專利名稱：水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(fù)合式擴孔施工方法。 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(dǎo)向孔，然后拐彎沿水平方向向前，前進過程中也可以根據(jù)需要改變前進角度，當(dāng)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(dǎo)向孔；導(dǎo)向孔貫通后須進行擴？L當(dāng)敷設(shè) 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(dǎo)向孔中。 傳統(tǒng)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(zhuǎn)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(jié)束；完成一種級別 的擴孔后，再裝上大一級別的擴孔器繼續(xù)擴孔貫通，如此反復(fù)，直至完成預(yù)擴孔施工。
在巖石地層，特別是長距離高強度巖石地層預(yù)擴孔時，擴孔器經(jīng)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(xù)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(zhuǎn)鉆桿繼續(xù) 將此擴孔器拉入孔中，到達原中止位置后，繼續(xù)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(xù)擴孔施工，當(dāng)擴孔 器維修時，鉆機處于停機狀態(tài)，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。 為解決現(xiàn)有技術(shù)中，擴孔器維修時造成施工長時間中斷的問題，本發(fā)明提供一種 水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法，安全性好，能夠連續(xù)進行擴孔施工。
為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式 擴孔施工方法，包括如下步驟(l)根據(jù)巖石強度計算出巖石擴孔器在保證鉆具安全的狀 態(tài)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(zhuǎn)鉆桿沿導(dǎo)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(dǎo)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(xù)擴孔預(yù)留導(dǎo)向段；(5)損壞的擴孔器修復(fù)后，繼續(xù)進行 該級別擴孔；(6)如此反復(fù)，直至穿越管道所需孔徑貫通入土點與出土點。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的擴孔施工方法，采用不同級別擴孔器相結(jié)合的嵌套式 擴孔，在長距離高強度巖石地層擴孔施工中，當(dāng)小級別擴孔器退出維修期間，無須等待該擴
背景技術(shù)：
發(fā)明內(nèi)容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(xù)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(fā)生率。 作為本發(fā)明的一個具體技術(shù)方案，所述嵌套式擴孔的步驟為(l)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；如此反復(fù)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(xù)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(xù)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(xù)進行三 級擴孔直至貫通；如此反復(fù)。該嵌套式擴孔方法，將擴孔作業(yè)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。 作為本發(fā)明的另一個具體技術(shù)方案，所述嵌套式擴孔的步驟為(l)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；(2)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(xù)進行一級擴孔直至貫通；(3)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；(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(xù)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(xù)進行三級擴孔直至貫 通；如此反復(fù)遞進擴孔。該嵌套式擴孔方法，盡早貫通小級別的擴孔，使鉆桿在導(dǎo)向孔中的 進出更為順暢。 擴孔的最終孔徑為穿越管道直徑的1. 2 1. 5倍。這樣的孔徑既比較經(jīng)濟，又能 使穿越管道在井孔中順暢穿過。
具體實施例方式
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(dǎo)向孔，然后拐彎沿水平方向向前，前進過程中也可以根據(jù)需要改變前進角度，當(dāng)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(dǎo)向孔，導(dǎo)向孔貫通后進行擴孔施工。
本發(fā)明的水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法，包括如下步驟(1) 根據(jù)巖石強度計算出巖石擴孔器在保證鉆具安全的狀態(tài)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(zhuǎn)鉆桿沿導(dǎo)向孔回擴，直至到達擴孔中止點；(3)然后在擴孔中止點
5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(dǎo)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(xù)擴孔預(yù)留導(dǎo)向段；(5)損壞的擴孔器修復(fù)后，繼續(xù)進行該級別擴孔；(6)如此反復(fù)，直至穿 越管道所需孔徑貫通入土點與出土點，擴孔的最終孔徑最好為穿越管道直徑的1. 2 1. 5 倍。 嵌套式擴孔可以將擴孔作業(yè)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。具體包括如下步驟(l)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；如此反復(fù)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(xù)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(xù)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(xù)進行三 級擴孔直至貫通；如此反復(fù)。 嵌套式擴孔還可以盡早貫通小級別的導(dǎo)向孔，具體步驟為(l)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；(2)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(xù)進行一級擴孔直至貫通；(3)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；(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(xù)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(xù)進行三級擴孔直至貫通；如 此反復(fù)遞進擴孔。 本發(fā)明還可以有其他實施方式，某級別的擴孔中斷后，可以根據(jù)已擴孔道的孔徑 階梯狀況，選擇擴孔器對相應(yīng)孔道進行繼續(xù)擴孔，直至該擴孔器相應(yīng)的中止點；還可以采取 正向擴孔與反向擴孔相結(jié)合的擴孔方式。凡采用嵌套式擴孔的等同替換或等效變換形成的 技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法，其特征是，該方法包括如下步驟(1)根據(jù)巖石強度計算出巖石擴孔器在保證鉆具安全的狀態(tài)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(zhuǎn)鉆桿沿導(dǎo)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(dǎo)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(xù)擴孔預(yù)留導(dǎo)向段；(5)損壞的擴孔器修復(fù)后，繼續(xù)進行該級別擴孔；(6)如此反復(fù)，直至穿越管道所需孔徑貫通入土點與出土點。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法，其特征 是，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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；如此反復(fù)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(xù)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(xù)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(xù)進 行三級擴孔直至貫通；如此反復(fù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法，其特征 是，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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；(2) 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(xù)進 行一級擴孔直至貫通；(3) 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(xù)進行預(yù)留導(dǎo)向段；(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(xù)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(xù)進 行三級擴孔直至貫通；如此反復(fù)遞進擴孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法，其特征 是，擴孔的最終孔徑為穿越管道直徑的1. 2 1. 5倍。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水平定向鉆管道穿越巖石地層復(fù)合式擴孔施工方法，首先根據(jù)巖石強度計算出擴孔器能夠有效切削巖層的長度，確定出擴孔器需要維修的擴孔中止點；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(zhuǎn)鉆桿沿導(dǎo)向孔回擴直至擴孔中止點；再將擴孔器向出土點方向退出孔外維修；在擴孔器維修期間，對導(dǎo)向孔進行大級別嵌套式擴孔；損壞的擴孔器修復(fù)后，繼續(xù)進行該級別擴孔；如此反復(fù)直至所需孔徑貫通入土點與出土點。該施工方法，在長距離高強度巖石地層擴孔施工中，擴孔器維修期間，無須等待其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(xù)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。
文檔編號E21B7/28GK101793125SQ20101012652
公開日2010年8月4日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者劉兆明, 劉立波, 孫繼飛, 張金寶 申請人:中國石油化工集團公司;中國石化集團江蘇石油勘探局