[發(fā)明專利]一種定向鉆穿越的正向擴(kuò)孔方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010739458.4
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111734308B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左雷彬;蘇衛(wèi)鋒;張磊;徐大寶;詹勝文;劉思萌;劉艷東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國石油管道局工程有限公司;中國石油天然氣管道工程有限公司
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/28;E21B17/10;E21B10/28;E21B21/00
• 代理公司: 北京君泊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠(yuǎn);胡玉章

本發(fā)明公開了一種定向鉆穿越的正向擴(kuò)孔方法，該方法包括：選取高點作為入土點，低點作為出土點，導(dǎo)向孔從所述入土點平滑鉆進(jìn)至所述出土點，所述導(dǎo)向孔在到達(dá)出土點前預(yù)留一段不打通的預(yù)留段；采用正擴(kuò)鉆具對所述導(dǎo)向孔從所述入土點至所述預(yù)留段進(jìn)行擴(kuò)孔，并逐級擴(kuò)孔至設(shè)計尺寸；對所述預(yù)留段進(jìn)行逐級擴(kuò)孔，擴(kuò)孔至設(shè)計尺寸。本發(fā)明的有益效果為：通過定向鉆正擴(kuò)方法進(jìn)行山體定向鉆穿越，采用預(yù)留段的方式保持導(dǎo)向孔中的泥漿回流，減少了正擴(kuò)施工中泥漿漏失，導(dǎo)向孔施工曲線平滑，降低了鉆桿刺漏、斷裂風(fēng)險，及因此造成的施工安全隱患，并能有效降低成本，縮短施工工期。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣管道山體穿越技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種定向鉆穿越的正向擴(kuò)孔方法。

背景技術(shù)

水平定向鉆穿越進(jìn)行管道鋪設(shè)因其具有對環(huán)境影響小、不影響交通通航、施工占地少、工期短和造價相對低等諸多優(yōu)點，是目前普遍使用的非開挖管道施工方法。定向鉆穿越早期主要用于管線過河流、公路等施工，很少用于于山體穿越，但隨著定向鉆技術(shù)不斷創(chuàng)新，磁靶標(biāo)定方位技術(shù)、地層堵漏技術(shù)和推管回拖技術(shù)等逐步成熟，使得定向鉆穿越山體可行性更高，工程應(yīng)用越來越多；且相較于傳統(tǒng)大開挖，山體定向鉆穿越對生態(tài)環(huán)境破壞較小。

定向鉆傳統(tǒng)擴(kuò)孔方式為從出土點向入土點擴(kuò)孔(簡稱反擴(kuò))，反擴(kuò)工藝應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟，而對于受出土點場地和巖石硬度大的山體定向鉆穿越工程，其適應(yīng)性差和工效低等缺點比較明顯。采用反擴(kuò)技術(shù)進(jìn)行定向鉆山體穿越，由于入土點與出土點存在高差，在實際鉆進(jìn)過程中，采用反擴(kuò)技術(shù)無法形成泥漿回流循環(huán)，泥漿會因為高差的原因漏失，由此在擴(kuò)孔過程中會出現(xiàn)鉆具損耗過大，泥漿需求量過大等問題。采用從入土點到出土點擴(kuò)孔(簡稱正擴(kuò))工藝可有效解決此類問題，但目前，正擴(kuò)施工過程中存在由于方法不當(dāng)而出現(xiàn)大量的泥漿漏失，鉆桿發(fā)生刺漏、斷裂失效等問題，給定向鉆施工帶來諸多安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于山體定向鉆穿越的預(yù)擴(kuò)孔方法，減少正擴(kuò)施工中泥漿漏失，降低鉆桿刺漏、斷裂風(fēng)險，并降低由此造成的施工安全隱患。

本發(fā)明提供了一種定向鉆穿越的正向擴(kuò)孔方法，該方法包括：

選取高點作為入土點，低點作為出土點，導(dǎo)向孔從所述入土點平滑鉆進(jìn)至所述出土點，所述導(dǎo)向孔在到達(dá)出土點前預(yù)留一段不打通的預(yù)留段；

采用正擴(kuò)鉆具對所述導(dǎo)向孔從所述入土點至所述預(yù)留段進(jìn)行擴(kuò)孔，并逐級擴(kuò)孔至設(shè)計尺寸；

對所述預(yù)留段進(jìn)行逐級擴(kuò)孔，擴(kuò)孔至設(shè)計尺寸。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述導(dǎo)向孔曲率滿足：任意連續(xù)三根鉆桿的鉆桿折角之和小于4度。且單根鉆桿折角控制在《油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范》要求的范圍內(nèi)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述預(yù)留段長20～50m。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述正擴(kuò)鉆具包括：從鉆桿頭部至鉆桿尾部依次設(shè)置在鉆桿上的導(dǎo)向頭、第一扶正器、擴(kuò)孔器、泥漿馬達(dá)、第二扶正器和第三扶正器，以及為所述泥漿馬達(dá)提供液力動能的泥漿泵。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述鉆桿采用S135及以上高強(qiáng)度鉆桿，所述鉆桿的尺寸不小于193mm。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述擴(kuò)孔器采用牙輪鑲齒高強(qiáng)度正向動力擴(kuò)孔器，所述正向動力擴(kuò)孔器的牙掌掌背增加強(qiáng)合金齒。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述擴(kuò)孔器與所述導(dǎo)向頭為一體設(shè)計。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，所述泥漿馬達(dá)采用低轉(zhuǎn)速大扭矩輸出馬達(dá)，并配置2.5m³/min以上排量的泥漿泵。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)，擴(kuò)孔過程中，對泥漿進(jìn)行循環(huán)回收，并對回收后的泥漿進(jìn)行處理，使處理后的泥漿含砂量小于等于0.5％。