大家注意看，一台水平定向钻机正在热火朝天的工作，它的钻头正在按照预设的轨迹行走，让人疑惑的是，刚性如此强大的钻头是如何巧妙转弯避开各种障碍物的呢？

在非开挖水平定向钻机出现以前，安装地下管道并不是一件容易的事情。因为在这之前通常的做法是要挖一条沟渠，然后放置线路，回填土壤。这其中可能要穿过城市的中心地带、河流等，开挖对这些建筑是毁灭性的破坏。直到水平定向转出现以后，这种情况得到了极大的改善。

水平定向钻不需要开挖一个大的区域，钻头可以直接钻入地球表面。水平定向钻机工作的第一步是要先钻一个小直径的导向孔，通过导向孔来完成其他的工作。我们通常看到的是地面上的钻机，在钻机上有所需要的工具和控件，尽管大小不同，但基本原理和步骤是相同的。在钻机上面有一个强力驱动系统，用来旋转钻杆和动力头，在地下钻出一条钻孔。

通常在一些大的钻孔现场，我们还会看到一个大坑内存放着类似泥水一样的液体。这是我们通常所说的钻井液。钻井液也称泥浆，它可以给钻头润滑和冷却，减少设备的磨损。同时还有助于带走钻头钻下来的土壤和岩屑。重要的是它还可以防止管道坍塌。大多数情况下，钻井液会穿过钻柱并从钻孔中返回，将岩屑带出来。

为了钻出我们想要的路线，我们必须要能够操纵钻头。钻头总上方进入地下，然后需要在道路或者河流下方行进足够远的距离，这其中还要避开地下的设施或者其他的障碍物，直到从另一端出来。那么水平定向转是如何精准定位并转弯的呢？

这其中需要分两个部分来控制钻头。首先我们要先知道它的位置在哪里？这其中会用到步行定位装置，它可以读取钻头的位置和深度。在钻头后方的一节钻柱内是带有发射器的，它可以发射无线电信号，地面上的接收器拾取信号后就可以定位到钻头的位置。一旦知道了位置，就可以想办法引导钻头行进的方向。

在了解转杆如何转弯前，有两个问题我们有必要了解下。第一，钻杆看起来刚性很强，但是当他足够长时，也是有一定的柔性可以弯曲。比如我们要折弯一节很短的电线时可能比较困难，但是如果这段电线很长，那么折弯它就很容易了。第二，钻杆不一定是必须在旋转的情况下才能前进，必要时，只需要推动它就可以穿过土壤。钻头真正转弯的技巧其实是它的不对称钻头，这是一个很巧妙的设计。当需要转弯时，钻头不再旋转，而是被直接往前推进，因为不对称钻头的存在，会使钻头受到一个偏向的力，从而控制钻头转弯。这正是很多水平定向钻机的工作原理。除此之外，还有可以喷射钻井液的钻头，如果喷嘴是偏离中心的，那么它也可以像不对称钻头一样帮助钻头转向。

钻头后方的一节钻柱内发射器是带有陀螺仪的，陀螺仪可以发射信号告知地面上的接收器钻头现在朝向哪个方向。钻柱可任意旋转角度 ，然后前进以改变钻孔的方向。

然而并不是所有的土壤条件都允许将钻柱简单的推入地下。比如在岩石地面使用钻机时就要使用井下液压马达了。它可以将钻井液中的液压能进行转化，通过管柱泵送，使钻头旋转，打破土壤和岩石，无需旋转整个钻柱。泥浆马达的外壳弯曲以提供转向偏压，定时改变钻孔方向。

一旦导向孔被打通，接下来就是进行扩孔以容纳更大的管道。扩孔器从出口孔连接到钻柱上 ，并将导向器拉向钻机以扩大孔洞，同时扩孔器与管道相结合，同时进行回拉，将管道安装在钻孔中。

水平定向钻机的出现使得我们可以实现更高效、更安全的施工。它可以穿越各种地质环境，无论是岩石、土壤还是城市建筑物的底部，都可以轻松应对。并且，由于不需要开挖地表，大大减少了对环境的破坏和影响，为城市的可持续发展贡献一份力量。