[发明专利]地埋操作、系统、通信及相关装置

说明书

本发明描述了用于对检测到包括钻机和地埋工具在内的系统的有害操作状况启动响应的系统、装置和方法。该响应可以基于井上感测参数以及井下感测参数。有害操作状况涉及交叉孔检测、压裂漏出检测、过大的井下压力、喷嘴堵塞指示和钻柱楔孔检测。通信系统包括允许轻便检测器与钻机之间经由地埋工具进行双向通信的地埋通信链路。可以使用逼近积分值的技术进行地埋工具的深度和/或侧向运动的监测。在自动程序的背景下对基于自动刻槽的钻头力进行了描述。定位器至钻机的遥测的丧失可能触发自动切换到系统内的不同通信路径。

本申请是申请号为2018103295544、申请日为2013年7月19日、发明名称为“地埋操作、系统、通信及相关装置和方法”的专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求2012年7月20日提交的美国临时专利申请No.61/674,248的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。本申请还要求2013年7月19日提交的美国非临时专利申请No.13/946,284和No.13/946,611的优先权，这两个申请的全部内容均以引用的方式并入本文。

技术领域

本申请一般涉及地埋操作，并且更具体地涉及用于以迄今未知的方式进行这种地埋操作的先进系统、装置和方法。

背景技术

通常被称为水平定向钻探(HDD)的技术可以用于在无需挖沟槽的情况下安装公用设施。典型的公用设施安装涉及具有钻柱的钻机的使用，该钻柱的远端或地埋端支撑钻具。钻机通过向钻柱施加推力来迫使钻具穿过地下。在钻柱延伸期间对钻具导向，以形成导孔。在完成导孔后，将钻柱的远端附接在回拉装置上，回拉装置又附接在公用设施的前端上。然后，利用钻柱的回缩将回拉装置和公用设施拉动穿过导孔，以完成安装。在某些情况下，回拉装置可以包括回扩工具，该回扩工具用于扩展公用设施前方的导孔的直径，使得所安装的公用设施可以具有比导孔的初始直径更大的直径。

与沿整个安装路径挖沟槽的现有实践相比，这样的非开挖公用设施安装通常非常适合于发达地区。HDD还被证明在例如河流下方、建筑物下方或一些其它障碍物、人造物或其它物体下方等不能形成沟槽的位置安装公用设施方面是实用的。不幸的是，存在与非开挖公用设施安装相关的一些风险。例如，可能存在与新公用设施的安装的预定路径交叉的预先存在的公用设施。在某些情况下，预先存在的公用设施的位置是已知的，然而，并非总是如此。因此，存在与不慎钻入未知的预先存在的公用设施相关的危险。现有技术包括尝试解决该问题的几种方法，这紧接着将在下文中进行描述。

授权给Staton的美国专利No.5,457,995(在下文中为'995专利)教导了一种方法。Staton尝试使用声学信息结合地震信息来检测钻具是否已经遇到预先存在的公用设施。不幸的是，该技术需要预先存在的公用设施的背景知识以及对预先存在的公用设施的物理接触。至少由于这些原因，该技术不适用于检测与未知的预先存在的公用设施的相遇。应注意的是，该专利简要地描述了监测施加到钻柱且与声学信息和地震信息结合使用的推力。具体而言，'995专利描述了基于推力的增大监测钻机处的液压推力作为据信撞击到公用设施的指示。然而，'995专利同时也承认推力可能不会增大，这取决于形成公用设施的材料，并且在此情况下，也似乎没有提供任何解决方案。申请人进一步认识到，如将在下文中详细描述的那样，钻机处的推力并不一定表示钻具施加至土壤的力。

美国专利No.6,614,354(在下文中为'354专利)描述了现有技术所采取的另一种方法。该专利教导了基于监测声学传感器和外加电流传感器来检测与地埋管线接触的技术。不幸的是，与'995专利一样，为了使用该技术，需要管线存在的背景知识以及物理接触。