[發明專利]水平定向鉆管道穿越巖石地層復合式擴孔施工方法

有效

• 申請號: 201010126526.6
• 申請日: 2010-03-18
• 公開（公告）號: CN101793125A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 劉兆明;孫繼飛;張金寶;劉立波
• 申請（專利權）人: 中國石油化工集團公司;中國石化集團江蘇石油勘探局
• 主分類號: E21B7/28
• 分類號: E21B7/28;E21B10/32
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 沈良菊

技術領域

本發明涉及一種水平定向鉆管道穿越巖石地層的施工方法，特別涉及一 種水平定向鉆管道穿越巖石地層復合式擴孔施工方法。

背景技術

管道穿越巖石地層的施工，首先從入土點用水平定向穿越鉆機打一條向 下傾斜的導向孔，然后拐彎沿水平方向向前，前進過程中也可以根據需要改 變前進角度，當鉆桿前端到達出土點附近，再打一條向出土點傾斜的上行導 向孔；導向孔貫通后須進行擴孔，當敷設的管徑較大時，擴孔需多次進行， 直至孔徑為穿越管徑的1.2～1.5倍，最后將穿越管道穿入導向孔中。

傳統的擴孔施工方法為：在出土點將擴孔器安裝在鉆桿端部，由鉆機在 入土點的一端旋轉鉆桿回擴，直至將擴孔器從入土點拖出并卸下，該級別的 擴孔結束；完成一種級別的擴孔后，再裝上大一級別的擴孔器繼續擴孔貫通， 如此反復，直至完成預擴孔施工。

在巖石地層，特別是長距離高強度巖石地層預擴孔時，擴孔器經過一定 時間的切削巖石，切削性能下降，往往該級別的擴孔尚未完成，擴孔器即已 無法繼續進行擴孔施工，只好中止擴孔，將擴孔器向出土點方向退出孔外進 行維修，因擴孔器造價昂貴，一般各級別的擴孔器只備一套，因此必須等損 壞的擴孔器修好后重新裝在鉆桿上，鉆機旋轉鉆桿繼續將此擴孔器拉入孔中， 到達原中止位置后，繼續進行該級別的擴孔。

該擴孔施工方法，存在如下缺陷：(1)一套擴孔器無法做到連續擴孔施 工，當擴孔器維修時，鉆機處于停機狀態，浪費了很多工時；(2)擴孔器修 好后，需從原來已擴好的孔中穿過才能到達原中止位置，從原來已擴好的孔 中穿過為無效行程，不但浪費時間，而且也會造成擴孔器的無端磨損。

發明內容

為解決現有技術中，擴孔器維修時造成施工長時間中斷的問題，本發明 提供一種水平定向鉆管道穿越巖石地層復合式擴孔施工方法，安全性好，能 夠連續進行擴孔施工。

為解決以上技術問題，本發明所提供的一種水平定向鉆管道穿越巖石地 層復合式擴孔施工方法，包括如下步驟：(1)根據巖石強度計算出巖石擴孔 器在保證鉆具安全的狀態下能夠有效切削巖層的長度，確定出擴孔器需要檢 查維修的擴孔中止點；(2)接著在出土點將擴孔器安裝在鉆桿前端，由鉆機 在入土點的一端旋轉鉆桿沿導向孔回擴，直至到達擴孔中止點；(3)然后在 擴孔中止點將擴孔器向出土點方向退出孔外進行維修；(4)在小級別擴孔器 維修期間，對導向孔進行大級別嵌套式擴孔，各級別的擴孔中止點落后于上 一級擴孔中止點一段距離，為上一級繼續擴孔預留導向段；(5)損壞的擴孔 器修復后，繼續進行該級別擴孔；(6)如此反復，直至穿越管道所需孔徑貫 通入土點與出土點。

相對于現有技術，本發明的擴孔施工方法，采用不同級別擴孔器相結合 的嵌套式擴孔，在長距離高強度巖石地層擴孔施工中，當小級別擴孔器退出 維修期間，無須等待該擴孔器維修好后再進行同級別擴孔，而是安裝上另一 級別擴孔器連續進行擴孔施工，在擴孔器維修期間，鉆機不停止工作，提高 了施工效率，事先計算擴孔中止點，將擴孔器的被動維修改為主動維修，降 低了井下事故發生率。

作為本發明的一個具體技術方案，所述嵌套式擴孔的步驟為：(1)將比 一級擴孔器擴孔直徑大一級別的二級擴孔器安裝在鉆桿上，從出土點開始進 行二級擴孔，直至靠近一級擴孔中止點，將二級擴孔器向出土點方向退出孔 外進行維修，二級擴孔中止點落后于一級擴孔中止點一段距離，為一級擴孔 繼續進行預留導向段；(2)將擴孔直徑更大的三級擴孔器安裝在鉆桿上，從 出土點開始進行三級擴孔，直至靠近二級擴孔中止點，將三級擴孔器向出土 點方向退出孔外進行維修，三級擴孔中止點落后于二級擴孔中止點一段距離， 為二級擴孔繼續進行預留導向段；如此反復遞進擴孔；(3)將維修好的一級 擴孔器安裝在鉆桿上，鉆機將其拉至原一級擴孔中止點處，繼續進行一級擴 孔直至貫通；(4)將維修好的二級擴孔器安裝在鉆桿上，鉆機將其拉至原二 級擴孔中止點處，繼續進行二級擴孔直至貫通；(5)將維修好的三級擴孔器 安裝在鉆桿上，鉆機將其拉至原三級擴孔中止點處，繼續進行三級擴孔直至 貫通；如此反復。該嵌套式擴孔方法，將擴孔作業分為兩段，先依次完成出 土點至擴孔中止點的各級別擴孔，再依次對擴孔中止點至入土點段進行擴孔， 使各級別擴孔器兩次使用的時間間隔很長，為擴孔器維修贏得了更多的時間。