[发明专利]水平定向钻管道穿越岩石地层复合式扩孔施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水平定向钻管道穿越岩石地层的施工方法，特别涉及一 种水平定向钻管道穿越岩石地层复合式扩孔施工方法。

背景技术

管道穿越岩石地层的施工，首先从入土点用水平定向穿越钻机打一条向 下倾斜的导向孔，然后拐弯沿水平方向向前，前进过程中也可以根据需要改 变前进角度，当钻杆前端到达出土点附近，再打一条向出土点倾斜的上行导 向孔；导向孔贯通后须进行扩孔，当敷设的管径较大时，扩孔需多次进行， 直至孔径为穿越管径的1.2～1.5倍，最后将穿越管道穿入导向孔中。

传统的扩孔施工方法为：在出土点将扩孔器安装在钻杆端部，由钻机在 入土点的一端旋转钻杆回扩，直至将扩孔器从入土点拖出并卸下，该级别的 扩孔结束；完成一种级别的扩孔后，再装上大一级别的扩孔器继续扩孔贯通， 如此反复，直至完成预扩孔施工。

在岩石地层，特别是长距离高强度岩石地层预扩孔时，扩孔器经过一定 时间的切削岩石，切削性能下降，往往该级别的扩孔尚未完成，扩孔器即已 无法继续进行扩孔施工，只好中止扩孔，将扩孔器向出土点方向退出孔外进 行维修，因扩孔器造价昂贵，一般各级别的扩孔器只备一套，因此必须等损 坏的扩孔器修好后重新装在钻杆上，钻机旋转钻杆继续将此扩孔器拉入孔中， 到达原中止位置后，继续进行该级别的扩孔。

该扩孔施工方法，存在如下缺陷：(1)一套扩孔器无法做到连续扩孔施 工，当扩孔器维修时，钻机处于停机状态，浪费了很多工时；(2)扩孔器修 好后，需从原来已扩好的孔中穿过才能到达原中止位置，从原来已扩好的孔 中穿过为无效行程，不但浪费时间，而且也会造成扩孔器的无端磨损。

发明内容

为解决现有技术中，扩孔器维修时造成施工长时间中断的问题，本发明 提供一种水平定向钻管道穿越岩石地层复合式扩孔施工方法，安全性好，能 够连续进行扩孔施工。

为解决以上技术问题，本发明所提供的一种水平定向钻管道穿越岩石地 层复合式扩孔施工方法，包括如下步骤：(1)根据岩石强度计算出岩石扩孔 器在保证钻具安全的状态下能够有效切削岩层的长度，确定出扩孔器需要检 查维修的扩孔中止点；(2)接着在出土点将扩孔器安装在钻杆前端，由钻机 在入土点的一端旋转钻杆沿导向孔回扩，直至到达扩孔中止点；(3)然后在 扩孔中止点将扩孔器向出土点方向退出孔外进行维修；(4)在小级别扩孔器 维修期间，对导向孔进行大级别嵌套式扩孔，各级别的扩孔中止点落后于上 一级扩孔中止点一段距离，为上一级继续扩孔预留导向段；(5)损坏的扩孔 器修复后，继续进行该级别扩孔；(6)如此反复，直至穿越管道所需孔径贯 通入土点与出土点。

相对于现有技术，本发明的扩孔施工方法，采用不同级别扩孔器相结合 的嵌套式扩孔，在长距离高强度岩石地层扩孔施工中，当小级别扩孔器退出 维修期间，无须等待该扩孔器维修好后再进行同级别扩孔，而是安装上另一 级别扩孔器连续进行扩孔施工，在扩孔器维修期间，钻机不停止工作，提高 了施工效率，事先计算扩孔中止点，将扩孔器的被动维修改为主动维修，降 低了井下事故发生率。

作为本发明的一个具体技术方案，所述嵌套式扩孔的步骤为：(1)将比 一级扩孔器扩孔直径大一级别的二级扩孔器安装在钻杆上，从出土点开始进 行二级扩孔，直至靠近一级扩孔中止点，将二级扩孔器向出土点方向退出孔 外进行维修，二级扩孔中止点落后于一级扩孔中止点一段距离，为一级扩孔 继续进行预留导向段；(2)将扩孔直径更大的三级扩孔器安装在钻杆上，从 出土点开始进行三级扩孔，直至靠近二级扩孔中止点，将三级扩孔器向出土 点方向退出孔外进行维修，三级扩孔中止点落后于二级扩孔中止点一段距离， 为二级扩孔继续进行预留导向段；如此反复递进扩孔；(3)将维修好的一级 扩孔器安装在钻杆上，钻机将其拉至原一级扩孔中止点处，继续进行一级扩 孔直至贯通；(4)将维修好的二级扩孔器安装在钻杆上，钻机将其拉至原二 级扩孔中止点处，继续进行二级扩孔直至贯通；(5)将维修好的三级扩孔器 安装在钻杆上，钻机将其拉至原三级扩孔中止点处，继续进行三级扩孔直至 贯通；如此反复。该嵌套式扩孔方法，将扩孔作业分为两段，先依次完成出 土点至扩孔中止点的各级别扩孔，再依次对扩孔中止点至入土点段进行扩孔， 使各级别扩孔器两次使用的时间间隔很长，为扩孔器维修赢得了更多的时间。