一种定向钻导向孔辅助保护装置的制作方法

1.本实用新型属于定向钻施工技术领域，具体涉及一种定向钻导向孔辅助保护装置。


背景技术：

2.定向钻是工程技术行业的一种管道施工工艺，一般多用于石油、天然气以及一些市政管道建设，由大型的定向钻机进行定位钻孔、扩孔、清孔、管道回拖等过程以后再进行管道施工。长输管道水平定向钻穿越工程施工中如果穿越距离超过1000m后，导向孔施工时很难控制方向。钻杆在出土端承载力松散的地层中，传递扭矩效率会变低，推力很难传至钻头处，致使导向孔钻进速度减缓和难以进行角度调整；如果简单提高钻杆推力，会导致钻杆弯曲变形。故在进行长距离穿越施工时，一般采用“对穿”的方式进行，但是对穿工艺技术复杂且成本高。对穿工艺需要布置抗干扰磁场，需要专门的实时跟踪系统和导向系统，需要投入两台钻机，技术要求高、周期长，且一旦出现对接出现偏差导向施工失败。


技术实现要素：

3.为了降低施工成本、缩短施工周期、突破“对穿”技术的控制，本实用新型的目的是提供一种定向钻导向孔辅助保护装置。本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置，可控制钻杆的弯曲量在最小范围内，减少推力损耗，保证推力传递顺畅，达到合理操控导向孔钻进轨迹曲线的要求。
4.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
5.一方面，一种定向钻导向孔辅助保护装置，包括保护装置连接头、保护套管、保护装置钻头；
6.所述保护装置连接头包括钢管、带母扣的钻杆，所述钢管的一端与带母扣的钻杆连接在一起；所述钢管的另一端与保护套管相连；所述保护套管的另一端与保护装置钻头相连；
7.所述保护装置钻头包括钢管片以及切割刀片，所述钢管片均匀连接在保护套管一端的外侧，切割刀片均匀连接在保护套管前端。
8.优选的，所述保护套管由多节保护套管组成，且每根保护套管的长度视钻机的行程而定，保护套管的数量视导向孔的长度以及钻机的行程而定；
9.具体的，在定向钻导向孔辅助保护装置使用过程中，第一节保护套管前端焊接保护装置钻头，后端与保护装置连接头焊接在一起后，通过钻机进行旋转推进；当第一节保护套管推进完成，完全进入导向孔后，将保护装置连接头和第一节保护套管从焊接连接处切割开，连接保护装置连接头的钻机小车退至钻机最末端，在第一节保护套管切割处、保护装置连接头间焊接第二节保护套管后继续推进；重复以上步骤，直至所有保护套管安装、推进完毕，且第一节保护套管最前端已钻入岩石层中。
10.本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置主要适用于穿越地层为易收缩抱紧钻
杆的粉土层、粉沙层及高含水黏土层、导向孔施工时间较长(10天以上)的施工。该保护装置在使用的过程中，可采用正向扩孔技术和注浆施工技术，理论上可以施工任意长度的导向孔钻进保护装置，并保证施工完成后能够顺利地将保护装置拨出，极大地降低了施工风险和施工成本，节约了施工周期，是一种可利用的先进保护装置和技术。
11.优选的，所述钢管、保护套管取材根据现场实际情况定。
12.进一步优选的，采用无缝或直缝钢管。
13.进一步优选的，所述钢管尺寸为φ355
×
11。管径在dn350左右
14.优选的，所述定向钻导向孔辅助保护装置的长度视钻机的行程而定。
15.优选的，保护装置连接头与保护套管，保护套管与保护装置钻头通过组焊连接；
16.或，钢管与带母扣的钻杆通过组焊连接，组焊的过程中确保两者同心。
17.优选的，钢管与带母扣的钻杆的组焊过程为：带母扣的钻杆伸入钢管内，在钢管的一端与带母扣的钻杆外壁之间焊接挡板进行封堵并将带母扣的钻杆固定，焊接的过程中确保两者同心，进入钢管内部的钻杆外壁通过连接支撑板与钢管内壁焊接固定。
18.优选的，所述挡板为厚钢板，优选的，其厚度为11～13mm，进一步优选为12mm。
19.优选的，所述连接支撑板为厚钢板，优选的，其厚度为11～13mm，进一步优选为12mm。
20.优选的，所述钢管片为一段长度为300-400mm的保护套管，切割平均分为7-9片，优选为8片。
21.进一步优选的，所述钢管片为一段300mm的保护套管，切割平均分成8片，均匀焊接在保护套管一端的外侧，并且在保护套管前端焊接7-9个切割刀片，优选为8个。
22.本实用新型的有益效果为：
23.1、本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置是利用长距离的保护套管(一般套管长度为入土点至水平段的距离)将钻杆与地层隔开，保证钻杆能够将推力有效地传递给钻头，提高扭矩的传输效率。
24.2、在长距离穿越施工过程中，在入土侧造斜段往往会出现钻杆折断现象，采用本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置能保证钻杆的折弯范围，从而保证钻杆在推进过程中的安全。本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置，可控制钻杆的弯曲量在最小范围内，减少推力损耗，保证推力传递顺畅，达到合理操控导向孔钻进轨迹曲线的要求。
25.3、本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置使用过程中采用正向扩孔技术，保证套管与地层之间的环隙空间，杜绝套管被地层“抱死”这一现象的发生，导向孔完成后可以安全快捷地将套管拨出，可循环使用，节约资源。
26.4、本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置的使用，可以代替长距离水平定向穿越施工中的“对穿”技术，提升企业技术影响力和拓展穿越施工市场。
27.5、本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置制作简单，采用市面上常见的无缝钢管或直缝钢管制作，取材简单。
附图说明
28.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限
定。
29.图1为本实用新型实施例1定向钻导向孔辅助保护装置结构示意图；
30.图2为本实用新型图1中b-b截面图；
31.图3为本实用新型图1的a向视图；
32.图4为本实用新型实施例1中使用定向钻导向孔辅助保护装置的施工示意图。
33.其中，1：φ355
×
11直缝管钢管，2：带母扣的钻杆，3：挡板，4：连接支撑板，5：钢管片，6：切割刀片。
具体实施方式
34.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.实施例1
37.一种定向钻导向孔辅助保护装置
38.本实用新型通过改进在此提供一种定向钻导向孔辅助保护装置，本实用新型的技术方案是：
39.一种定向钻导向孔辅助保护装置，包括保护装置连接头、保护套管、保护装置钻头。
40.如图1、2、3所示，保护装置连接头连接头由φ355
×
11直缝管钢管1(约2m)和带母扣的钻杆2(约1m)组焊制成，组焊过程中要保证两者同心。带母扣的钻杆2伸入钢管1内，在钢管1的一端与带母扣的钻杆2外壁之间焊接挡板3(δ＝12mm厚钢板)进行封堵并将带母扣的钻杆2固定，焊接的过程中确保两者同心，进入钢管1内部的钻杆外壁通过8个均匀分布的连接支撑板4(δ＝12mm厚钢板)与钢管1内壁焊接固定。
41.钢管片5的制备方法：将约300mm长的φ355
×
11钢管，切割平均分成8片钢管片5，焊接在第一根保护套管(φ355
×
11钢管)的前端，并在前端焊接8个切割刀片6，8个切割刀片6均匀分布。
42.钢管1的一端与带母扣的钻杆2连接在一起，钢管1的另一端与第一节保护套管相连；第一节保护套管的另一端与保护装置钻头相连。
43.保护套管由多节保护套管组成，且每根保护套管的长度视钻机的行程而定，保护套管的数量视导向孔的长度以及钻机的行程而定；
44.具体的，在定向钻导向孔辅助保护装置使用过程中，第一节保护套管前端焊接保护装置钻头，后端与保护装置连接头焊接在一起后，通过钻机进行旋转推进；当第一节保护套管推进完成，完全进入导向孔后，将保护装置连接头和第一节保护套管从焊接连接处切割开，连接保护装置连接头的钻机小车退至钻机最末端，在第一节保护套管切割处、保护装置连接头间焊接第二节保护套管后继续推进；重复以上步骤，直至所有保护套管安装、推进
完毕，且第一节保护套管最前端已钻入岩石层中。
45.定向钻导向孔辅助保护装置的长度视钻机的行程而定。
46.本实施例定向钻导向孔辅助保护装置的使用方法：
47.根据穿越施工长度确定需要安装的保护套管长度，根据导向孔钻具组合的规格，制作保护装置。
48.施工工艺流程，如图4所示。
49.(1)钻进导向孔。
50.钻进长度为定向钻导向孔辅助保护装置长度的2倍以上，并保证钻头进入硬质地层。保护装置的长度根据地层结构来确定，其长度值应覆盖软质地层。
51.(2)回拖钻杆。
52.回拖钻杆的长度应与定向钻导向孔辅助保护装置的长度一致，此时安装正向扩孔器，进行正向扩孔。
53.(3)正向扩孔。
54.正向扩孔长度与定向钻导向孔辅助保护装置长度一致，扩孔完毕后再回拖，拆掉正向扩孔器。
55.(4)安装保护装置。
56.拆掉正向扩孔器准备安装定向钻导向孔辅助保护装置(此时保护套管采用第一节保护套管，一端带钻头，如图3、4所示)，保护装置的顶进由钻机提供推进和旋转的动力。
57.安装保护装置的具体步骤如下：
58.a.拆除钻机上的液压大钳，将钻机小车退至钻机最末端。
59.b.将焊接有保护装置钻头的第一节保护套管与保护装置连接头组焊。
60.c.焊口焊完冷却后，启动钻机进行旋转推进。旋转推进过程中供应泥浆，保证保护装置顺利进入地层。
61.d.第一节保护套管推进完成后，将保护装置连接头和第一节保护套管从焊接连接处割开，连接保护装置连接头的钻机小车行走退至最末端，在第一节保护套管切割处、保护装置连接头间焊接第二节保护套管后继续推进。
62.e.重复以上步骤，直至所有保护套管安装、推进完毕，且第一节保护套管最前端已钻入岩石层中。
63.(5)保护套管安装完毕后，进行正常的导向钻孔，直至导向钻孔全部施工完毕。
64.(6)正常扩孔。导向钻孔施工完毕后进行正常扩孔，扩孔至第一节保护套管，停止扩孔。
65.(7)拆除保护套管。与推进保护套管步骤相反，将保护装置连接头和保护套管焊接连接完毕后逐根退出，然后进行定向钻其他工序施工。
66.本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置主要适用于穿越地层为易收缩抱紧钻杆的粉土层、粉沙层及高含水黏土层、导向孔施工时间较长(10天以上)的施工。本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置，可控制钻杆的弯曲量在最小范围内，减少推力损耗，保证推力传递顺畅，达到合理操控导向孔钻进轨迹曲线的要求。该保护装置在使用的过程中，采用正向扩孔技术和注浆施工技术，理论上可以施工任意长度的导向孔钻进保护装置，并保证施工完成后能够顺利地将保护装置拨出，极大地降低了施工风险和施工成本，节约了施工
周期，是一种可利用的先进保护装置和技术。本实用新型的定向钻导向孔辅助保护装置的使用，可以代替长距离水平定向穿越施工中的“对穿”技术，提升企业技术影响力和拓展穿越施工市场。
67.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。