[发明专利]一种大型长输管道定向钻穿越扩孔工艺及管道安装工艺

说明书

本发明提供了一种大型长输管道定向钻穿越扩孔工艺及管道安装工艺，所述扩孔工艺包括以下步骤：将安装有具有自扶正引导功能扩孔器的钻杆下入待扩孔道中，使所述扩孔器的扶正桶和前方待扩孔道的内壁接触；驱动钻杆带动所述扩孔器旋转扩孔，在所述扩孔器的牙轮切削待扩孔道土体时，通过上部钻杆内部并经由所述扩孔器的第一、第二、第三介质流道向牙轮提供扩孔介质辅助扩孔，形成目标孔道；其中，所述具有自扶正引导功能扩孔器包括主轴、多个牙轮、多个扶正筋、一个或多个牙轮加强筋以及依次套装固定在主轴上的基座和扶正桶。本发明具有能够适应较大直径范围孔道扩孔，成孔质量高等优点。

技术领域

本发明涉及油气田油气管道地面建设中的大型长输管道定向钻穿越施工，属于钻井或钻探工程技术领域。具体来讲，涉及一种大型长输管道定向钻穿越扩孔工艺及管道安装工艺。

背景技术

目前，水平定向钻由于其主要在距地面30m以内的地层中穿越，穿越地层破碎复杂，特别是接近地面的入土及出土段多为风化或全风化地层，给定向钻及扩孔工艺带来困难。而目前对水平定向钻施工要求不断提高，直径1000mm及以上的定向钻工程越来越多，进行大型定向钻扩孔时，现有大直径扩孔器因自身重量较大，扩孔时有下坠趋势，特别是进行多级扩孔时对孔道的形状带来更大影响，成孔形状多为上小下大的梨形孔，成孔质量不利于管道回拖，严重影响到回拖成功率及管道防腐层，尤其是对砂层、泥岩等软性地质，形成梨形孔趋势就更为明显。同时，这种扩孔器也不具备自扶正引导功能，需要外加扶正器来对扩孔器沿孔道轴心线方向进行扶正引导。然而，外加扶正器又会增加连接结构和孔内钻杆的重量，增加了钻杆断裂风险。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于解决大直径扩孔器在成孔过程中因下坠等原因而易形成不规则孔洞(例如，梨形孔)的问题。本发明的另一目的在于提供一种能够提高大直径定向钻扩孔成孔质量，降低管道回拖过程风险的管道安装工艺。本发明的进一步目的在于提供一种能够适用于地层深度在30m以内，目标孔道直径在1050mm甚至1200mm以上的扩孔工艺及管道安装工艺。

为了实现上述目的，本发明提供了一种大型长输管道定向钻穿越扩孔工艺，所述扩孔工艺包括以下步骤：将安装有具有自扶正引导功能扩孔器的钻杆下入待扩孔道中，使所述扩孔器的扶正桶和前方待扩孔道的内壁接触；驱动钻杆带动所述扩孔器旋转扩孔，在所述扩孔器的牙轮切削待扩孔道土体时，通过上部钻杆内部并经由所述扩孔器的第一、第二、第三介质流道向牙轮提供扩孔介质辅助扩孔，形成目标孔道。其中，所述具有自扶正引导功能扩孔器包括主轴、多个牙轮、多个扶正筋、一个或多个牙轮加强筋以及依次套装固定在主轴上的基座和扶正桶，其中，所述主轴包括第一介质流道、第二介质流道和轴身，轴身具有用于与上游钻杆连接的左端、以及用于与下游钻具连接的右端，所述第一介质流道沿轴向贯穿设置在轴身中，所述第二介质流道贯穿设置在轴身中并与所述第一介质流道交叉且连通；所述基座具有内腔、多个牙轮座、以及与所述多个牙轮座的数量相等的第三介质流道，所述内腔将所述主轴的第二介质流道与每个第三介质流道分别连通，每个第三介质流道对应设置在所述多个牙轮座中的一个牙轮座处；所述多个牙轮中的每个牙轮固定设置在所述多个牙轮座中的一个牙轮座上，并能够承受该牙轮座所对应的第三介质流道提供的扩孔介质；所述一个或多个牙轮加强筋设置在基座的右侧并能够将基座或每个牙轮与主轴的轴身连接；所述扶正桶与基座的左侧和主轴的部分轴身密封固定连接，以形成可用于充气以产生浮力的气体腔；

所述多个扶正筋分别设置在所述扶正桶的外桶壁上，且所述多个扶正筋的长度延伸方向不与扶正桶的轴心线平行。

在本发明的一个示例性实施例中，当一次扩孔不能达到目标孔径时，重复上述扩孔步骤进行多级扩孔直到达到目标孔径。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一个或多个牙轮加强筋可以呈类锥桶状结构，并且所述类锥桶状结构的小端和大端可分别依次与主轴的轴身和基座的右侧密封固定连接，以形成可充气并产生浮力的气腔。