RU2319813C1

RU2319813C1 - Method for communication well driving and well reaming device

Info

Publication number: RU2319813C1
Application number: RU2006115256/03A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Анатольевич Ермолин (RU); Дмитрий Анатольевич Ермолин; Мирзанур Мухамедович Зайнашев (RU); Мирзанур Мухамедович Зайнашев
Original assignee: Дмитрий Анатольевич Ермолин; Мирзанур Мухамедович Зайнашев
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2008-03-20
Also published as: RU2006115256A

Abstract

FIELD: construction, particularly directional drilling along with drilled well reaming and means for trenchless pipeline laying in ground.

SUBSTANCE: method involves performing directional drilling of pilot well; creating communication well bore by means of pilot well reaming. Well reaming is carried out along with grooving in lower well wall part arrangement area. Well reaming device comprises drilling string, rock-cutting reamer attached to drilling string, swivel secured to rock-cutting reamer and draft tube string pivotally connected with rock-cutting reamer by means of swivel. Device has at least one scraper means provided with bearing part made as movable link of kinematical chain, which fastens draft tube string to swivel.

EFFECT: possibility to create conditions favorable for non-removable parts deposition in recesses outside pipeline outline during communication well reaming.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к средствам направленного бурения с расширением пробуренных скважин, например разбуриванием, и к средствам, применяемым при бестраншейном сооружении трубопроводов в грунте.The invention relates to the field of construction, in particular to means of directional drilling with the expansion of drilled wells, for example, by drilling, and to means used in trenchless pipeline construction in the ground.

Известны способы и устройства проводки коммуникационной скважины, включающие направленное бурение скважины и расширение пилотной скважины посредством расширителя на колонне бурильных труб одновременно с протаскиванием в скважину трубопровода (например, US 2005034896 Е21В 7/28 2005.02.17, US 4401170, Е21В 7/08, 1983.08.30).Known methods and devices for wiring a communication well, including directional drilling of a well and expanding a pilot well by means of a reamer on a drill string while dragging a pipeline into the well (for example, US 2005034896 Е21В 7/28 2005.02.17, US 4401170, Е21В 7/08, 1983.08.08 .thirty).

Наиболее близкими к заявляемому техническому решению являются способ проводки коммуникационной скважины, включающий направленное бурение пилотной скважины и образование ствола коммуникационной скважины посредством расширения пилотной скважины, а также устройство для расширения скважины, содержащее колонну бурильных труб, закрепленный на колонне бурильных труб породоразрушающий расширитель, вертлюг, связанный с породоразрушающим расширителем, и колонну тяговых труб, шарнирно соединенную с породоразрушающим расширителем посредством вертлюга (US 5351764, E21D 3/00, 1994.10.04).Closest to the claimed technical solution are a method of drilling a communication well, including directional drilling of a pilot well and forming a communication wellbore by expanding the pilot well, as well as a device for expanding the well, comprising a drill pipe string fixed to the drill pipe string, a rock cutting tool, a swivel connected with a rock-cutting expander, and a column of traction pipes pivotally connected to the rock-cutting expander through swivel shaft (US 5351764, E21D 3/00, 1994.10.04).

При реализации указанного способа с применением упомянутого устройства, в частности в дисперсных породах, в пространстве скважины имеет место избирательный вынос фрагментов мелких фракций и накопление тяжелых фрагментов крупных фракций по причине неспособности потока промывочной жидкости осуществить их транспортировку. Как следствие такого явления, при последующем протаскивании трубопровода по стволу скважины возникают существенные осложнения и аварийные ситуации.When implementing this method using the said device, in particular in dispersed rocks, selective removal of fragments of small fractions and accumulation of heavy fragments of large fractions takes place in the well space due to the inability of the flow of washing liquid to transport them. As a consequence of this phenomenon, subsequent dragging of the pipeline along the wellbore causes significant complications and emergencies.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание средства для наклонно направленного бурения коммуникационной скважины под препятствиями (например, руслами рек) с последующей установкой в ней трубопровода.The task to which the invention is directed is to create a tool for directional drilling of a communication well under obstacles (for example, river beds) with the subsequent installation of a pipeline in it.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого способа, заключается в обеспечении условий для отложения неудаляемых фрагментов в нишах (углублениях) за пределами контура трубопровода в процессе расширения ствола коммуникационной скважиныThe technical result that can be obtained by implementing the proposed method is to provide conditions for the deposition of non-removable fragments in niches (recesses) outside the contour of the pipeline in the process of expanding the trunk of a communication well

Указанный технический результат достигается способом проводки коммуникационной скважины, включающим направленное бурение пилотной скважины и образование ствола коммуникационной скважины посредством расширения пилотной скважины за счет того, что упомянутое расширение пилотной скважины осуществляют с желоблением в зоне расположения нижней части стенки ствола скважины.The specified technical result is achieved by the method of drilling a communication well, including directional drilling of the pilot well and the formation of the trunk of the communication well by expanding the pilot well due to the fact that the said expansion of the pilot well is carried out with a groove in the area of the lower part of the wall of the well bore.

А также за счет того, что желобление осуществляют гидромониторным воздействием на нижнюю часть стенки ствола скважины.And also due to the fact that the groove is carried out by hydromonitor impact on the lower part of the wall of the wellbore.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого устройства, заключается в обеспечении реализации заявляемого способа.The technical result that can be obtained by implementing the inventive device is to ensure the implementation of the inventive method.

Указанный технический результат обеспечивается устройством для расширения скважины, содержащим колонну бурильных труб, закрепленный на колонне бурильных труб породоразрушающий расширитель, вертлюг, связанный с породоразрушающим расширителем, и колонну тяговых труб, шарнирно соединенную с породоразрушающим расширителем посредством вертлюга, за счет того, что оно снабжено, по меньшей мере, одним скребковым средством, при этом скребковое средство имеет несущую часть, выполненную как подвижное звено кинематической цепи соединения тяговых труб с вертлюгом.The specified technical result is provided by a device for expanding a well, comprising a drill pipe string, a rock cutting expander attached to the drill pipe string, a swivel connected to the rock cutting reamer, and a traction pipe string pivotally connected to the rock cutting reamer by means of the swivel, due to the fact that it is equipped with at least one scraper means, while the scraper means has a bearing part, made as a movable link of the kinematic chain of the connection traction s Pipe swivel.

А также за счет того, что, по меньшей мере, одна из тяговых труб, связанных с несущей частью скребкового средства, выполнена утяжеленной, при этом кинематические пары кинематической цепи выполнены в виде осевых шарниров.And also due to the fact that at least one of the traction pipes connected with the bearing part of the scraper means is made heavier, while the kinematic pairs of the kinematic chain are made in the form of axial joints.

А также за счет того, что скребковое средство выполнено с гидромониторной насадкой, при этом колонна тяговых труб выполнена с гидравлическим каналом для нагнетания жидкости в гидромониторную насадку.And also due to the fact that the scraper means is made with a hydraulic nozzle, while the column of traction pipes is made with a hydraulic channel for pumping liquid into the hydraulic nozzle.

В данном определении сущности заявляемого технического решения подразумевается следующее толкование терминов:In this definition of the essence of the claimed technical solution, the following interpretation of the terms is implied:

желобление - образование желоба (ниши, углубления) посредством локального удаления (выемки) породы,groove - the formation of a groove (niche, recess) through local removal (excavation) of the rock,

подвижное звено - деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел,moving link - a part or a group of parts forming one rigid mobile system of bodies,

кинематическая цепь соединения - система соединительных звеньев, связанных между собой кинематическими парами, при этом кинематическая пара суть соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.connection kinematic chain - a system of connecting links interconnected by kinematic pairs, while the kinematic pair is the connection of two contacting links, allowing their relative movement.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема положения составных частей устройства в коммуникационной скважине в процессе желобления обратным движением, на фиг.2 - схема положения составных частей устройства в коммуникационной скважине в процессе расширения, а на фиг.3 - сечение А-А фиг.1, а на фиг.4 - изображение поперечного сечения ствола коммуникационной скважины в зоне установки трубопровода (дюкера).The essence of the claimed technical solution is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of the position of the components of the device in a communication well during the reverse trenching process, Fig. 2 shows a diagram of the position of the components of the device in a communication well during the expansion process, and Fig. 3 - section AA, figure 1, and figure 4 is a cross-sectional image of the trunk of a communication well in the installation area of the pipeline (duker).

Устройство для расширения скважины содержит колонну бурильных труб 1, закрепленный на колонне бурильных труб 1 породоразрушающий расширитель 2 и вертлюг 3, связанный с породоразрушающим расширителем 2, а также колонну тяговых труб 4, шарнирно соединенную с породоразрушающим расширителем 2 посредством вертлюга 3.A device for expanding a well comprises a drill pipe string 1, a rock cutting expander 2 and a swivel 3 connected to the rock cutting reamer 2, and a traction pipe string 4 pivotally connected to the rock cutting reamer 2 by means of the swivel 3, mounted on the drill pipe string 1.

Устройство для расширения скважины снабжено, по меньшей мере, одним скребковым средством 5, имеющим несущую часть, выполненную как подвижное звено 6 кинематической цепи соединения колонны тяговых труб 4 с вертлюгом 3.The device for expanding the well is equipped with at least one scraper means 5 having a bearing part made as a movable link 6 of the kinematic chain connecting the column of traction pipes 4 with the swivel 3.

В кинематической цепи соединения, по меньшей мере, одна из тяговых труб 4, связанная с несущей частью 6 скребкового средства 5, может быть выполнена утяжеленной, при этом кинематические пары кинематической цепи должны быть в виде осевых шарниров 7 и 8.In the kinematic chain of the connection, at least one of the traction pipes 4 connected to the supporting part 6 of the scraper means 5 can be made heavier, while the kinematic pairs of the kinematic chain must be in the form of axial joints 7 and 8.

Для повышения эффективности образования желобов скребковое средство 5 может быть с гидромониторной насадкой 9, при этом колонна 4 тяговых труб должна быть выполнена с гидравлическим каналом 10 для нагнетания жидкости в гидромониторную насадку 9. Необходимая при этом относительная подвижность звена 6 может быть достигнута, например, соединением гидромониторной насадки 9 с гидравлическим каналом 10 посредством гибкого гидравлического рукава 11.To increase the efficiency of the formation of gutters, the scraper means 5 can be with a hydromonitor nozzle 9, while the column 4 of traction pipes must be made with a hydraulic channel 10 for pumping fluid into the hydromonitor nozzle 9. The relative mobility of the link 6 necessary for this can be achieved, for example, by connecting a hydraulic nozzle 9 with a hydraulic channel 10 by means of a flexible hydraulic sleeve 11.

Реализация способа и работа устройства осуществляются следующим образом.The implementation of the method and the operation of the device are as follows.

Производят направленное бурение пилотной скважины 12 по проектной траектории. Далее производят образование ствола 13 коммуникационной скважины посредством расширения пилотной скважины 12 до требуемого для протаскивания дюкера 14 размера. Расширение выполняют обратным однократным или многократным премещением колонны бурильных труб 1 в пилотной скважине 12, но уже с породоразрушающим расширителем 2 (например, с вращением и удалением шлама промывкой соответствующим раствором, нагнетаемым по колонне бурильных труб 1). В заключительной фазе образования ствола 13 коммуникационной скважины применяют вышеуказанное устройство, а расширение осуществляют с желоблением в зоне расположения нижней части стенки ствола 13 коммуникационной скважины. Для реализации указанного действия производят реверсивное перемещение колонны 1 бурильных труб с вращением расширителя. В процессе такого движения одна из тяговых труб 4, связанная с несущей частью 6 скребкового средства 5, опускается вниз и меняет положение подвижного звена 6 кинематической цепи соединения тяговых труб 4 с вертлюгом 3, воздействуя на скребковое средство с внедрением в стенку скважины с образованием желобов 15. Наличие вертлюга 3 в кинематической цепи исключает вращение колонны тяговых труб 4 и обеспечивает необходимое положение скребкового средства 5 при вращении колонны 1 бурильных труб с породоразрушающим расширителем 2. Отделяемые при этом фрагменты породы удаляются промывочной жидкостью, нагнетаемой к скребковому средству по колонне 4 тяговых труб, в частности по гидравлическому каналу 10 в гидромониторную насадку 9 с гидромониторным воздействием на нижнюю часть стенки ствола 13 скважины. В результате такого взаимодействия составных частей устройства образуется свободный для перемещения дюкера 14 участок ствола 13 с желобами 15, в пространстве которых отлагаются неудаляемые фрагменты 16 крупной фракции разбуриваемой породы.A directional drilling of the pilot well 12 is carried out along the project path. Next, the borehole 13 of the communication well is formed by expanding the pilot well 12 to the size required for pulling the sock 14. The extension is performed by reverse single or multiple movement of the drill pipe string 1 in the pilot well 12, but with a rock cutting reamer 2 (for example, with rotation and removal of cuttings by washing with an appropriate solution injected through the drill string 1). In the final phase of the formation of the trunk 13 of the communication well, the above device is used, and the expansion is carried out with a groove in the area of the lower part of the wall of the barrel 13 of the communication well. To implement this action produce a reverse movement of the drill string 1 with rotation of the expander. In the process of such movement, one of the traction pipes 4, connected with the bearing part 6 of the scraper means 5, goes down and changes the position of the movable link 6 of the kinematic chain connecting the traction pipes 4 with the swivel 3, acting on the scraper means with the introduction into the borehole wall with the formation of grooves 15 The presence of the swivel 3 in the kinematic chain eliminates the rotation of the column of traction pipes 4 and provides the necessary position of the scraper means 5 when the rotation of the column 1 of drill pipes with rock-cutting expander 2. Detachable while fragments of the rock are removed by the flushing fluid injected to the scraper means through the column 4 of the traction pipes, in particular through the hydraulic channel 10 into the hydraulic monitor nozzle 9 with a hydraulic monitor effect on the lower part of the borehole 13 wall. As a result of this interaction of the components of the device, a section of the barrel 13, free for movement of the sock 14, is formed with the grooves 15, in the space of which unremovable fragments 16 of the large fraction of the drilling rock are deposited.

Claims

1. A method of piloting a communication well, including directional drilling of a pilot well and forming a communication wellbore by expanding the pilot well, characterized in that said expansion of the pilot well is carried out with a groove in the area of the lower part of the wall of the wellbore.

2. The method according to claim 1, characterized in that the groove is carried out by hydromonitor impact on the lower part of the wall of the wellbore.

3. A device for expanding a well, comprising a drill pipe string, a rock cutting expander attached to the drill pipe string, a swivel coupled to the rock cutting reamer, and a traction pipe string articulated to the rock cutting reamer by means of the swivel, characterized in that it is provided with at least , one scraper means, while the scraper means has a bearing part, made as a movable link in the kinematic chain connecting traction pipes with a swivel.

4. The device according to claim 3, characterized in that at least one of the traction pipes associated with the supporting part of the scraper means is made heavier, while the kinematic pairs of the kinematic chain are made in the form of axial joints.

5. The device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the scraper means is made with a hydraulic nozzle, while the column of traction pipes is made with a hydraulic channel for pumping liquid into the hydraulic nozzle.