Изобретение относится к строительному и горному делу и к трубопроводному транспорту, а именно к способам бестраншейной прокладки нефтяных, газовых и иных трубопроводов под водными преградами и заповедными зонами (реки с высокими и крутыми берегами, пойменные, заливаемые в половодье водами высокоплодородные площади, агроландшафтные с водоемами зоны, сельские населенные пункты, автотрассы и железные дороги с заповедными зонами и т.п.), с расширением и обустройством предварительно пробуренных наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Известен способ бестраншейной прокладки трубопроводов и установка направленного бурения. Согласно способу прокладку трубопровода выполняют с помощью стандартной буровой колонны, которую в процессе бурения наращивают, а осевую нагрузку на забое создают, прикладывая усилия силового агрегата установки к торцу бурового замка внедряемой в грунт секции колонны (RU 2075574 С1, МПК6 E02F 5/18, 20.03.1997).
Технический недостаток подобного способа - ограниченные функциональные возможности: прокладка трубопровода возможна под естественными препятствиями сравнительно небольшой протяженности и неглубоким залеганием; не возможна прокладка трубопровода под пойменными протяженными заповедными зонами, примыкающими к широкой и глубокой реке с крутым берегом.
Известен так же способ бестраншейной прокладки трубопроводов методом направленного бурения пилотной скважины с последующим ее расширением и протаскиванием трубопровода в скважину, при этом для расширения скважины используют тяговую трубу в виде последовательно собираемой бурильной колонны, при этом на другом конце скважины устанавливается тяговое устройство, с помощью которого и посредством бурильных труб протаскивают трубопровод (RU 2189422 С2, МПК7 E02F 5/18, F16L 1/028, 20.09.2002).
Технический недостаток данного способа - ограниченные возможности: прокладка трубопроводов под небольшими и неглубокими водными препятствиями, без высоких и крутых берегов и пойменных зон, под другими малогабаритными объектами.
Техническая задача - расширение возможностей: протяженности и глубины прокладки трубопроводов под различными препятствиями.
Технический результат - повышение экологической безопасности и соблюдение природоохранных требований на значительных расстояниях и глубинах прокладки трубопроводов.
Согласно изобретению в способе бестраншейной прокладки трубопроводов преимущественно под водными преградами и заповедными зонами, включающем проходку методом направленного бурения пилотной скважины с последующим ее расширением, протягивание в скважину тяговой трубы в виде последовательно собираемой колонны бурильных труб, протаскивание трубопровода в расширенную скважину с использованием тягового устройства, расположенного на другом конце скважины, проходку и расширение скважины осуществляют буровой установкой с высокого берега, с формированием устья, путем бурения вертикального участка, затем наклонного участка под скосом берега, горизонтального участка под дном водной преграды и наклонного вверх отрезка, после чего скважину обустраивают обсадными колоннами, внутренний диаметр которых больше диаметра трубопровода, затем, используя обсадные колонны в качестве кондуктора, продолжают проводку расширенной скважины с ее монотонным подъемом, заканчивающимся после пойменной заповедной зоны, при этом расширение скважины выполняют посредством турбобура со ступенчатым долотом, соединенным гибкой связью с тяговым устройством на конце скважины, а протаскивание трубопровода осуществляют с помощью колонны бурильных труб, используя буровую установку и указанное устройство на конце скважины.
Наряду с этим устьевую направляющую трубу укрепляют цементным раствором, а верхний конец обсадной колонны центрируют относительно указанной трубы, и кольцевой зазор между ними на участке 2-3 м заполняют цементным раствором; в местах перегиба обсадные колонны выполняют бочкообразными с внутренним диаметром в 1,2-1,3 раза больше наружного диаметра трубопровода, а на конце обсадной колонны устанавливают наружный конусообразный и внутренний цилиндрический центраторы; при бурении пилотной скважины на последнем - после обсадных колонн - участке в колонну бурильных труб помещают гибкую связь, которую после завершения бурения соединяют с тяговым устройством на конце скважины; перед протаскиванием трубопровод снабжают катками; конец трубопровода, обращенный к концу скважины, снабжают съемным коническим наконечником; на вертикальном участке обсадной колонны выполняют одностороннее, направленное от водной преграды эллиптическое окно, куда закрепляют фигурную - выпуклостью вверх - трубу, сквозь которую протаскивают соответствующий отрезок трубопровода, соединяя его с линейной частью трубопровода; протаскивание трубопровода совмещают с его сваркой на поверхности с помощью внутреннего центратора и последующих контроля сварных соединений, изоляции мест сварки и гидравлических испытаний.
На фиг.1 схематически изображен общий вид (в разрезе) проложенного бестраншейным способом трубопровода под водной преградой и пойменной заповедной зоной; на фиг.2, 3, 4 - выноски I, II и III из фиг.1 соответственно; на фиг.5 - схема расширения пилотной скважины и протаскивания бурильной колонны с долотом; на фиг.6 - схема протаскивания трубопровода на участке скважины без обсадной колонны; на фиг.7 - разрез А-А на фиг.6.
Способ бестраншейной прокладки трубопроводов преимущественно под водными преградами и заповедными зонами реализуют следующим образом.
В качестве типового примера покажем высокий и относительно крутой берег 1 (фиг.1), водную преграду - реку 2 (показана в сечении) и противоположный пологий берег 3 - пойменную заповедную зону, переходящую в обычную, не доступную половодью, местность 4. Для бестраншейной прокладки нефтяного или газового трубопровода большого диаметра (или пары трубопроводов) под водной преградой и заповедной зоной осуществляют проходку и расширение скважин или двух параллельных скважин. Для этого на высоком берегу 1 устанавливают обычную (предназначенную для бурения нефтегазовых скважин) буровую установку 5, а на противоположном берегу - за пределами пойменной заповедной зоны 3 (на местности 4) - тяговое устройство 6. Расстояние между установкой 5 и устройством 6 может достигать 10-12 км. Проходку скважины начинают с формирования устья 7 и последующего бурения вертикального участка, который посредством криволинейного переходного участка 8 плавно переходит в наклонный участок 9 под скосом крутого берега. Продолжением наклонного участка 9 является переходный криволинейный участок 11 под дном водной преграды 2, а также наклонный вверх отрезок 12. Пробуренную пилотную скважину на участках 7-12 расширяют с помощью турбобура и специального долота (будет показано ниже) и обустраивают обсадными трубами (колоннами). Внутренний диаметр обсадных колонн больше диаметра трубопровода.
После этого, используя обсадные колонны в качестве кондуктора, продолжают проводку пилотной скважины, причем в колонну бурильных труб размещают гибкую связь, которую после завершения бурения соединяют с тяговым устройством 6 на конце скважины. Затем производят расширение скважины 13: ответвление 14 расширенной скважины плавно приподнимают и заводят в тяговое устройство 6, а конец 15 скважины является продолжением монотонно возвышающейся скважины 13 и началом линейной части трубопровода (на фиг.1 показан трубопровод в скважине). Устье 7 на вертикальном участке обсадных колонн (фиг.2) укрепляют. Для этого до установки обсадной колонны производят забуривание направления большего диаметра, куда сажают и укрепляют цементным раствором устьевую направляющую колонну 16, через которую пропускают обсадную колонну 17. Кольцевой зазор между направляющей 16 и обсадной 17 колоннами на участке 2-3 м заполняют цементным раствором, фиксируя таким образом обсадную колонну 17 относительно устья 7. По мере спуска обсадной колонны с помощью буровой установки 5 выполняют сварку стыков, герметичность сварных соединений на колонне не обязательна, поскольку колонна 17 несет функции удлиненного кондуктора, направляющей и ложе для трубопровода 18 в скважине сложного направления на участках 7-12 (фиг.1). На вертикальном участке обсадной колонны 17 заблаговременно выполняют одностороннее, направленное от водной преграды, эллиптическое окно, куда закрепляют фигурную - выпуклостью вверх - трубу 19 (фиг.2), сквозь которую протаскивают соответствующий участок трубопровода, соединяя его с линейной частью трубопровода 20. В местах перегиба 8 и 10 (фиг.1) обсадные колонны 21 выполняют бочкообразными (фиг.3) с внутренним диаметром в 1,2-1,3 раза больше наружного диаметра трубопровода 18. Диаметр расширенной скважины 22 (фиг.4) превышает диаметр обсадной колонны 17 для упрощения операций по ее протаскиванию. Этому служат и установленный на конце обсадной колонны наружный конусообразный центратор 23. На этом конце устанавливают и внутренний цилиндрический центратор 24 для центрирования трубопровода относительно обсадной колонны. После несколько наклонного вверх отрезка 7 расширенной скважины (фиг.1) обсадные колонны не монтируют, а диаметр расширенной скважины 25 уменьшают (фиг.4). Ее диаметр выполняют равным или несколько меньшим внутреннему диаметру цилиндрического центратора 24.
На удаленном участке 13 (фиг.1) расширение монотонно поднимающейся и протяженной скважины затруднено средствами буровой установки 5 - гравитационные силы не способствуют этому. Расширение пилотной скважины 26 осуществляют турбобуром со ступенчатым долотом 27, турбобур соединяют с бурильной колонной 28, а долото - с указанной гибкой связью 29. Расширение скважины производят (за одну проходку) сначала на один диаметр, затем на требуемый диаметр, превышающий наружный диаметр обсадной колонны (скважина 22, фиг.4 - на участке 7-12, фиг.1) или превышающий диаметр трубопровода (скважина 25, фиг.4 и 5 - на участке 13 и 14, фиг.1). В процессе расширения скважины 22 или 25 производят наращивание известным способом бурильной колонны и наматывание на барабан тягового устройства 6 гибкой связи 29. Последнее обстоятельство способствует принудительному проходу ступенчатого долота 27 и его ориентации относительно пилотной скважины 26. Протаскивание и закрепление на участке 7 обсадных колонн 17 обеспечивает буровая установка 5 (фиг.1) и гравитационные силы, процесс сопровождается сваркой подготовленных плетей из труб. Обсадные колонны необходимы для формирования устья и, следовательно, стабилизации технологических процессов проводки и обустройства скважины; предотвращения обрушения породы и направления при протаскивании трубопровода в скважине сложной конфигурации на участках 7-12.
Для протаскивания трубопровода 18 (фиг.2, 3 и 6) его конец снабжают съемным коническим наконечником 30 (фиг.6), который предназначается для предотвращения «зарывания» трубопровода в стенки необустроенной скважины на участке 13 (фиг.1) и для исключения заклинивания в неизбежных выступах и подтеках металла после сварки внутри обсадных колонн 17 (фиг.2 и 3). Посредством наконечника 30 трубопровод 18 соединяют с бурильной колонной 28 (фиг.6). На цилиндрической части наконечника 30 закрепляют обрезиненные катки 31 (фиг.7), которые снижают сопротивление перемещения конца трубопровода 18 внутри обсадной колонны 17 (фиг.4) и центрируют трубопровод относительно необустроенной скважины 25 (фиг.6 и 7). Основным тяговым элементом трубопровода 18 является бурильная колонна 28 (фиг.6), соединенная с тяговым устройством 6 (фиг.1). На вертикальном 7, переходном 8 и наклонном 9 участках скважины, обустроенной обсадными колоннами, протаскиванию трубопровода способствует буровая установка 5 и гравитационные силы. Протаскивание трубопровода 18 (фиг.6) сопровождается постоянной разборкой (отсоединением плетей) бурильной колонны 28 и совмещается с наращиванием трубопровода 18 на поверхности посредством приварки подготовленных плетей с помощью внутреннего извлекаемого центратора и последующего контроля сварных соединений, изоляции мест сварки и гидравлических испытаний. Последней приваривают изогнутое колено трубопровода (после протаскивания его основной части), переходящее в линейную часть трубопровода 20 (фиг.2). На противоположном конце протащенного трубопровода ответвление 14 (фиг.1) отрезают, одновременно с этим удаляют наконечник 30 с катками 31 (фиг.6 и 7). Линейную часть трубопровода 15 (фиг 1) приваривают к концу протащенного и обрезанного трубопровода 18. Операции по закрытию концов трубопровода и начала линейных частей 15 и 20 производят известным образом. Буровую установку 5 и тяговое устройство 6, как правило, не демонтируют по причине возможного использования для профилактики и ремонта трубопровода, а также для прокладки параллельной нитки трубопровода, бронированного кабеля и т.п.
Предложенный способ обеспечивает в конечном итоге существенное расширение возможностей: протяженности и глубины прокладки трубопроводов под различными препятствиями и преградами, при этом достигается повышение экологической безопасности и соблюдение современных природоохранных требований на значительных расстояниях и глубинах прокладки трубопроводов.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ | 2012 |
|
RU2526474C2 |
СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ | 2000 |
|
RU2189422C2 |
СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОДЗЕМНОГО ПЕРЕХОДА В ГРУНТАХ С ЧЕРЕДОВАНИЕМ УСТОЙЧИВЫХ И ОБРУШАЮЩИХСЯ УЧАСТКОВ | 2018 |
|
RU2691043C1 |
Способ протаскивания трубопровода в горизонтальной скважине | 2019 |
|
RU2734198C1 |
СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ И УСТАНОВКА НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ | 1996 |
|
RU2075574C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСШИРЕНИЯ ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ | 2004 |
|
RU2272885C1 |
Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов | 1983 |
|
SU1159989A1 |
УСТАНОВКА НАКЛОННОГО БУРЕНИЯ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ | 1999 |
|
RU2189427C2 |
СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ СКВАЖИН С ОТДАЛЕННЫМ ЗАБОЕМ | 2006 |
|
RU2295024C1 |
Устройство для расширения пилотной скважины и протаскивания в ней трубопровода | 1983 |
|
SU1142602A1 |
Изобретение относится к строительному и горному делу и может быть использовано при бестраншейной прокладке трубопроводов большой протяженности. Способ включает проходку методом направленного бурения пилотной скважины с последующим ее расширением, протягивание в скважину тяговой трубы в виде последовательно собираемой колонны бурильных труб, протаскивание трубопровода в расширенную скважину с использованием тягового устройства 6, расположенного на другом конце скважины. Проходку и расширение скважины осуществляют буровой установкой 5 с высокого берега 1, с формированием устья 7, путем бурения вертикального и наклонного 9 участков, затем горизонтального участка под дном водной преграды 2, после чего скважину обустраивают обсадными колоннами. Используя обсадные колонны в качестве кондуктора, продолжают проводку расширенной скважины с ее монотонным подъемом, заканчивающимся после пойменной заповедной зоны. Расширение скважины выполняют посредством турбобура со ступенчатым долотом, соединенным гибкой связью с указанным тяговым устройством 6. Протаскивание трубопровода осуществляют с помощью колонны бурильных труб, используя буровую установку 5 и тяговое устройство 6. Обеспечивает расширение возможностей - протяженности и глубины прокладки трубопроводов под различными препятствиями. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.
СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ | 2000 |
|
RU2189422C2 |
Способ прокладки трубопровода под препятствием | 1976 |
|
SU621325A3 |
Способ проходки скважин | 1980 |
|
SU941496A1 |
Способ бестраншейной прокладки трубопровода | 1985 |
|
SU1276769A1 |
СПОСОБ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ И УСТАНОВКА НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ | 1996 |
|
RU2075574C1 |
СПОСОБ ПРОВОДКИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ | 1999 |
|
RU2159318C1 |
Быстродействующий клапан | 1988 |
|
SU1521974A1 |
US 3635036 A, 18.01.1972 | |||
US 4401170 A, 30.08.1983 | |||
КУКИН Ю.С | |||
и др | |||
Сооружение переходов трубопроводов через естественные и искусственные преграды бестраншейным способом | |||
Обзор, информ | |||
Сер | |||
«Нефтепромысловое дело» | |||
- М.: ВНИИОЭНГ, 1989. |
Авторы
Даты
2008-08-10—Публикация
2007-01-18—Подача