集成检查和维护的反井钻井方法和相关的钻杆柱设备 |
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| 申请号 | CN201480056499.6 | 申请日 | 2014-08-22 | 公开(公告)号 | CN105874166A | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | 马斯特钻探南非私人有限公司; | 发明人 | B·J·乔达安; | ||||
| 摘要 | 公开了一种反井钻井方法，该方法包括如下步骤：利用反井钻井设备切割提升部，所述反井钻井设备包括表面安装的钻孔单元，包括多个配装到一起的中空 钻杆 的中空的钻杆柱从该钻孔单元向下延伸通过预先钻出的先导孔，且切割提升部的铰刀头配装到所述钻杆柱的端部；停止切割过程；将缆绳通过中空的钻杆柱朝向提升部的底部下降；在所述提升部的底部处将检查装置配装到延伸通过所述中空的钻杆柱的缆绳，所述检查装置包括 控制器 ，以接收由所述检查装置获得的数据；操作所述检查装置，以检查所述铰刀头正切割的地方之下的 侧壁 ；将检查装置获得的数据传输到检查站；以及确定是否需要在侧壁上进行维护。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种反井钻井方法，包括： |
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| 说明书全文 | 集成检查和维护的反井钻井方法和相关的钻杆柱设备技术领域[0001] 本发明涉及反井钻井方法，并尤其涉及在反井钻井过程中使用的集成检查和维护的方法，并涉及用于这样的方法的相关联的钻杆柱。 背景技术[0002] 具有多种反井钻井方法。传统反井钻井开始于垂直向下的先导孔的钻取，该先导孔典型地使用定向钻孔系统钻取。这是利用钻孔单元在表面处钻取的，从该表面，中空的钻杆柱向下延伸，该钻杆柱包括多个配装到一起的钻杆。钻取先导孔的牙轮钻头配装到钻杆柱的最下部钻杆上，且钻杆具有用于高扭矩应用的标准螺纹。 [0003] 钻取的先导孔的切屑典型地在通过钻杆柱的中心引入的水冲洗的辅助下从先导孔中去除。当先导孔突破到低水平时，牙轮钻头被去除并且用包括多个刀具的铰刀头(reamer head)替换。铰刀头被旋转并且朝向表面安装的钻孔单元拉回，以便切割较大的孔，或者通过地面和岩石升高。切屑典型地以不受控的方式通过重力掉落到孔底部的腔室内，在此它们利用装载机去除。 [0004] 直径上达到6m且在长度上达到1000m的提升部，虽然并非不常见，但提出了一定的难度。例如，在提升部的钻孔过程中，来自铰刀头正切割地方之下的侧壁的岩石和泥土(ground)将让路，造成侧壁空腔，由此导致在被钻出的提升部中的不稳定性，并导致危险并有可能威胁生命的结构。典型地，这些不期望的侧壁空腔直到整个提升部已经被完全钻出之后才能探测到。只有在此后，才有可能将加强装置下送到孔内，以添补这些侧壁空腔。但是，这个方法具有多种缺点，如在侧壁的随后加强过程中的安全性问题，这是由于被钻出的提升部的危险结构导致的。另外，这些侧壁空腔趋于随时间变得更大，由此进一步增加与侧壁的加强相关的危险。该扩大的侧壁空腔也需要比在这些空腔被探测后不久(即，在钻孔过程期间)所需要的更多的加强。额外的加强的使用以及相关联的额外时间花费导致不期望的低效率，尤其是在采矿操作过程中。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种能够解决上述缺点的反井钻井方法，并尤其是提供一种在反井钻井期间使用的整体检查和维护方法。 [0006] 根据本发明的第一方面，提供了一种反井钻井方法，该方法包括： [0007] 利用反井钻井设备切割提升部，该反井钻井设备包括表面安装的钻孔单元，包括配装到一起的多个中空钻杆的中空的钻杆柱从该钻孔单元向下延伸通过预先钻取的先导孔，且切割所述提升部的铰刀头配装在钻杆柱的端部处； [0008] 停止切割过程； [0009] 将缆绳通过所述中空的钻杆柱朝向提升部的底部下降； [0010] 在所述提升部的底部处将检查装置配装到延伸通过所述中空的钻杆柱的缆绳，所述检查装置包括控制器，以接收由该检查装置获取的数据； [0011] 操作检查装置以检查铰刀头正切割的地方之下的侧壁； [0012] 将检查装置所获得的数据传输到检查站；以及 [0013] 确定是否需要在侧壁上维护，并且如果需要维护，所述方法还包括： [0014] 从缆绳去除检查装置； [0015] 在所述提升部的底部处将维护装置配装在缆绳上；以及 [0016] 操作维护装置以在侧壁上执行所需的维护。 [0017] 在实施方式中，在维护装置执行维护之后，该方法包括从缆绳去除维护装置并然后或者将检查装置重新配装到缆绳上以检查维护工作，或者在将缆绳通过钻杆升高回去之后，允许反井钻井设备继续切割。 [0018] 在实施方式中，操作检查装置以检查侧壁的步骤包括升高和降低缆绳，和/或通过360度旋转检查装置或者旋转检查装置的至少检查部件，以检查整个侧壁。 [0019] 根据本发明的第二方面，提供了一种中空的钻杆柱设备，该中空的钻杆柱设备能够固定到用于切割提升部的反井钻井设备上，所述反井钻井设备包括表面安装的钻孔单元，中空的钻杆柱从该钻孔单元向下延伸通过预先钻取的先导孔，且切割所述提升部的铰刀头配合到所述钻杆柱的端部，所述钻杆柱设备包括： [0020] 配装到一起的多个中空钻杆； [0021] 能够延伸通过所述多个中空钻杆的缆绳，所述缆绳可连接到检查装置或维护装置，所述检查装置用于检测所述铰刀头正切割的地方之下的侧壁，所述维护装置用于在所述侧壁上执行任何所需的维护。 [0022] 在实施方式中，所述缆绳是简单的提升缆绳，以将所述检查和维护装置机械连接到地面上的致动装置，以按需要升高和降低所述装置。 [0023] 在替代实施方式中，所述缆绳是集成的数据和提升缆绳，不仅将检查和维护装置机械连接到地面上的致动装置以按需要升高和降低所述装置，而且允许数据在所述装置和检查站之间通信。 [0024] 在这个后者的实施方式中，所述集成数据和提升缆绳包括： [0025] 支撑所述装置的支撑缆绳； [0028] 图1示出反井钻井组件的示意性侧视图，其中能够实现本发明的整体检查和维护方法； [0029] 图2示出本发明的整体检查和维护方法的示意性侧视图，其中检查装置已经配装到通过中空的钻杆柱延伸的缆绳上； [0030] 图3示出了本发明的整体检查和维护方法的示意性侧视图，其中维护装置已经配装到通过中空的钻杆柱延伸的缆绳上； [0031] 图4示出图3中所示的装置的详细视图； [0032] 图5示出一旦所需的维护已经被执行，维护装置被下降的示意性侧视图；以及[0033] 图6示出表示根据本发明的进一步实施方式的反井钻井方法的流程图。 具体实施方式[0034] 参照附图，反井钻井设备10包括表面安装的钻孔单元12，包括配装到一起的多个中空钻杆16的中空的钻杆柱14从该钻孔单元12向下延伸通过预先钻出的先导孔18。切割提升部22的铰刀头20配装到钻杆柱14的端部上。 [0035] 从而，如图1所示，反井钻井设备10被示出正切割提升部22，如本领域中已知的。但是，图1进一步示出了支撑在支架26上的检查装置24，以及准备使用但基本上在切割过程中让开的维护装置28。检查装置24用于检查铰刀头20正切割的地方之下的侧壁30，并且维护装置28随后用于在侧壁30上执行任何所需的维护。这些方面将在说明中进一步详细解释。 [0036] 明显地是，缆绳32可以延伸通过中空的钻杆柱，如图2、4和5清楚示出的。缆绳可连接到检查装置24和维护装置28二者。 [0037] 在一个版本中，缆绳32是简单的提升缆绳，以将检查和维护装置24、28机械连接到地面上的致动装置36，以按需要升高和降低装置24、28。 [0038] 可替代地，缆绳32是集成的数据和提升缆绳，不仅将检查和维护装置24、28机械连接到地面上的致动装置36，以按需要升高和降低装置24、28，而且允许数据在装置24、28和检查站(未示出)之间通信。在这个后者的实施方式中，集成的数据和提升缆绳包括支撑装置24、28的支撑缆绳、促进装置24、28和检查站之间的通信的数据网络电缆以及将电力传导到装置24、28的电力传导电缆。 [0039] 在使用中，图1所示的切割过程停止。这可以按照规则的预定时间间隔发生或者基于一些触发事件发生。 [0040] 缆绳32然后下降通过中空的钻杆柱，典型地通过绞盘36或通过任何其他装置，朝向提升部22的底部下降。检查装置24然后配装到缆绳32的底部，并然后利用绞盘36升高到要被检查的提升部22内的区域。如图2中最佳示出的，检查装置24然后被操作，以检查铰刀头20正切割的地方之下的侧壁，以例如定位侧壁30内的空腔40。 [0041] 检查装置24可以包括控制器，以接收由检查装置24获得的数据，且这个数据被传输到典型地定位在地面上(尽管未示出)的检查站。该检查装置24典型地配装有摄像机42，以编辑限定被切割提升部的侧壁30的视频数据，并且配装有灯，以照亮被检查的区域。 [0042] 在实施方式中，提供致动装置，以将检查装置和/或摄像机旋转360度，如图2中圆形箭头44所指示的，以检查提升部22的整个侧壁30。致动装置或者是在检查装置自身上或者在地面上。 [0043] 在检查站的人员然后必须确定是否需要在侧壁上维护。如果需要维护，利用绞盘36，缆绳32被下降到提升部22的底部。此后，检查装置24从缆绳32去除，以使得维护装置28能够配装到缆绳32的端部上，并然后升高到需要维护的区域。如图3和4所示，维护装置28然后操作，以在侧壁上执行所需的维护。在所示的示例中，维护装置28包括水泥衬施加元件 46，用于喷洒或分配水泥衬，以填充侧壁30内的空腔40。显然，可以使用其他维护装置，如筛网施加器(bolters and mesh applicator)。 [0044] 在所示的示例中，维护装置28包括支撑框架48，缆绳32的端部连接到该支撑框架48上，并且包括用于支撑水泥衬施加元件46的承载件臂50。维护装置28典型地也包括控制器、视频摄像机和灯，以将关于正在执行的维护的数据传送到检查站。由此，控制器累积数据并将数据发送到检查站，并且它也从检查站接收用于控制至少承载件臂50的操作指令。 所述承载件臂50典型地可旋转安装到支撑框架48上，以促进在侧壁30的较宽区域上维护。 [0045] 如图5中所示，在所需的维护已经通过维护装置28执行之后，缆绳32被下降回到提升部22的底部，以使得维护装置28能够从缆绳32上拆卸。此后，或者检查装置24重新装配到缆绳32上来检查维护工作，或者在将缆绳32通过钻杆柱14升高回去之后，反井钻井设备10被简单地允许继续切割。 [0046] 现在转到图6，反井钻井方法60包括利用反井钻井设备切割提升部，如方块62所示。如上所述，反井钻井设备包括表面安装的钻孔单元，包括多个配装到一起的中空钻杆的中空的钻杆柱从该钻孔单元向下延伸通过预先钻出的先导孔，且切割所述提升部的铰刀头配装到该钻杆柱的端部。此后，该方法包括停止切割过程，如方块64所示，并然后将检查装置配装到延伸通过所述中空的钻杆柱的缆绳，如方块66所指示的。如上所述，检查装置包括控制器，以接收由检查装置获得的数据。 [0047] 所述方法继续以操作检查装置，以检查在铰刀头正切割的地方之下的侧壁，如方块68所指示的，将检查装置获得的数据传输到检查站，如方块70所指示的，并且确定是否需要在侧壁上维护，如决定方块72所指示的。 [0048] 如果需要维护，方法继续以从缆绳去除检查装置，如方块74所指示的，将维护装置配装到缆绳上，如方块76所指示的，并且操作维护装置，以在侧壁上执行所需的维护，如方块78所指示的。 [0049] 但是，如果不需要维护，该方法继续简单地从缆绳上去除检查装置，升高缆绳，并继续切割，如方块80所指示的。 [0050] 由此，本发明提供了一种有效且成本高效的整体检查和维护反井钻井方法以及相关联的中空的钻杆柱设备。 |
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