英尺（269米），孔2是885英尺（270米），孔3是926英尺（282米）。潜水员利用一种远距离追踪天线使得在钻井操作中远离海岸的部分每隔30英尺（9米）做个标记。天线直接放置在海底上，而地球接收器停留在地表的辅助船上。由于海水的导电率，减小了信号的衰减。钻导向孔1和导向孔3需要两天时间。钻导向孔2需要三天时间。由于定位深度的错误，孔的一部分必须重钻。钻井操作开始是以每天大约215英尺（65米）的速率。钻井速率主要由水中钻井追踪的必需时间所决定的。每定位一次，定位钻孔的位置以及将信息反发给钻井者的过程需要花费15分钟到1个小时的时间（Black 2008）。当潜水员越来越熟练，钻井速率就会剧烈加快。在最后一整天的钻井过程中，速率会达到每天435英尺（133米）。图5：在威克岛上JT4020AT从C17Cargo 机场降落液体回流是很少的，且输运至钻井地中12托盘的液体添加剂中只有3托盘使用了。淡水的需求量只有每天仅仅1000到1500加仑（3780到5680升）（Griffin 2006）.（图片见文献Stan Black，SST）。 图6：海底探测孔桑河尼古拉斯岛海面的水线管线置换（Black 2008)： 桑河尼古拉斯岛，位于南加州的海岸外大约65里（105 公里）处，被美国海军占有。在一个现有的岸上供应管道线以及海上水位接收器间需要一种新型6英寸（152毫米）直径的HDPE水下管线为饮用水的周期舢板递送。1325英尺（404米）的孔在海上终端延伸至在岸下离开海底。 图7：正在工作的Ditch Witch JT4020AT钻井组件 水下管线替换的计划与执行由声音与海洋技术执行的。水平定向钻井以及导管安装时通过运用移动钻井装备和来自Post Falls Idaho 的Sky View Construction的钻井员完成的。舰队和潜水支持是由一个美国海军潜水者的分队提供的。 The Ditch Witch JT4020AT钻井组件由一个1500加仑（5680升）泥浆循环系统将钻井液循环至孔进口处支撑的。距离水线管线有270英尺（82米）的安装高度。钢垫被放在附加支撑的钻井轨道下。对钻孔路线地理位置的认识对成功至关重要。桑河尼古拉斯岛是一种岩层堆积结构的隆起的地质学（图8）。它由砂岩和粉砂岩组成的斜叠层组成的。在这种环境下推荐使用旋转钻井。在一个偏远的有限饮用水的岛上，一件工程钻井设备选择的一个重要的因素：当钻井钻头由JT4020AT的内部钻柱机械驱动的时候，必需的钻井液就会减少。 图8：在桑河尼古拉斯岛上的典型的地形岩层 直径为 6 inch (165mm) 的导向孔的前三分之二是以每天225-275英尺（68-84米）的速率钻出来的，后三分之一每天125-150英尺（38-46米）。当然随着水深加深，潜水员在越来越深的水中追踪钻孔。在海滩上焊接在一起的 HDPE 管融合的区段经由一个在潜水者船上的绞盘被拖到海洋上了。潜水员将钻头从退出海底的地方的钻柱的末端移除，然后将直径为14英寸（356毫米）的钻孔器以及后拉穿越孔的HDPE管道。这项工程是指2007年的秋天实施的（Black2008）（照片是在Stan Black，SST文献上）。在太平洋的西北美国的经验（罗勃特 2008)： 在变化的土壤及岩石环境下，JT4020AT钻井组件已经钻了大量的孔。对于固硬性高至25000psi（170Mpa）的岩石，主要的工作速率是每钻8小时在175到200ft（53到60米）之间。在5000到10000psi（35到70Mpa）砂岩，生产提高至在8小时里300ft（90m）。圆石通常是以每8小时钻200到250ft（60至75m）。当然这次涉及钻井过程的其他方面的内容例如定向井下组件的追踪过程。在华盛顿州通常这部钻井机器工作是 500 ft（152 m）。1,000 ft（305 m）的孔完全可由这种尺寸大小的组件处理，并且已经完成了许多。钻头速度一般保持在225到250转/分之间。内部的纱锭传动系统通常保持在750-1000 psi（52-70 bar）范围内，这是由经由外部的钻柱应用在钻头上的推进的水平线控制的。当在硬岩石的环境下钻导向孔的时候，如果在通过将每个管道接合处向后拉以及在把钻柱加至另一根上之前将钻头向后拉至底部用40 gpm（150 Lpm）钻井液清洗孔眼到，钻井液的流动速率可能被压制到 10-15 gpm（38-57 Lpm）。液体的流动速率应该逐渐地随着被钻孔的距离的增加而增加。冲刷孔的时候，每钻井100到150ft（30到45m）将三根管道接合处拉回是很好的做法。这个过程可以很迅速很容易完成，由于在 JT4020 AT上有一个自动化的管道加载装置。如果钻头上没有喷嘴，钻井液压力将会在100psi到200psi之间（7到14bar）。在夏威夷的经验（Fair 2008)： 用JT4020AT的平均钻孔长度在是500-600ft（152-183 m）。最长的钻孔大约是 2000 ft（610 m）,而1200-1400 ft（365-425 m）钻孔是最常见的。当扩大距离以确定洞被清理的时候，会使用一种重质钻井混合液。在岩石样品上的点负荷测试显示大约有 22600 psi（156MPa） 的压缩力。在浅层深度岩石会变得比较软且随着钻井深度的增加岩石又会越来越硬。对于非常坚硬的岩石，钻井速率可能平均只有每小时大约 18 ft（5.5 m）并且有些在最好的情况下每天只能达到大约 90 ft（27 m）。在没有再循环的情况下，这一个承包商每天使用 3,000-4,000 加仑 （11355-15140 L）钻井液。典型的泥流率和压力是在 12-15 gpm（45-57 Lpm）和 250-500 psi（17到34bar）。内部的主轴旋转规格压力保持在500-800 psi（34-55 bar）之间，而转动钻头的速率在大约200转/分。总结评论： 旋转可引导水平定向钻井系统已经是被证明的领域了，它适合在混合的土壤及岩石情况下钻井。泥浆马达钻井系统自20世纪70年代以来已经成功地被应用在靠近地表定向钻井。自从20世纪90年代中期以来，两根钻柱驱动旋转钻井系统就已经成功地得到使用（Moore2001;Tubb 2001)。对那些没有完全涉及到水平定向钻井机器应用的小到中范围内，他们似乎还是一个谜（葛瑞芬2006)。对于接近地表的水平定向钻井系统应用于高达 1000 ft（305 m）甚至更大的情况，两根钻柱旋转导向系统的JT4020是能切实可行的选择，而且它得到了工程计划者和工程师的青睐。大多数井下工具似乎只能在狭窄范围类型的土壤或者形成物下，它们才是有效的。因此，在岩石型和坚硬土壤环境下完成任务的时候，能要求多数的工具或者解决方案使得钻井过程变得成功。两根钻柱所有地带系统除外。它在广泛范围内的土壤条件下都是很有效的，这点已经得到了证明。“这些 所有地带机器在特定的情况下都能成功地钻孔，包括岩石，比起用泥浆马达和液体回收的较大的机器每英尺的花费更低，”承包商拜伦展览会说道。他继续说效率是对硬岩石是不受限制的。它们在钙积层，其它较软的形成物以及在污垢中，它们都是很有效率的。这些评述在the Ditch WitchJT2720AT中被指出来了，这些最近又被JT3020AT所替代。*在任何情况下，他的观察为所有地带模型族今天依然有效可得。*所有地带系统为30,000磅（133 kN）后拉力的水平定向钻井机器提供机会使它在恶劣的土壤情况下能有效钻井。在这篇论文中，它没有被用来做比较是因为没有一种有效的泥浆马达或者其它接近它的尺寸规格的技术可以在性能方面与它相比。声明： 作者对在Charles Machine Works, Inc. 以及其他列举”personal correspondence“上的在参考书目部分的各种个例提供的帮助表示衷心的感谢。有些参考书也是由这些尊敬的作者慷慨地提供的。参考书：Agnew, J. and Watson, J. 2001. 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