集成檢查和維護(hù)的反井鉆井方法和相關(guān)的鉆桿柱設(shè)備的制造方法
【專利摘要】公開了一種反井鉆井方法，該方法包括如下步驟：利用反井鉆井設(shè)備切割提升部，所述反井鉆井設(shè)備包括表面安裝的鉆孔單元，包括多個(gè)配裝到一起的中空鉆桿的中空的鉆桿柱從該鉆孔單元向下延伸通過(guò)預(yù)先鉆出的先導(dǎo)孔，且切割提升部的鉸刀頭配裝到所述鉆桿柱的端部；停止切割過(guò)程；將纜繩通過(guò)中空的鉆桿柱朝向提升部的底部下降；在所述提升部的底部處將檢查裝置配裝到延伸通過(guò)所述中空的鉆桿柱的纜繩，所述檢查裝置包括控制器，以接收由所述檢查裝置獲得的數(shù)據(jù)；操作所述檢查裝置，以檢查所述鉸刀頭正切割的地方之下的側(cè)壁；將檢查裝置獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z查站；以及確定是否需要在側(cè)壁上進(jìn)行維護(hù)。
【專利說(shuō)明】
集成檢查和維護(hù)的反井鉆井方法和相關(guān)的鉆桿柱設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及反井鉆井方法，并尤其涉及在反井鉆井過(guò)程中使用的集成檢查和維護(hù)的方法，并涉及用于這樣的方法的相關(guān)聯(lián)的鉆桿柱。
【背景技術(shù)】
[0002]具有多種反井鉆井方法。傳統(tǒng)反井鉆井開始于垂直向下的先導(dǎo)孔的鉆取，該先導(dǎo)孔典型地使用定向鉆孔系統(tǒng)鉆取。這是利用鉆孔單元在表面處鉆取的，從該表面，中空的鉆桿柱向下延伸，該鉆桿柱包括多個(gè)配裝到一起的鉆桿。鉆取先導(dǎo)孔的牙輪鉆頭配裝到鉆桿柱的最下部鉆桿上，且鉆桿具有用于高扭矩應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)螺紋。
[0003]鉆取的先導(dǎo)孔的切肩典型地在通過(guò)鉆桿柱的中心引入的水沖洗的輔助下從先導(dǎo)孔中去除。當(dāng)先導(dǎo)孔突破到低水平時(shí)，牙輪鉆頭被去除并且用包括多個(gè)刀具的鉸刀頭(reamer head)替換。鉸刀頭被旋轉(zhuǎn)并且朝向表面安裝的鉆孔單元拉回，以便切割較大的孔，或者通過(guò)地面和巖石升高。切肩典型地以不受控的方式通過(guò)重力掉落到孔底部的腔室內(nèi)，在此它們利用裝載機(jī)去除。
[0004]直徑上達(dá)到6m且在長(zhǎng)度上達(dá)到100m的提升部，雖然并非不常見，但提出了一定的難度。例如，在提升部的鉆孔過(guò)程中，來(lái)自鉸刀頭正切割地方之下的側(cè)壁的巖石和泥土(ground)將讓路，造成側(cè)壁空腔，由此導(dǎo)致在被鉆出的提升部中的不穩(wěn)定性，并導(dǎo)致危險(xiǎn)并有可能威脅生命的結(jié)構(gòu)。典型地，這些不期望的側(cè)壁空腔直到整個(gè)提升部已經(jīng)被完全鉆出之后才能探測(cè)到。只有在此后，才有可能將加強(qiáng)裝置下送到孔內(nèi)，以添補(bǔ)這些側(cè)壁空腔。但是，這個(gè)方法具有多種缺點(diǎn)，如在側(cè)壁的隨后加強(qiáng)過(guò)程中的安全性問題，這是由于被鉆出的提升部的危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的。另外，這些側(cè)壁空腔趨于隨時(shí)間變得更大，由此進(jìn)一步增加與側(cè)壁的加強(qiáng)相關(guān)的危險(xiǎn)。該擴(kuò)大的側(cè)壁空腔也需要比在這些空腔被探測(cè)后不久(即，在鉆孔過(guò)程期間)所需要的更多的加強(qiáng)。額外的加強(qiáng)的使用以及相關(guān)聯(lián)的額外時(shí)間花費(fèi)導(dǎo)致不期望的低效率，尤其是在采礦操作過(guò)程中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種能夠解決上述缺點(diǎn)的反井鉆井方法，并尤其是提供一種在反井鉆井期間使用的整體檢查和維護(hù)方法。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種反井鉆井方法，該方法包括:
[0007]利用反井鉆井設(shè)備切割提升部，該反井鉆井設(shè)備包括表面安裝的鉆孔單元，包括配裝到一起的多個(gè)中空鉆桿的中空的鉆桿柱從該鉆孔單元向下延伸通過(guò)預(yù)先鉆取的先導(dǎo)孔，且切割所述提升部的鉸刀頭配裝在鉆桿柱的端部處；
[0008]停止切割過(guò)程；
[0009]將纜繩通過(guò)所述中空的鉆桿柱朝向提升部的底部下降；
[0010]在所述提升部的底部處將檢查裝置配裝到延伸通過(guò)所述中空的鉆桿柱的纜繩，所述檢查裝置包括控制器，以接收由該檢查裝置獲取的數(shù)據(jù)；
[0011]操作檢查裝置以檢查鉸刀頭正切割的地方之下的側(cè)壁；
[0012]將檢查裝置所獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z查站；以及
[0013]確定是否需要在側(cè)壁上維護(hù)，并且如果需要維護(hù)，所述方法還包括:
[0014]從纜繩去除檢查裝置；
[0015]在所述提升部的底部處將維護(hù)裝置配裝在纜繩上；以及
[0016]操作維護(hù)裝置以在側(cè)壁上執(zhí)行所需的維護(hù)。
[0017]在實(shí)施方式中，在維護(hù)裝置執(zhí)行維護(hù)之后，該方法包括從纜繩去除維護(hù)裝置并然后或者將檢查裝置重新配裝到纜繩上以檢查維護(hù)工作，或者在將纜繩通過(guò)鉆桿升高回去之后，允許反井鉆井設(shè)備繼續(xù)切割。
[0018]在實(shí)施方式中，操作檢查裝置以檢查側(cè)壁的步驟包括升高和降低纜繩，和/或通過(guò)360度旋轉(zhuǎn)檢查裝置或者旋轉(zhuǎn)檢查裝置的至少檢查部件，以檢查整個(gè)側(cè)壁。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種中空的鉆桿柱設(shè)備，該中空的鉆桿柱設(shè)備能夠固定到用于切割提升部的反井鉆井設(shè)備上，所述反井鉆井設(shè)備包括表面安裝的鉆孔單元，中空的鉆桿柱從該鉆孔單元向下延伸通過(guò)預(yù)先鉆取的先導(dǎo)孔，且切割所述提升部的鉸刀頭配合到所述鉆桿柱的端部，所述鉆桿柱設(shè)備包括:
[0020]配裝到一起的多個(gè)中空鉆桿；
[0021]能夠延伸通過(guò)所述多個(gè)中空鉆桿的纜繩，所述纜繩可連接到檢查裝置或維護(hù)裝置，所述檢查裝置用于檢測(cè)所述鉸刀頭正切割的地方之下的側(cè)壁，所述維護(hù)裝置用于在所述側(cè)壁上執(zhí)行任何所需的維護(hù)。
[0022]在實(shí)施方式中，所述纜繩是簡(jiǎn)單的提升纜繩，以將所述檢查和維護(hù)裝置機(jī)械連接到地面上的致動(dòng)裝置，以按需要升高和降低所述裝置。
[0023]在替代實(shí)施方式中，所述纜繩是集成的數(shù)據(jù)和提升纜繩，不僅將檢查和維護(hù)裝置機(jī)械連接到地面上的致動(dòng)裝置以按需要升高和降低所述裝置，而且允許數(shù)據(jù)在所述裝置和檢查站之間通信。
[0024]在這個(gè)后者的實(shí)施方式中，所述集成數(shù)據(jù)和提升纜繩包括:
[0025]支撐所述裝置的支撐纜繩；
[0026]能夠促進(jìn)在軸裝置和檢查站之間通信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)電纜;以及
[0027]將電力傳導(dǎo)到所述裝置的電力傳導(dǎo)電纜。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1示出反井鉆井組件的示意性側(cè)視圖，其中能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的整體檢查和維護(hù)方法；
[0029]圖2示出本發(fā)明的整體檢查和維護(hù)方法的示意性側(cè)視圖，其中檢查裝置已經(jīng)配裝到通過(guò)中空的鉆桿柱延伸的纜繩上；
[0030]圖3示出了本發(fā)明的整體檢查和維護(hù)方法的示意性側(cè)視圖，其中維護(hù)裝置已經(jīng)配裝到通過(guò)中空的鉆桿柱延伸的纜繩上；
[0031]圖4示出圖3中所示的裝置的詳細(xì)視圖；
[0032]圖5示出一旦所需的維護(hù)已經(jīng)被執(zhí)行，維護(hù)裝置被下降的示意性側(cè)視圖；以及
[0033]圖6示出表示根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式的反井鉆井方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]參照附圖，反井鉆井設(shè)備10包括表面安裝的鉆孔單元12，包括配裝到一起的多個(gè)中空鉆桿16的中空的鉆桿柱14從該鉆孔單元12向下延伸通過(guò)預(yù)先鉆出的先導(dǎo)孔18。切割提升部22的鉸刀頭20配裝到鉆桿柱14的端部上。
[0035]從而，如圖1所示，反井鉆井設(shè)備10被示出正切割提升部22，如本領(lǐng)域中已知的。但是，圖1進(jìn)一步示出了支撐在支架26上的檢查裝置24，以及準(zhǔn)備使用但基本上在切割過(guò)程中讓開的維護(hù)裝置28。檢查裝置24用于檢查鉸刀頭20正切割的地方之下的側(cè)壁30，并且維護(hù)裝置28隨后用于在側(cè)壁30上執(zhí)行任何所需的維護(hù)。這些方面將在說(shuō)明中進(jìn)一步詳細(xì)解釋。
[0036]明顯地是，纜繩32可以延伸通過(guò)中空的鉆桿柱，如圖2、4和5清楚示出的。纜繩可連接到檢查裝置24和維護(hù)裝置28 二者。
[0037]在一個(gè)版本中，纜繩32是簡(jiǎn)單的提升纜繩，以將檢查和維護(hù)裝置24、28機(jī)械連接到地面上的致動(dòng)裝置36，以按需要升高和降低裝置24、28。
[0038]可替代地，纜繩32是集成的數(shù)據(jù)和提升纜繩，不僅將檢查和維護(hù)裝置24、28機(jī)械連接到地面上的致動(dòng)裝置36，以按需要升高和降低裝置24、28，而且允許數(shù)據(jù)在裝置24、28和檢查站(未示出)之間通信。在這個(gè)后者的實(shí)施方式中，集成的數(shù)據(jù)和提升纜繩包括支撐裝置24、28的支撐纜繩、促進(jìn)裝置24、28和檢查站之間的通信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)電纜以及將電力傳導(dǎo)到裝置24、28的電力傳導(dǎo)電纜。
[0039]在使用中，圖1所示的切割過(guò)程停止。這可以按照規(guī)則的預(yù)定時(shí)間間隔發(fā)生或者基于一些觸發(fā)事件發(fā)生。
[0040]纜繩32然后下降通過(guò)中空的鉆桿柱，典型地通過(guò)絞盤36或通過(guò)任何其他裝置，朝向提升部22的底部下降。檢查裝置24然后配裝到纜繩32的底部，并然后利用絞盤36升高到要被檢查的提升部22內(nèi)的區(qū)域。如圖2中最佳示出的，檢查裝置24然后被操作，以檢查鉸刀頭20正切割的地方之下的側(cè)壁，以例如定位側(cè)壁30內(nèi)的空腔40。
[0041]檢查裝置24可以包括控制器，以接收由檢查裝置24獲得的數(shù)據(jù)，且這個(gè)數(shù)據(jù)被傳輸?shù)降湫偷囟ㄎ辉诘孛嫔?盡管未示出)的檢查站。該檢查裝置24典型地配裝有攝像機(jī)42，以編輯限定被切割提升部的側(cè)壁30的視頻數(shù)據(jù)，并且配裝有燈，以照亮被檢查的區(qū)域。
[0042]在實(shí)施方式中，提供致動(dòng)裝置，以將檢查裝置和/或攝像機(jī)旋轉(zhuǎn)360度，如圖2中圓形箭頭44所指示的，以檢查提升部22的整個(gè)側(cè)壁30。致動(dòng)裝置或者是在檢查裝置自身上或者在地面上。
[0043]在檢查站的人員然后必須確定是否需要在側(cè)壁上維護(hù)。如果需要維護(hù)，利用絞盤36，纜繩32被下降到提升部22的底部。此后，檢查裝置24從纜繩32去除，以使得維護(hù)裝置28能夠配裝到纜繩32的端部上，并然后升高到需要維護(hù)的區(qū)域。如圖3和4所示，維護(hù)裝置28然后操作，以在側(cè)壁上執(zhí)行所需的維護(hù)。在所示的示例中，維護(hù)裝置28包括水泥襯施加元件46，用于噴灑或分配水泥襯，以填充側(cè)壁30內(nèi)的空腔40。顯然，可以使用其他維護(hù)裝置，如篩網(wǎng)施加器(bolters and mesh applicator) ο
[0044]在所示的示例中，維護(hù)裝置28包括支撐框架48，纜繩32的端部連接到該支撐框架48上，并且包括用于支撐水泥襯施加元件46的承載件臂50。維護(hù)裝置28典型地也包括控制器、視頻攝像機(jī)和燈，以將關(guān)于正在執(zhí)行的維護(hù)的數(shù)據(jù)傳送到檢查站。由此，控制器累積數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到檢查站，并且它也從檢查站接收用于控制至少承載件臂50的操作指令。所述承載件臂50典型地可旋轉(zhuǎn)安裝到支撐框架48上，以促進(jìn)在側(cè)壁30的較寬區(qū)域上維護(hù)。
[0045]如圖5中所示，在所需的維護(hù)已經(jīng)通過(guò)維護(hù)裝置28執(zhí)行之后，纜繩32被下降回到提升部22的底部，以使得維護(hù)裝置28能夠從纜繩32上拆卸。此后，或者檢查裝置24重新裝配到纜繩32上來(lái)檢查維護(hù)工作，或者在將纜繩32通過(guò)鉆桿柱14升高回去之后，反井鉆井設(shè)備10被簡(jiǎn)單地允許繼續(xù)切割。
[0046]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖6，反井鉆井方法60包括利用反井鉆井設(shè)備切割提升部，如方塊62所示。如上所述，反井鉆井設(shè)備包括表面安裝的鉆孔單元，包括多個(gè)配裝到一起的中空鉆桿的中空的鉆桿柱從該鉆孔單元向下延伸通過(guò)預(yù)先鉆出的先導(dǎo)孔，且切割所述提升部的鉸刀頭配裝到該鉆桿柱的端部。此后，該方法包括停止切割過(guò)程，如方塊64所示，并然后將檢查裝置配裝到延伸通過(guò)所述中空的鉆桿柱的纜繩，如方塊66所指示的。如上所述，檢查裝置包括控制器，以接收由檢查裝置獲得的數(shù)據(jù)。
[0047]所述方法繼續(xù)以操作檢查裝置，以檢查在鉸刀頭正切割的地方之下的側(cè)壁，如方塊68所指示的，將檢查裝置獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z查站，如方塊70所指示的，并且確定是否需要在側(cè)壁上維護(hù)，如決定方塊72所指示的。
[0048]如果需要維護(hù)，方法繼續(xù)以從纜繩去除檢查裝置，如方塊74所指示的，將維護(hù)裝置配裝到纜繩上，如方塊76所指示的，并且操作維護(hù)裝置，以在側(cè)壁上執(zhí)行所需的維護(hù)，如方塊78所指示的。
[0049]但是，如果不需要維護(hù)，該方法繼續(xù)簡(jiǎn)單地從纜繩上去除檢查裝置，升高纜繩，并繼續(xù)切割，如方塊80所指示的。
[0050]由此，本發(fā)明提供了一種有效且成本高效的整體檢查和維護(hù)反井鉆井方法以及相關(guān)聯(lián)的中空的鉆桿柱設(shè)備。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種反井鉆井方法，包括: 利用反井鉆井設(shè)備切割提升部，所述反井鉆井設(shè)備包括表面安裝的鉆孔單元，包括多個(gè)配裝到一起的中空鉆桿的中空的鉆桿柱從所述鉆孔單元向下延伸通過(guò)預(yù)先鉆出的先導(dǎo)孔，且切割提升部的鉸刀頭配裝到鉆桿柱的端部； 停止所述切割過(guò)程； 通過(guò)所述中空的鉆桿柱朝向所述提升部的底部下降纜繩； 在所述提升部的底部將檢查裝置配裝到延伸通過(guò)所述中空的鉆桿柱的纜繩，所述檢查裝置包括控制器，以接收由檢查裝置獲得的數(shù)據(jù)； 操作檢查裝置，以檢查鉸刀頭正切割的地方之下的側(cè)壁； 將檢查裝置獲得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑z查站；以及 確定是否需要在側(cè)壁上進(jìn)行維護(hù)，并且如果需要維護(hù)，所述方法還包括: 從纜繩去除所述檢查裝置； 在提升部的底部處將維護(hù)裝置配裝到所述纜繩；以及 操作所述維護(hù)裝置，以在側(cè)壁上執(zhí)行所需的維護(hù)。2.如權(quán)利要求1所述的反井鉆井方法，其中，在通過(guò)維護(hù)裝置執(zhí)行維護(hù)之后，所述方法還包括從所述纜繩去除所述維護(hù)裝置，然后將檢查裝置重新配裝到所述纜繩以檢查維護(hù)工作，或者在將所述纜繩通過(guò)所述鉆桿柱升高回去之后，允許反井鉆井設(shè)備繼續(xù)切割。3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的反井鉆井方法，其中，操作檢查裝置以檢查側(cè)壁的步驟包括升高和降低纜繩，和/或通過(guò)360度旋轉(zhuǎn)檢查裝置或檢查裝置的至少檢查部件，以檢查整個(gè)側(cè)壁。4.一種中空的鉆桿柱設(shè)備，該中空的鉆桿柱設(shè)備能夠固定到用于切割提升部的反井鉆井設(shè)備上，所述反井鉆井設(shè)備包括表面安裝的鉆孔單元，所述中空的鉆桿柱從所述鉆孔單元向下延伸通過(guò)預(yù)先鉆出的先導(dǎo)孔，且切割提升部的鉸刀頭配裝到所述鉆桿柱的端部，所述鉆桿柱設(shè)備包括: 配裝到一起的多個(gè)中空鉆桿，以及 纜繩，所述纜繩能夠延伸通過(guò)所述多個(gè)中空鉆桿，所述纜繩可連接到檢查裝置或維護(hù)裝置，所述檢查裝置用于檢查所述鉸刀頭正切割的地方之下的側(cè)壁，所述維護(hù)裝置用于在所述側(cè)壁上執(zhí)行任何所需維護(hù)。5.如權(quán)利要求4所述的中空的鉆桿柱設(shè)備，其中，所述纜繩是提升纜繩，以將檢查裝置和維護(hù)裝置機(jī)械連接到地面上的致動(dòng)裝置，以按需要升高和降低所述檢查裝置和所述維護(hù)目.ο6.如權(quán)利要求4所述的中空的鉆桿柱設(shè)備，其中，所述纜繩是集成的數(shù)據(jù)和提升纜繩，以不僅將檢查裝置和維護(hù)裝置機(jī)械連接到地面上的致動(dòng)裝置以按需要升高和降低所述檢查裝置和所述維護(hù)裝置，而且允許數(shù)據(jù)在所述檢查裝置和所述維護(hù)裝置與檢查站之間通?目O7.如權(quán)利要求6所述的中空的鉆桿柱設(shè)備，其中，所述集成的數(shù)據(jù)和提升纜繩包括: 支撐所述裝置的支撐纜繩； 促進(jìn)在軸裝置和檢查站之間通信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)電纜；以及 將電力傳導(dǎo)到所述裝置的電力傳導(dǎo)電纜。
【文檔編號(hào)】E21D3/00GK105874166SQ201480056499
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年8月22日
【發(fā)明人】B·J·喬達(dá)安
【申請(qǐng)人】馬斯特鉆探南非私人有限公司