ШТАНГА ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

Полезная модель относится к буровому инструменту для направленного бурения и может быть использована для прокладки коммуникаций под магистралями, реками и т.п., а также для бурения искривленных ответвлений стволов скважин с использованием отклоняющих устройств. Направленное бурение - технология бестраншейной прокладки трубопроводов, представляющая собой сверление небольшого направляющего отверстия с использованием технологии слежения и управления сверлом с поверхности.
Сущность метода состоит в использовании специальных буровых станков (буров, штанг), которые осуществляют предварительное (пилотное) бурение по заранее рассчитанной траектории с последующим расширением скважины и протаскиванием в образовавшуюся полость трубопроводов.
При необходимости изменение направления бурения достигается с помощью определенной конструкции буровой головки.
Направляющая скважина располагается от поверхности земли под углом 8°-20° и, достигнув необходимой глубины, переходит в горизонтальное положение. Обычно применяется сверление скважин с постепенным изгибанием или почти прямым выравниванием, чтобы свести к нулю трение и не допускать выхода за пределы допустимого прогиба соединения и допустимого радиуса кривизны трубы. Это уменьшает возможность «подвешивания» трубопровода или его повреждения.
Из уровня техники известны буровые штанги, которые свинчивают в штанговую колонну, передающую возвратно-поступательное и/или вращательное движение от точки подвеса штанги поверхностного привода к буровой коронке. Такая штанга может представлять собой металлический полый стержень круглого сечения, на концах которого имеются замковые элементы (см., например, ГОСТ Р 51161-2002 «Штанги насосные, устьевые штоки и муфты к ним. Технические условия», Госстандарт, М, 2002,, рис.3, табл.1). Такие штанги из-за своей большой кольцевой жесткости, характеризуемой отношением внутреннего диаметра к наружному, не могут быть использованы в процессах направленного бурения при прокладке скважин с радиусом изгибания менее 100 м.
Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является Буровая штанга по заявке WO 2004/029403, содержащая металлическую трубу и приваренные замки, концы трубы выполнены с внутренней высадкой, кольцевая жесткость штанги снижена за счет того, что расстояние между сварными швами, повышающими жесткость, принято не менее 1 метра.
Недостатком такой штанги является неопределенность соотношения внутреннего и наружного диаметров трубы в сечениях, расположенных между сварными швами, от которого зависит кольцевая жесткость штанги в целом, определяющая минимальный радиус гиба штанги.
Задачей заявляемой полезной модели является создание бурильной штанги, состоящей из металлической трубы с внутренней высадкой и приваренными замками, тело которой в сечениях между сварными швами имеет такое соотношение внутреннего и наружного диаметров, которое придает бурильной штанге кольцевую жесткость, позволяющую изгибать трубу с минимальным радиусом 33 метра.
Собственными исследованиями Заявителя установлено, что оптимальным соотношением внутреннего и наружного диаметров для металлической трубы с внутренней высадкой и приваренными на расстоянии не менее 1 метра замками является величина 0,767. Именно такие параметры обеспечивают получение бурильной штанги для направленного бурения с минимальным радиусом гиба 33 метра. Между тем металлические бурильные штанги с известным соотношением внутреннего и наружного диаметров трубы с внутренней высадкой в сечениях, расположенных между сварными швами, имеют этот параметр, отличающийся от заявляемого (см. таблицу, фиг.2), что свидетельствует о новизне предлагаемой полезной модели.
На фиг.1 показано продольное сечение заявляемой штанги, на фиг.2 приведена таблица известных бурильных штанг, на фиг.3 - схема использования полезной модели в направленном бурении.
Штанга для направленного бурения включает в себя металлическую трубу 1 с внутренней высадкой по торцам, к которой приварены замковые детали: муфта 2 и ниппель 3. Расстояние между сварными швами L превышает 1 метр. Расстояние между участками высадки превышает расстояние между сварными швами. Отношение внутреннего диаметра трубы d к наружному диаметру D в сечениях постоянной толщины (между участками высадки) составляет 0,767. Пример конкретного выполнения - Штанга бурильная ТБ 11.01. Наружный диаметр трубы D=60 мм, толщина стенки трубы между участками высадки 7 мм, таким образом, внутренний диаметр d=46 мм, а соотношение диаметров составляет 0,767.
Полезную модель можно использовать следующим образом (см. схему, фиг.3). При прокладке трубопроводов под дорогами и другими препятствиями с использованием закрытого способа производства работ - горизонтального бурения прикрепляют на передний замковый элемент штанги 4 буровую коронку 5 и отклоняющий элемент (не показан). На другом конце с помощью второго замкового элемента прикрепляют привод вращения и подачи 6. Всю колонну приводят во вращение и под заданным углом начинают бурение, в ходе которого с помощью отклоняющего элемента изгибают траекторию бурения, выдерживая радиус R. После прохода первой трубы снимают привод, промывают через внутренний канал буровой колонны скважину, устанавливают с помощью замковых элементов на первую штангу последующую и привод, продолжают таким образом бурение до выхода бурильной колонны на поверхность за препятствием.
Такая буровая штанга, имеющая отношение внутреннего диаметра к наружному 0,767, позволяет бурить скважины с минимальным радиусом 33 метра.