RU2778870C1 - Device for directional expansion of a pilot well - Google Patents

Device for directional expansion of a pilot well Download PDF

Info

Publication number
RU2778870C1
RU2778870C1 RU2022103940A RU2022103940A RU2778870C1 RU 2778870 C1 RU2778870 C1 RU 2778870C1 RU 2022103940 A RU2022103940 A RU 2022103940A RU 2022103940 A RU2022103940 A RU 2022103940A RU 2778870 C1 RU2778870 C1 RU 2778870C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
asymmetric
expander
cutting
measuring probe
well
Prior art date
Application number
RU2022103940A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Наговицын
Original Assignee
Александр Леонидович Наговицын
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Леонидович Наговицын filed Critical Александр Леонидович Наговицын
Application granted granted Critical
Publication of RU2778870C1 publication Critical patent/RU2778870C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: construction.
SUBSTANCE: invention relates to the field of construction, in particular to the means of horizontal directional drilling (HDD) or directional drilling with the expansion of engineering wells, for example, by drilling and to tools used in trenchless construction of pipelines in the ground. The device for directional expansion of the pilot well includes an asymmetric expander (2) with a canister (3) attached to it to accommodate the measuring probe (4) of the HDD location system. In this case, the case (3) with the measuring probe (4) is installed longitudinally, rigidly fixed directly behind the asymmetrical cutting expander (2) and connected to the tightened pipeline (7) through the swivel (5). The asymmetric expander (2) is made in the form of a combination of halves of two symmetrical cutting expanders of different designs.
EFFECT: implementation of an asymmetric cutting reamer in the form of a combination of halves of two symmetrical cutting reamers of different design makes it possible to create non-equilibrium shear forces in the form of transverse shear forces when pulling the drill string, and the rigid attachment of the canister with the measuring probe immediately behind the asymmetric reamer makes it possible, when using a swivel, to avoid impact on of torsional loads with unhindered display of the position of the asymmetric expander according to the readings of the measuring probe, providing together an increase in the reliability of the device.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области строительства, в частности к средствам горизонтально-направленного бурения или наклонно-направленного бурения (ГНБ, ННБ) с расширением инженерных скважин, например, методом разбуривания, и к средствам, применяемым при бестраншейном сооружении трубопроводов в грунте.The invention relates to the field of construction, in particular to tools for horizontal directional drilling or directional drilling (HDD, HDD) with the expansion of engineering wells, for example, by drilling, and to tools used in trenchless construction of pipelines in the ground.

Проблема заключается в следующем.The problem is this.

Основной способ производства инженерной скважины включает направленное бурение пилотной скважины и образование ствола инженерной скважины посредством расширения пилотной скважины. Этапы реализации инженерной скважины состоят из разработки проекта будущей скважины, бурения пилотной скважины, точность положения которой контролируется локационной системой ГНБ по положению измерительного зонда, размещаемого в буровой головке, выхода буровой колонны на поверхность земли, замены буровой головки на расширитель необходимого диаметра с прикрепленным к нему через вертлюг трубопроводом, обратного протягивания буровой колонны с расширением скважины для свободного затягивания трубопровода, и обрезки трубопровода в технологических котлованах после полного затягивания трубопровода в скважину. При этом необходимая точность бурения пилотной скважины обеспечивается применением локационной системы с размещенным в буровой головке измерительным зондом, а управляемость по направлению - несимметричностью бурового инструмента, закрепленного на буровой головке.The main method of producing an engineer well includes directional drilling of a pilot well and formation of an engineer wellbore by reaming the pilot well. The stages of the implementation of an engineering well consist of developing a project for a future well, drilling a pilot well, the position accuracy of which is controlled by the HDD location system according to the position of the measuring probe placed in the drill head, the drill string exiting to the earth's surface, replacing the drill head with an expander of the required diameter attached to it through the swivel by the pipeline, pulling the drill string back with the expansion of the well for free tightening of the pipeline, and trimming the pipeline in technological pits after the pipeline is completely pulled into the well. At the same time, the required accuracy of drilling a pilot well is ensured by the use of a location system with a measuring probe placed in the drill head, and directional controllability is ensured by the asymmetry of the drilling tool attached to the drill head.

При вращении буровой головки с режущим инструментом и надавливании на буровую колонну со стороны буровой установки происходит примерно прямолинейное бурение пилотной скважины. Любая неоднородность почвы вызывает отклонение буровой колонны с буровой головкой от заданного направления. Коррекция направления бурения достигается проворачиванием буровой головки до необходимого положения и продавливанием неподвижной буровой колонны на некоторое расстояние. Из-за несимметричного крепления режущего инструмента буровой головки происходит сдвиг буровой головки в нужную сторону. После чего бурение продолжается до очередной коррекции.When rotating the drill head with the cutting tool and pressing on the drill string from the side of the drilling rig, approximately straight-line drilling of the pilot hole occurs. Any heterogeneity of the soil causes the drill string with the drill head to deviate from the desired direction. Correction of the drilling direction is achieved by turning the drill head to the required position and pushing the stationary drill string a certain distance. Due to the asymmetric fastening of the cutting tool of the drill head, the drill head shifts in the right direction. After that, drilling continues until the next correction.

Для затягивания в скважину трубопровода необходимого диаметра производится расширение пилотной скважины специальным инструментом - расширителем, который крепится к буровой колонне вместо буровой головки. Чтобы избежать вращения трубопровода в образующейся скважине, последний присоединяется к расширителю через вертлюг, содержащий подшипниковое соединение и карданы-проушины с обеих сторон, чтобы создавать в основном продольные усилия на трубопровод при затягивании в скважину. В настоящее время практически все конструкции расширителей имеют осесимметричную форму.To pull a pipeline of the required diameter into the well, the pilot well is expanded with a special tool - an expander, which is attached to the drill string instead of the drill head. To avoid rotation of the pipeline in the resulting well, the latter is connected to the expander through a swivel containing a bearing connection and cardan eyes on both sides, in order to create mainly longitudinal forces on the pipeline when pulled into the well. At present, almost all designs of expanders have an axisymmetric shape.

При выполнении особо ответственных работ при прокладке инженерных скважин, например, для обустройства ливневой канализации, требуется минимальное отклонение от проектной трассы. И если при бурении пилотной скважины руководствуются показаниями локационной системы ГНБ и могут управлять положением и направлением буровой головки, то при расширении скважины изначально считается, что трасса пройдет по пилотной скважине. Вместе с тем, при прокладке скважины в слабых грунтах, относящихся к классу дисперсных по ГОСТ 25100-2011 (глинистые, ил, сапропели и т.п.), происходит отклонение (проседание) трассы пилотной скважины от проектных значений из-за собственного веса буровой колонны и вместо круглого отверстия сечение пилотной скважины в середине трассы представляет собой вытянутый эллипс, вследствие чего буровая колонна совместно с расширителем «разбивает» слабый грунт пилотной скважины и проходит по ее нижней части, при этом готовая скважина уже не будет соответствовать проектной трассе. При большом прогибе скважина становится неработоспособной из-за появления отрицательных уклонов. Таким образом, можно говорить о "слепом" (не контролируемом) расширении пилотной скважины.When performing particularly critical work when laying engineering wells, for example, for arranging storm sewers, a minimum deviation from the design route is required. And if, when drilling a pilot well, they are guided by the indications of the HDD location system and can control the position and direction of the drill head, then when expanding the well, it is initially considered that the route will pass through the pilot well. At the same time, when laying a well in soft soils belonging to the class of dispersed according to GOST 25100-2011 (clayey, silt, sapropels, etc.), there is a deviation (subsidence) of the pilot well route from the design values due to the own weight of the drilling rig. and instead of a round hole, the section of the pilot well in the middle of the route is an elongated ellipse, as a result of which the drill string, together with the expander, “breaks” the weak soil of the pilot well and passes along its lower part, while the finished well will no longer correspond to the design route. With a large deflection, the well becomes inoperable due to the appearance of negative slopes. Thus, we can talk about "blind" (not controlled) expansion of the pilot well.

При расширении пилотной скважины стандартным расширителем в слабом грунте усилия давления на расширитель примерно симметричны, вес буровой колонны с расширителем ничем не скомпенсирован и из-за вытянутого (щелеобразного) поперечного сечения пилотной скважины и расширитель вместе с буровой колонной и затягиваемым трубопроводом постепенно уходит вниз с трассы пилотной скважины.When expanding a pilot well with a standard reamer in soft soil, the pressure forces on the reamer are approximately symmetrical, the weight of the drill string with the reamer is not compensated in any way, and due to the elongated (slit-like) cross section of the pilot well, the reamer, together with the drill string and the tightened pipeline, gradually goes down the route pilot well.

Известны способы и устройства создания инженерной скважины, включающие направленное бурение скважины и одно или многократное расширение пилотной скважины посредством расширителя на колонне из бурильных штанг с возможностью одновременного протаскивания в скважину трубопровода, например, описанные в патентах US 7389829 В2, 2008/06/24, "Method and apparatus for forming bored hole", US 7730969 B2, 2010/06/08, "Reamer and method for directional drilling", CA 2815739 A1. 2012/05/03, "Method for the underground installation of a pipe", но ни один из них не предлагает решения для высокоточной по положению прокладки инженерной скважины.Known methods and devices for creating an engineering well, including directional drilling of a well and one or multiple expansion of a pilot well by means of an expander on a string of drill rods with the possibility of simultaneously pulling a pipeline into the well, for example, are described in US patents 7389829 B2, 2008/06/24, " Method and apparatus for forming a bored hole", US 7730969 B2, 2010/06/08, "Reamer and method for directional drilling", CA 2815739 A1. 2012/05/03, "Method for the underground installation of a pipe", but none of them offers a solution for high-precision engineering well laying.

С точки зрения логики, для создания высокоточной инженерной скважины необходимо знать на этапе расширения положение расширителя под землей и иметь механизм корректировки последнего, чтобы компенсировать отклонения рабочей скважины от проектной трассы. Целям управляемого расширения скважины в этом случае могут служить измерительный зонд локационной системы, расположенный в непосредственной близости к расширителю и служащий для измерения глубины, наклона и положения расширителя, а также несимметричная форма расширителя, которая при протяжке позволяет в небольших пределах корректировать положение формируемой инженерной скважины.From the point of view of logic, to create a high-precision engineering well, it is necessary to know the position of the expander underground at the expansion stage and have a mechanism for adjusting the latter in order to compensate for deviations of the working well from the planned route. In this case, the purposes of the controlled reaming of the well can be the measuring probe of the location system, located in close proximity to the reamer and used to measure the depth, inclination and position of the reamer, as well as the asymmetric shape of the reamer, which, when pulled, allows to correct the position of the formed engineering well within a small range.

Так, известны способ высокоточной прокладки ствола инженерной скважины, представленный в патенте US 2006/0269361 A1, 2006/11/30, "Apparatus for on-grade boring" и реализующее его устройство, выбранное в качестве прототипа.Thus, a method for high-precision laying of an engineering wellbore is known, presented in US patent 2006/0269361 A1, 2006/11/30, "Apparatus for on-grade boring" and a device that implements it, selected as a prototype.

Способ производства подземного трубопровода включает начальный этап бурения пилотной скважины через грунт под заданным углом наклона путем удлинения бурильной колонны с прикрепленной к ней управляемой буровой головкой через грунт.The method for producing an underground pipeline includes the initial stage of drilling a pilot well through the ground at a given angle of inclination by extending the drill string with a steerable drill head attached to it through the ground.

После завершения пилотного бурения буровая головка заменяется на расширитель, имеющий диаметр больше, чем пилотное отверстие, и который прикреплен к бурильной колонне, причем расширитель снабжен ударным устройством, таким как пневматический ударный элемент, включающий ударник, который обеспечивает повторяющиеся удары по расширителю. Расширитель проталкивается назад (в сторону буровой установки) через пилотное отверстие под углом наклона, в то время как ударный элемент приводится в действие, чтобы помочь расширителю продвигаться по земле и протягивать трубопровод, соединенный с расширителем, в образовавшуюся скважину большего диаметра вслед за расширителем.After completion of the pilot drilling, the drill head is replaced with a reamer having a diameter larger than the pilot hole and attached to the drill string, the reamer being provided with a percussion device, such as an air hammer, including a hammer that provides repeated strikes against the reamer. The reamer is pushed back (towards the rig) through the pilot hole at an angle while the impactor is actuated to help the reamer move along the ground and pull the tubing connected to the reamer into the larger diameter hole formed behind the reamer.

Согласно патенту, как один из вариантов исполнения, расширитель состоит из двух частей, где первая часть представляет собой несимметричный режущий расширитель для управления положением под землей, перед которым смонтировано гнездо для зонда навигационной системы ГНБ с закрепленным в нем зондом, чтобы указывать оператору буровой установки ориентацию рулевой поверхности на передней части расширителя.According to the patent, as one of the embodiments, the reamer consists of two parts, where the first part is an asymmetrical cutting reamer for controlling the position underground, in front of which is mounted a socket for the HDD navigation system probe with a probe fixed in it to indicate the orientation to the drilling rig operator steering surface on the front of the extender.

Реализация способа производства скважины согласно патенту US 20060269361 A1 отличается большой сложностью. Кроме того, использование только ударного механизма для продвижения расширителя с прикрепленным к нему трубопроводом возможно только В относительно мягких грунтах с уплотнением стенок скважины. Передняя асимметричная часть расширителя с прикрепленным зондом навигационной системы здесь играет вспомогательную роль и практически не участвует в расширении инженерной скважины.The implementation of the well production method according to US 20060269361 A1 is very complex. In addition, the use of only a percussion mechanism to advance the expander with a pipeline attached to it is possible only in relatively soft soils with compaction of the borehole walls. The front asymmetric part of the expander with the attached navigation system probe plays an auxiliary role here and practically does not participate in the expansion of the engineering well.

Приведенный способ в разных вариантах использует тандемную схему несимметричного режущего расширителя и ударного уплотняющего расширителя. Для контроля за положением несимметричного режущего расширителя перед последним установлена буровая штанга с гнездом для измерительного зонда локационной системы ГНБ, в котором жестко закреплен измерительный зонд, дающий оператору буровой установки информацию о положении несимметричного режущего расширителя.The above method in different versions uses a tandem scheme of an asymmetrical cutting expander and an impact sealing expander. To control the position of the asymmetric cutting reamer, a drilling rod with a socket for the measuring probe of the HDD location system is installed in front of the latter, in which the measuring probe is rigidly fixed, giving the operator of the drilling rig information about the position of the asymmetric cutting reamer.

Один из вариантов реализации способа согласно патенту US 2006/0269361 A1 основан на использовании только несимметричного режущего расширителя (риммера) с закрепленной перед ним штангой с измерительным зондом (раздел 0044 патента), что является прототипом для заявляемого технического решения. Ниже дан перевод раздела 0044 патента US 2006/0269361 А1 со ссылками на чертежи к описанию этого патента.One of the options for implementing the method according to US 2006/0269361 A1 is based on the use of only an asymmetrical cutting expander (rimmer) with a rod with a measuring probe fixed in front of it (section 0044 of the patent), which is a prototype for the claimed technical solution. Below is a translation of section 0044 of US 2006/0269361 A1 with reference to the drawings to the description of this patent.

Режущий риммер, согласно известного изобретения, также можно использовать отдельно, без помощи ударного риммера, для выполнения бурения под уклоном. Как показано на фиг. 11 и 12, выдвигающийся назад фланец 65 риммера 51 соединен U-образной скобой 66 с обычным съемником для труб, таким как съемник 67 для расширенных конических труб. Скоба 66 вставляется через проушину 68 во фланце 65 и фиксируется с помощью болта 69 через проушину 71 в выдвигающемся вперед фланце 72 съемника труб 67. Скобу 66 можно заменить кабелем или любым аналогичным тянущим соединителем, используемым в промышленности. Кроме того, желательно подавать в режущий риммер 51 буровой раствор (такой как бентонит) через полый буровой снаряд. Буровой раствор впрыскивается из ряда отверстий 74 на внешней поверхности риммера 51 способом, хорошо известным в данной области техники, при этом отверстия сообщаются с центральным каналом 31 через буровую головку. Режущий риммер 51 может также иметь зубцы и/или спиральные канавки (76, фиг. 11), которые эффективны для улучшения режущего действия.)The cutting rimmer according to the known invention can also be used alone, without the aid of the impact rimmer, to perform sloped drilling. As shown in FIG. 11 and 12, the retractable flange 65 of the rimmer 51 is connected by a U-bracket 66 to a conventional pipe puller, such as an expanded conical pipe puller 67. Bracket 66 is inserted through lug 68 in flange 65 and secured with bolt 69 through lug 71 into the forward flange 72 of pipe puller 67. Bracket 66 can be replaced with a cable or any similar industrial pull connector. In addition, it is desirable to supply the cutting rimmer 51 with a drilling fluid (such as bentonite) through a hollow drill string. The drilling fluid is injected from a series of holes 74 on the outer surface of the rimmer 51 in a manner well known in the art, with the holes communicating with the central channel 31 through the drill head. The cutting rimmer 51 may also have teeth and/or helical grooves (76, FIG. 11) that are effective in improving the cutting action.)

Согласно этому решению, режущий риммер разрушает грунт при вращении и протягивании буровой колонны, а буровой раствор способствует выносу грунта из скважины и укреплению ее стенок. Для корректировки направления при неподвижной буровой колонне несимметричный режущий риммер совместно с измерительным зондом поворачивается таким образом, чтобы при протягивании буровая колонна совместно с несимметричным режущим риммером и прикрепленным трубопроводом сдвигалась в сторону уменьшения ошибки отклонения инженерной скважины от проектной трассы. Далее вновь начинается вращение с разрушением грунта режущим риммером. Процедура корректировки может повторяться многократно до завершения прокладки инженерной скважины.According to this solution, the cutting rimmer destroys the soil during the rotation and pulling of the drill string, and the drilling fluid contributes to the removal of soil from the well and strengthens its walls. To correct the direction when the drill string is stationary, the asymmetric cutting rimmer, together with the measuring probe, is rotated so that when pulled, the drill string, together with the asymmetric cutting rimmer and the attached pipeline, moves in the direction of reducing the deviation error of the engineering well from the design route. Then the rotation begins again with the destruction of the soil by the cutting rimmer. The adjustment procedure can be repeated many times until the completion of the laying of an engineering well.

Полнофункциональная реализация способа производства скважины согласно патенту US 20060269361 A1 отличается большой сложностью. Кроме того, использование только ударного механизма для продвижения расширителя с прикрепленным к нему трубопроводом возможно только в относительно мягких грунтах с уплотнением стенок скважины. Передняя асимметричная часть расширителя с прикрепленным зондом навигационной системы здесь играет вспомогательную роль и практически не участвует в расширении инженерной скважины.Fully functional implementation of the well production method according to US 20060269361 A1 is very complex. In addition, the use of only the percussion mechanism to advance the expander with the pipeline attached to it is only possible in relatively soft soils with compaction of the borehole walls. The front asymmetric part of the expander with the attached navigation system probe plays an auxiliary role here and practically does not participate in the expansion of the engineering well.

Существенным недостатком такого решения является размещение измерительного зонда в гнезде буровой штанги перед несимметричным режущим риммером. Буровая штанга с гнездом для измерительного зонда или (или то же самое, буровая головка с гнездом для измерительного зонда) является самым слабым местом буровой колонны как при бурении пилотной скважины, так и при ее расширении методом разбуривания вследствие обязательного присутствия длинных продольных щелей на корпусе гнезда для беспрепятственного выхода переменного магнитного поля, несущего всю необходимую информацию, из измерительного зонда. Даже при бурении пилотной скважины буровая головка с размещенным в ней измерительным зондом испытывает сильное торсионное скручивание. Если же речь идет о расширении пилотной скважины методом разбуривания, усилия скручивания растут пропорционально диаметру режущего риммера, что требует кардинального усиления прочности ближайшей к риммеру буровой штанги с гнездом для измерительного зонда. Поэтому прогрессивный способ разбуривания инженерной скважины режущим расширителем большого диаметра с выносом породы вместе с буровым раствором, который позволяет прокладывать трубопроводы во всех категориях грунтов, здесь неприменим или применим с большими ограничениями вследствие появления чрезмерных скручивающих нагрузок на гнездо (пенал) зонда, которые могут привести к его разрушению и выходу всего механизма из строя. Таким образом, известное устройство является ненадежным в работе.A significant disadvantage of this solution is the placement of the measuring probe in the seat of the drill rod in front of the asymmetrical cutting rimmer. A drill rod with a probe socket or (or the same, a drill head with a probe socket) is the weakest point of the drill string both when drilling a pilot hole and when reaming it by reaming due to the obligatory presence of long longitudinal slots on the socket body for the unhindered exit of an alternating magnetic field, carrying all the necessary information, from the measuring probe. Even when drilling a pilot hole, the drill head with the measuring probe placed in it experiences strong torsional twisting. If we are talking about expanding a pilot well by drilling out, the twisting forces increase in proportion to the diameter of the cutting rimmer, which requires a cardinal increase in the strength of the drill rod closest to the rimmer with a measurement probe socket. Therefore, the progressive method of drilling an engineering well with a large-diameter reamer with the removal of rock along with drilling fluid, which allows laying pipelines in all categories of soils, is not applicable here or is applicable with great limitations due to the appearance of excessive torsional loads on the socket (case) of the probe, which can lead to its destruction and the failure of the entire mechanism. Thus, the known device is unreliable in operation.

Задачей является повышение надежности работы устройства за счет обеспечения возможности прокладки трубопровода без воздействия чрезмерных скручивающих нагрузок на гнездо (пенал) зонда.The task is to increase the reliability of the device by providing the possibility of laying a pipeline without exposure to excessive torsional loads on the socket (case) of the probe.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для корректируемого по направлению расширения пилотной скважины, включающем несимметричный расширитель с жестко присоединенным к нему пеналом для размещения измерительного зонда локационной системы ГНБ, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, пенал с измерительным зондом установлен продольно, жестко закреплен непосредственно за несимметричным режущим расширителем и соединен с затягиваемым трубопроводом через вертлюг, при этом несимметричный расширитель выполнен в виде комбинации половинок двух симметричных режущих расширителей разного конструктивного исполнения для создания неравновесных сдвигающих усилий в поперечном направлении при протяжке буровой колонны.The problem is solved by the fact that in the device for directional expansion of a pilot well, which includes an asymmetric expander with a canister rigidly attached to it for accommodating the measuring probe of the HDD location system, ACCORDING TO THE INVENTION, the canister with the measuring probe is installed longitudinally, rigidly fixed directly behind the asymmetric cutting expander and is connected to the pipeline to be pulled through a swivel, while the asymmetric expander is made in the form of a combination of halves of two symmetrical cutting expanders of different designs to create non-equilibrium shear forces in the transverse direction when pulling the drill string.

Выполнение несимметричного режущего расширителя в виде комбинации половинок двух симметричных режущих расширителей разного конструктивного исполнения позволяет создать неравновесные сдвигающие усилия в виде поперечных усилий сдвига при протяжке буровой колонны, а жесткое крепление пенала с измерительным зондом непосредственно сразу за несимметричным расширителем дает возможность при использовании вертлюга избежать воздействия на него скручивающих нагрузок с беспрепятственным отображением положения несимметричного расширителя по показаниям измерительного зонда, обеспечивая в совокупности повышение надежности работы устройства.The implementation of an asymmetric cutting reamer in the form of a combination of halves of two symmetrical cutting reamers of different design makes it possible to create non-equilibrium shear forces in the form of transverse shear forces when pulling the drill string, and the rigid fastening of the canister with the measuring probe immediately behind the asymmetric reamer makes it possible, when using a swivel, to avoid impact on of torsional loads with unobstructed display of the position of the asymmetric expander according to the readings of the measuring probe, providing together an increase in the reliability of the device.

Заявляемое устройство обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение несимметричного режущего расширителя в виде комбинации половинок двух симметричных режущих расширителей разного конструктивного исполнения, продольное расположение пенала с измерительным зондом, жесткое закрепление его сразу за несимметричным режущим расширителем и соединение его с затягиваемым трубопроводом через вертлюг, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The claimed device is novel in comparison with the prototype, differing from it in such essential features as the implementation of an asymmetric cutting expander in the form of a combination of halves of two symmetrical cutting expanders of different designs, a longitudinal arrangement of the canister with a measuring probe, its rigid fastening immediately behind the asymmetrical cutting expander and its connection with a tightened pipeline through a swivel, which together ensure the achievement of the desired result.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, которые обеспечивали бы в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемое устройство соответствует критерию «изобретательский уровень».The Applicant is not aware of technical solutions that have these distinctive features, which would ensure the achievement of the desired result in the aggregate, therefore, he believes that the claimed device meets the criterion of "inventive step".

Заявляемое устройство может найти применение в горизонтально/наклонно-направленном бурении (ГНБ, ННБ) с расширением инженерных скважин, например, методом разбуривания, и в бестраншейном сооружении трубопроводов в грунте, поэтому соответствует критерию «промышленная применимость».The claimed device can be used in horizontal / directional drilling (HDD, HDD) with the expansion of engineering wells, for example, by drilling, and in the trenchless construction of pipelines in the ground, therefore, it meets the criterion of "industrial applicability".

Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены на:The invention is illustrated by drawings, which are presented in:

- фиг. 1 - процесс расширения пилотной скважины путем вращения и вытягивания буровой колонны;- fig. 1 - the process of expanding the pilot well by rotating and pulling the drill string;

- фиг. 2 - конструкция несимметричного расширителя;- fig. 2 - design of an asymmetric expander;

- фиг. 3а - 3с - симметричные расширители, используемые для изготовления несимметричного расширителя;- fig. 3a - 3c - symmetrical expanders used for the manufacture of an asymmetric expander;

- фиг. 4 - схема корректируемого по направлению расширения, позволяющая получить минимальные ошибки при прокладке инженерной скважины.- fig. 4 is a diagram of a directionally corrected expansion, which makes it possible to obtain minimal errors when laying an engineering well.

На фиг. 1a, б схематично показан процесс расширения пилотной скважины путем вращения и вытягивания буровой колонны. Здесь 1 - первая буровая штанга перед расширителем, 2 - несимметричный режущий расширитель, 3 - пенал, где размещается измерительный зонд 4 локационной системы ГНБ. Вертлюг 5 служит для предотвращения вращения оголовка 6 с закрепленным в нем концом затягиваемого в скважину трубопровода 7.In FIG. 1a, b schematically shows the process of expanding a pilot well by rotating and pulling the drill string. Here 1 is the first drill rod in front of the expander, 2 is an asymmetric cutting expander, 3 is a canister where the measuring probe 4 of the HDD location system is located. The swivel 5 serves to prevent the rotation of the head 6 with the end of the pipeline 7 being pulled into the well fixed in it.

Здесь устройство для корректируемого по направлению расширения пилотной скважины включает в себя несимметричный расширитель 2 с присоединенным к нему пеналом 3 для размещения измерительного зонда 4 локационной системы ГНБ. При этом пенал 3 с измерительным зондом 4 установлен продольно, жестко закреплен непосредственно за несимметричным режущим расширителем 2 и соединен с затягиваемым трубопроводом 7 через вертлюг 5. При этом несимметричный режущий расширитель 2 (фиг. 2) изготовлен из половинки расширителя типа «морковка» (фиг. 3а) и полого режущего расширителя (фиг. 3в) для создания неравновесных сдвигающих усилий в поперечном направлении при протяжке буровой колонны. Также он может быть изготовлен и из комбинации половинок расширителей, показанных на фиг. 3с и 3d.Here, the device for directional expansion of the pilot well includes an asymmetric expander 2 with a canister 3 attached to it to accommodate the measuring probe 4 of the HDD location system. At the same time, the canister 3 with the measuring probe 4 is installed longitudinally, rigidly fixed directly behind the asymmetric cutting expander 2 and connected to the tightened pipeline 7 through the swivel 5. In this case, the asymmetric cutting expander 2 (Fig. 2) is made from a half of the "carrot" expander (Fig. 3a) and a hollow cutting reamer (fig. 3c) to create non-equilibrium shear forces in the transverse direction when pulling the drill string. It can also be made from a combination of the dilator halves shown in FIG. 3c and 3d.

Коррекция положения расширителя 2 (риммера) с колонной буровых штанг в пилотной скважине осуществляется за счет неравновесных усилий сжатия корпуса несимметричного расширителя 2 при его кратковременном протягивании при неподвижной буровой колонне (в процессе разбуривания). Коррекция может быть многократной с постоянным контролем положения расширителя 2 показаниям локационной системы ГНБ, использующей сигналы измерительного зонда 4, закрепленного в жестко соединенном с несимметричным расширителем 2 пенале 3. При этом высокая точность определения глубины до зонда, что позволяет избежать ошибки отклонения создаваемой скважины от проекта, достигается использованием решений согласно принадлежащего заявителю патента RU 2717360, G01V 3/12, 25.06.2019 на изобретение «Способ повышения точности измерения глубины положения электронного зонда под землей для локационной системы ГНБ».Correction of the position of expander 2 (rimmer) with a string of drill rods in a pilot well is carried out due to non-equilibrium forces of compression of the body of asymmetric expander 2 during its short-term pulling with a stationary drill string (in the process of drilling out). The correction can be multiple with constant control of the position of the expander 2 to the readings of the HDD location system using the signals of the measuring probe 4 fixed in the canister 3 rigidly connected to the asymmetric expander 2. At the same time, the high accuracy of determining the depth to the probe, which avoids the error of deviation of the created well from the project , is achieved by using solutions according to the applicant's patent RU 2717360, G01V 3/12, 06/25/2019 for the invention "Method for improving the accuracy of measuring the depth of the position of an electronic probe underground for the HDD location system".

На фигуре 4 приведена схема корректируемого по направлению расширения пилотной скважины, позволяющая получить минимальные ошибки при прокладке инженерной скважины.The figure 4 shows a diagram of a pilot well expansion corrected in the direction, which allows to obtain minimal errors when laying an engineering well.

В сравнении с прототипом заявляемое устройство является более надежным в работе.In comparison with the prototype, the proposed device is more reliable in operation.

Claims (1)

Устройство для корректируемого по направлению расширения пилотной скважины, включающее несимметричный расширитель с присоединенным к нему пеналом для размещения измерительного зонда локационной системы горизонтально-направленного бурения, отличающееся тем, что пенал с измерительным зондом установлен продольно, жестко закреплен непосредственно за несимметричным режущим расширителем и соединен с затягиваемым трубопроводом через вертлюг, при этом несимметричный расширитель выполнен в виде комбинации половинок двух симметричных режущих расширителей разного конструктивного исполнения для создания неравновесных сдвигающих усилий в поперечном направлении при протяжке трубопровода.A device for directional expansion of a pilot well, including an asymmetric reamer with a canister attached to it for placing a measuring probe of a horizontal directional drilling locating system, characterized in that the canister with a measuring probe is installed longitudinally, rigidly fixed directly behind the asymmetric cutting reamer and connected to a tightened pipeline through the swivel, while the asymmetric expander is made in the form of a combination of halves of two symmetrical cutting expanders of different designs to create non-equilibrium shear forces in the transverse direction when pulling the pipeline.
RU2022103940A 2022-02-15 Device for directional expansion of a pilot well RU2778870C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2778870C1 true RU2778870C1 (en) 2022-08-26

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168587C2 (en) * 1999-06-01 2001-06-10 Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Method and device for correcting direction of small diameter pipeline laid by driving
US20020066598A1 (en) * 2000-07-12 2002-06-06 Rozendaal Peter C. Steerable directional drilling reamer
US20060269361A1 (en) * 2001-12-20 2006-11-30 Wentworth Steven W Apparatus for on-grade boring
RU85683U1 (en) * 2009-04-13 2009-08-10 Александр Леонидович Наговицын ELECTRONIC PROBE WITH CONTROLLED OPERATION MODE PLACED IN THE HEAD OF THE DRILLING TOOL
RU173105U1 (en) * 2017-05-30 2017-08-11 Общество с ограниченной ответственностью "СЕНСЕ ГНБ" Dielectric drill head for horizontal directional drilling machines
RU176117U1 (en) * 2017-08-31 2018-01-09 Владимир Вадимович Калинин Combined Expander

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2168587C2 (en) * 1999-06-01 2001-06-10 Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) Method and device for correcting direction of small diameter pipeline laid by driving
US20020066598A1 (en) * 2000-07-12 2002-06-06 Rozendaal Peter C. Steerable directional drilling reamer
US20060269361A1 (en) * 2001-12-20 2006-11-30 Wentworth Steven W Apparatus for on-grade boring
RU85683U1 (en) * 2009-04-13 2009-08-10 Александр Леонидович Наговицын ELECTRONIC PROBE WITH CONTROLLED OPERATION MODE PLACED IN THE HEAD OF THE DRILLING TOOL
RU173105U1 (en) * 2017-05-30 2017-08-11 Общество с ограниченной ответственностью "СЕНСЕ ГНБ" Dielectric drill head for horizontal directional drilling machines
RU176117U1 (en) * 2017-08-31 2018-01-09 Владимир Вадимович Калинин Combined Expander

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8813844B2 (en) System and method for drilling lateral boreholes
US8596386B2 (en) System and method for drilling and completing lateral boreholes
US6682264B1 (en) Method of accurate trenchless installation of underground pipe
NO339077B1 (en) Borehole network to connect a first borehole to a second borehole
US9611696B2 (en) Directional drill hammer pullback device
Patel et al. A review on casing while drilling technology for oil and gas production with well control model and economical analysis
BRPI0611197A2 (en) Apparatus and method for directing an open-ended conductive tube into the ground and well bottom assembly
CN105507839A (en) Window milling method for casings of continuous oil pipes
CN101575860A (en) Construction method for embedding inclinometer tube
CN110906577B (en) Method and apparatus for installing geothermal heat exchanger
JP2020098089A5 (en)
RU2778870C1 (en) Device for directional expansion of a pilot well
US3730285A (en) Rock drill bit guide and mast stabilizer
JP6647813B2 (en) Advanced boring method
KR20050040044A (en) Ground boring method using double rock excavation
JP5890566B1 (en) Marked boring rod and boring hole trajectory correction method using this
US7581600B1 (en) Method of forming a trenchless flowline
JP3020286B2 (en) Rotary percussion type ultra-small bore drilling method for gravel layer incorporating hole bending measurement and hole bending correction mechanism
KR102199353B1 (en) Horizontal directional drilling using a plurality of checking holes
JP2005155209A (en) Universal excavator and ground improvement method
US20140027183A1 (en) Method and system for installation of in-ground conduit
KR20180128366A (en) The New Underground Construction Method with Raise Boring Machine.
Nicholas Large Diameter Trenchless Pipeline Construction
GB2482703A (en) Drilling apparatus for enlarging or maintaining a borehole
JPH07116900B2 (en) Modified boring equipment