Способ проводки коммуникационной скважины и устройство для расширения скважины

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. Технический результат заключается в обеспечении условий для отложения неудаляемых фрагментов в нишах (углублениях) за пределами контура трубопровода в процессе расширения ствола коммуникационной скважины. Способ проводки коммуникационной скважины включает направленное бурение пилотной скважины и образование ствола коммуникационной скважины посредством расширения пилотной скважины. Расширение пилотной скважины осуществляют с желоблением в зоне расположения нижней части стенки ствола 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. При этом устройство снабжено, по меньшей мере, одним скребковым средством, которое имеет несущую часть, выполненную как подвижное звено кинематической цепи соединения тяговых труб с вертлюгом. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

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.

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).

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).

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.

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.

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 скважины

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.

А также за счет того, что желобление осуществляют гидромониторным воздействием на нижнюю часть стенки ствола скважины.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого устройства, заключается в обеспечении реализации заявляемого способа.

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.

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.

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.

В данном определении сущности заявляемого технического решения подразумевается следующее толкование терминов:

желобление - образование желоба (ниши, углубления) посредством локального удаления (выемки) породы,

подвижное звено - деталь или группа деталей, образующая одну жесткую подвижную систему тел,

кинематическая цепь соединения - система соединительных звеньев, связанных между собой кинематическими парами, при этом кинематическая пара суть соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.

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).

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.

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.

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.

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.

Реализация способа и работа устройства осуществляются следующим образом.

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.

1. Способ проводки коммуникационной скважины, включающий направленное бурение пилотной скважины и образование ствола коммуникационной скважины посредством расширения пилотной скважины, отличающийся тем, что упомянутое расширение пилотной скважины осуществляют с желоблением в зоне расположения нижней части стенки ствола скважины.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что желобление осуществляют гидромониторным воздействием на нижнюю часть стенки ствола скважины.

3. 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, отличающееся тем, 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.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, 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.

5. Устройство по одному из пп.3 или 4, отличающееся тем, что скребковое средство выполнено с гидромониторной насадкой, при этом колонна тяговых труб выполнена с гидравлическим каналом для нагнетания жидкости в гидромониторную насадку.