[发明专利]一种辅助定向钻穿越钻头抬头的索套装置和方法

说明书

本发明提供了一种辅助定向钻穿越钻头抬头的索套装置和方法。所述索套装置包括绳索和下套工具，下套工具能够将绳索撑张为绳套，并携带绳套切入地面，在切入地面后，钻头能够穿过绳套，下套工具包括加力杆、支撑杆、切土板、第一卡扣件和第二卡扣件，其中，加力杆能够承受并传递切力，切土板与加力杆的一个端头连接，并能承受加力杆传递的切力；支撑杆能够将绳索撑开；第一卡扣件位于加力杆或支撑杆上，并能够固定与其接触的绳索；第二卡扣件位于加力杆或切土板上，并能够固定与其接触的绳索。所述方法包括采用采用上述的索套装置辅助钻头抬头。本发明的有益效果包括：能够很好辅助定向导向钻具在通过极软地层时正常抬头。

技术领域

本发明涉及定向钻穿越施工技术领域，特别地，涉及一种辅助定向钻穿越钻头抬头的索套装置和方法。

背景技术

随着水平定向钻穿越施工技术的逐渐成熟，水平定向钻穿越施工工艺技术的应用范围不断拓宽。面对极软地层，在进行导向孔钻进或推送钻杆时，往往因地层太软，钻头无法抬头出土，从而增加定向钻钻孔长度，同时将增大曲线狗腿度，影响导向孔曲线的平滑度，最终影响管道的安全回拖。

针对定向钻穿越流沙、淤泥等极软地层时，现有技术是采用鸭嘴板式钻头进行快速推进的方式来减小钻具的下沉，但无法消除钻具的下沉，最终导致导向孔曲线出现较大狗腿度。现有技术在钻进通过极软地层时，首先将鸭嘴板式钻头的工具面调整到0度，再减小泥浆泵排量和泥浆压力，然后再增大推力确保钻头快速通过。

现有技术存在的主要问题有：(1)地层过软：无法为导向钻具提供足够的支撑力。(2)钻具过重：导向钻具由于要承受施工过程产生的巨大推拉力和扭矩，钻具必须采用高强度钢制作，从而导致钻具无法减重。因此，在现有的进行导向钻进过程中，有利用泥浆泵向钻头提供水力来克服钻具周围的泥土产生的摩擦力和扭矩；而泥浆压力和排量如果过大，将造成钻具周围泥土的承载力大大降低，钻具无法抬头。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种辅助定向钻穿越钻头抬头的索套装置和方法，以确保定向钻在穿越软土地层时，钻具能够正常抬头钻进出土。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种辅助定向钻穿越钻头抬头的索套装置。

所述索套装置可包括：绳索和下套工具，下套工具能够将绳索撑张为绳套，并携带所述绳套切入地面，在切入地面后，所述钻头能够穿过所述绳套；所述下套工具可包括加力杆、支撑杆、切土板、第一卡扣件和第二卡扣件，其中，所述加力杆能够承受并传递切力；所述切土板与加力杆的一个端头连接，并能够承受加力杆传递的切力；所述支撑杆与加力杆杆身连接并包括至少一个子杆，所述子杆能够将绳索撑开；所述第一卡扣件位于所述加力杆或支撑杆上，并能够固定与其接触的绳索；所述第二卡扣件位于所述加力杆或切土板上，并能够固定与其接触的绳索。

根据本发明基于的一个或多个示例性实施例，所述定向钻穿越钻头的穿越方向可包括水平方向。

根据本发明基于的一个或多个示例性实施例，所述第一卡扣件可包括两个固定挂耳，两个固定挂耳分布于所述加力杆杆身的两侧，所述绳索的两端能够分别穿过两个固定挂耳。

根据本发明基于的一个或多个示例性实施例，所述第二卡扣件可为单向卡扣件，在所述下套工具携带绳套切入地面时，所述第二卡扣件能够将固定与其接触的绳索，在所述下套工具离开地面时，所述第二卡扣件不再固定与其接触的绳索。

根据本发明基于的一个或多个示例性实施例，所述第二卡扣件可具有与所述切力方向相同的开口。

根据本发明基于的一个或多个示例性实施例，沿所述切力方向，所述第一卡扣件可在所述第二卡扣件的上游。

根据本发明基于的一个或多个示例性实施例，在所述下套工具携带绳套切入地面后，第一卡扣件可位于地面之上。