CN116547436A - 监测钻孔底部轮廓的系统 - Google Patents

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亚历山大·弗拉基米罗维奇·利亚霍夫
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Abstract

本发明涉及一种利用水平定向钻井(HDD)监测钻孔底部角度的系统，在对无沟槽工程通信的铺设工作时使用。一种利用水平定向钻井方法在通信施工扩孔阶段监测钻孔底部轮廓的系统，包含计算机、安装在计算机上的用于处理和构造钻孔底部轮廓的软件、以及连接到计算机的用于监测钻孔底部角度的装置。同时，用于监测钻孔底部角度的装置安装有加速度计的壳体、具有处理器的电子板、用于记录和存储信息的装置以及电源。效果：提供在每次扩孔之后确定和控制钻孔轨迹角度的可能性，以校正将虹吸头插入井中的几何形状，提供关于井眼几何形状的真实统计数据，处理数据并构建钻孔底部轮廓。

Description

监测钻孔底部轮廓的系统
技术领域
本发明涉及利用水平定向钻井(HDD)监测钻孔底部角度的系统，在对无沟槽工程通信的铺设工作时使用。
背景技术
HDD的定位系统被设计成在钻井期间控制钻头地下的移动，这使得HDD钻机的操作者可以根据项目进行钻孔并防止损坏沿途遇到的地下公用设施。这种设备由于其灵敏度，可以确定钻头在地下的位置并精确地控制它，同时有效地绕过了距离地下物体相当远的障碍物，特别是天然气管道、石油管道、水管、电话和互联网电缆、收集器。
在使用HDD方法建设地下管线的下一阶段，即先导孔的扩孔阶段，有必要对其轨迹(角度)的变化进行操作控制，因为在钻孔的扩孔期间，尤其是多次扩孔，任何变化都是未知的。扩孔阶段期间影响钻孔轨迹这种变化的因素主要是沿着钻井区间土壤的异质地质结构、土壤的类型、工具的设计特征和钻井液。缺乏关于钻孔轨迹(角度)变化的信息可能会导致事故(在铺设期间损坏或无法弯曲管道)、增加或中断钻井时间。
尚未从先前技术水平发现类似物。
发明内容
技术问题是创建一种利用水平定向钻井方法在通信施工扩孔阶段监测钻孔底部轮廓的系统，该系统提供了关于在扩孔阶段钻孔底部角度、施工和钻孔底部轮廓构造的准确信息。
所提出的解决方案的技术结果是在扩孔阶段每次扩孔后能够确定和控制钻孔轨迹的角度以校正管道虹吸头插入井中的几何形状，确保获得关于井眼几何形状的真实统计数据，对它们进行处理并构建钻孔底部轮廓。
这些技术效果是通过钻孔底部轮廓控制系统来实现的，该系统在通信施工扩孔阶段采用了水平定向钻井方法，该系统包含计算机、安装在计算机上的用于处理和构建钻孔底部轮廓的软件，具有连接到计算机的用于监测钻孔底部角度的装置，用于监测钻孔底部角度的装置安装有加速度计的壳体、具有处理器的电子板、用于记录和存储信息的设备以及电源。钻孔角度控制装置可以通过电缆或无线方式连接到计算机。
角度的测量和固定发生在钻杆的静态位置。角度控制装置穿过钻孔之后，来自加速计相对于钻孔入口点静态(初始)位置角度的所有变化进入处理器进行处理，随后传送到信息记录和存储装置。电源确保了设备的不间断操作、信息的记录和存储。钻杆钻出地面后，取下水平定向钻井底部角度控制装置并与计算机连接，用于加工和构造钻孔底部轮廓。知道钻杆的长度和相应间隔的角度，以及以钻杆到地面的入口点和出口点为基点，就可以构建钻孔底部轮廓，角度的精确性足以确定潜在危险场所，诸如地下坑和异质性土壤(另一种类型的土壤，流沙)。根据客户的技术规范拉动管道虹吸管(焊接管)时，随着钻孔直径的后续变化，利用从设备接收到的信息，可以通过附加扩孔来改变钻孔底部角度，以实现后者的无故障安装。因此，可以在每次扩孔之后确定和控制钻孔轨迹的角度，以校正将管道虹吸头插入井眼中的几何形状，获得关于井眼的几何形状的实际统计数据，并进行处理，构建钻孔底部轮廓。
附图说明
用于水平定向钻井的钻孔底部角度控制装置由附图说明，其中图1示出框图，图2示出了移除了后盖的总体视图，图3示出了元件排列的示意图，图4示出了使用该装置的示例，图5示出了安装有SNS A100程序的计算机(由SENSE HDD LLC开发)。
具体实施方式
利用水平定向钻井方法在通信施工扩孔阶段的钻孔底部轮廓控制系统包含计算机1(图1、图5)、安装在计算机上用于处理和构建钻孔底部轮廓的软件，例如SNS A100程序(由SENSE HDD LLC开发)或类似的软件，可以处理从监测钻孔底部角度的装置2接收到的数据(图1)。计算机1与用于监测钻孔底部角度的装置2相连接，而用于监测钻孔底部角度的装置2包括壳体3(图2)，例如以具有前4(图2)和后5(图3)插头的管道形式制成。壳体3内部安装有自主电源6(图1，图3)，例如电池。加速度计7和8安装在壳体3(图1)中，通过用于记录和存储信息的装置10与带有处理器9的电子板相连接。为了给带有处理器9的电子板提供电力，连接了自主电源6。用于监测钻孔底部角度的装置2可以通过电缆11连接到计算机1，以便在钻孔过程中工作期间读取信息和给电池充电，而电缆11则在钻杆内部。电缆11通过连接器12与用于监测钻孔底部角度的装置2相连接(图1、图2)。
要求保护的发明工作原理如下。
在任何扩孔阶段期间，钻杆都会旋转。在旋转期间，加速度计7和8将关于旋转开始的信息传输到处理器9。在旋转期间，处理器9进入睡眠模式以节省电池电量。停止旋转之后，在向钻杆添加下一个钻杆的工作期间，加速度计7和8向处理器9传输关于角度没有变化的信息，并且同时向其传输当前的角度读数。接下来，处理器9接收信息并且确定从哪个加速度计7或8接收到该信息，例如，如果角度是从0到30度，则处理器9从加速度计7提取关于角度的数据，如果角度大于30度则来自加速度计8。处理器9的角度信息写入记录和存储信息的装置10。在钻杆开始旋转后，重复该过程。以此类推，直至设备被关闭(当前阶段的生产工艺结束)。两个加速度计的存在是由于一个在0到30度的角度更准确，另一个在30到90度更准确。将底部角度控制装置2从井眼中取出后，拧开插头5，并且将电缆11连接到连接器12，以便与计算机1对接。数据在计算机1上传送和记录。接下来，操作者另外将杆的长度信息输入程序。数据由软件处理，例如SNS A100程序(由SENSE HDD LLC开发)或类似的软件，可以处理从角度控制装置接收到的数据，在此之后，数据以表格的形式显示，用于分析和决定进一步的工程生产行动。该表由三栏组成：杆/测量编号、杆长度和角度。使用表格数据，操作员使用程序构建钻孔底部轮廓。具有钻孔底部的实际轮廓、具有包含角度和其他参数的表格，诸如管道的特性(关于管道的最大弯曲度和管道浮力的信息)，操作员就可以决定进一步的动作。例如，在存在临界角度的情况下，工人决定是否需要对井进行额外的扩孔，用不同类型的扩孔器钻它和/或在拉动期间对管道进行压载。同样地，所有工作都可以用永久连接的计算机1与通过电缆11监测钻孔底部角度的装置2来进行，在这种情况下，电缆11穿过钻杆，从而可以实时控制钻孔的角度。

Claims (2)

1.一种利用水平定向钻井方法在通信施工扩孔阶段监测钻孔底部轮廓的系统，其特征在于，包含计算机、安装在所述计算机上的软件，用于处理和建立每次扩孔后钻孔底部轮廓，具有连接到所述计算机的用于监测钻孔底部角度的装置，所述钻孔底部角度装置安装有加速度计的外壳、具有处理器的电子板、用于记录和存储每次扩孔期间获得的信息的装置以及电源。
2.根据权利要求1所述的一种利用水平定向钻井方法在通信施工扩孔阶段监测钻孔底部轮廓的系统，其特征在于，用于监测所述钻孔底部角度的装置通过电缆与计算机连接。
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