一种水平定向钻穿越冲击回转钻进方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气管道水平定向钻穿越及油气钻采技术领域，尤其涉及一种水平定向钻穿越冲击回转钻进方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前，硬岩地层水平定向钻穿越通常使用旋转切削的单一破岩方式进行钻进，主要利用钻机提供推力，使用螺杆钻具自身提供的扭矩和转速，配合牙轮钻头进行回转钻进。
[0003]但在水平定向钻穿越过程中遇到坚硬的岩层时，由于钻进钻头端钻压较低，钻头前端无法切入岩层，导致钻进效率很低，施工周期长，钻进成本高；同时由于钻头前端无法切入岩层，钻头存在二次磨损，缩短了钻头的寿命。
【发明内容】
[0004]本申请实施例通过提供一种水平定向钻穿越冲击回转钻进方法及系统，应用在硬岩地层水平定向钻穿越导向孔钻进过程中，结合了冲击破岩与旋转切削两种新型钻进方式，通过高频冲击使得岩石裂纹扩展，解决钻头端钻压低的问题，提高了旋转切削的效率。
[0005]一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案:
[0006]一种水平定向钻穿越冲击回转钻进方法，包括:
[0007]将水平定向钻钻机布置到待穿越岩体一侧的预设位置；
[0008]安装泥浆泵、动力站、泥浆罐；其中，所述泥浆罐内存储有泥浆，所述泥浆泵通过管路与所述泥浆罐、以及所述水平定向钻钻机的动力头泥浆管连接，所述动力站与所述泥浆泵连接；
[0009]将钻杆、无磁钻挺、螺杆马达、水平定向钻穿越冲击钻具、以及牙轮钻头依次串联，其中，所述钻杆的后端与所述水平定向钻钻机连接，所述牙轮钻头的前端正对所述待穿越岩体；
[0010]启动所述泥浆泵；其中，在所述泥浆泵启动后，所述泥浆泵将所述泥浆从所述泥浆罐内抽出并注入到所述水平定向钻钻机的动力头泥浆管内，再依次经过所述钻杆、所述无磁钻挺、所述螺杆马达、所述水平定向钻液动冲击钻具、以及所述牙轮钻头作用于所述待穿越岩体；且所述泥浆通过所述螺杆马达带动所述牙轮钻头旋转，以对所述待穿越岩体进行旋转切削，所述泥浆通过所述水平定向钻穿越冲击钻具带动所述牙轮钻头对所述待穿越岩体进行冲击破岩。
[0011]优选地，所述将水平定向钻钻机布置到待穿越岩体一侧的预设位置，包括:
[0012]根据设计穿越曲线深度、以及所述待穿越岩体两侧的参数信息，确定所述水平定向钻钻机到所述待穿越岩体的距离；
[0013]基于所述水平定向钻钻机到所述待穿越岩体的距离，调整所述水平定向钻钻机的位置至所述预设位置，并保持所述水平定向钻钻机的机位放置位平整。
[0014]优选地，所述启动所述泥浆泵之前，还包括:
[0015]在所述待穿越岩体的入口处配置泥浆池，其中，所述泥浆池用于在所述牙轮钻头对所述待穿越岩体进行冲击破岩与旋转切削过程中，收集从所述待穿越岩体的入口流出的泥浆。
[0016]优选地，所述启动所述泥浆泵之前，还包括:
[0017]在所述泥浆池的第一范围内安装泥浆净化系统，其中，所述泥浆净化系统用于将所述泥浆池内的泥浆进行过滤，并将过滤获得的所述泥浆注入到所述泥浆罐内。
[0018]另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案:
[0019]一种水平定向钻穿越冲击回转钻进系统，包括:
[0020]水平定向钻钻机，布置在待穿越岩体一侧；
[0021]钻杆、无磁钻挺、螺杆马达、水平定向钻液动冲击钻具、牙轮钻头；其中，所述钻杆、所述无磁钻挺、所述螺杆马达、所述水平定向钻液动冲击钻具、以及所述牙轮钻头依次串联，所述钻杆的后端与所述水平定向钻钻机连接，所述牙轮钻头的前端正对所述待穿越岩体，所述水平定向钻钻机用于向所述钻杆提供推力、扭矩和转速；
[0022]泥浆罐，用于存储泥浆；
[0023]泥浆泵，通过管路与所述泥浆罐、以及所述水平定向钻钻机的动力头泥浆管连接；其中，在所述泥浆泵启动后，所述泥浆泵将所述泥浆从所述泥浆罐内抽出并注入到所述水平定向钻钻机的动力头泥浆管内，再依次经过所述钻杆、所述无磁钻挺、所述螺杆马达、所述水平定向钻液动冲击钻具、以及所述牙轮钻头作用于所述待穿越岩体；且所述泥浆通过所述螺杆马达带动所述牙轮钻头旋转，以对所述待穿越岩体进行旋转切削，所述泥浆通过所述水平定向钻穿越冲击钻具带动所述牙轮钻头对所述待穿越岩体进行冲击破岩。
[0024]优选地，所述水平定向钻穿越冲击回转钻进系统，还包括:
[0025]动力站，与所述泥浆泵连接，用于向所述泥浆泵提供动力源。
[0026]优选地，所述水平定向钻穿越冲击回转钻进系统，还包括:
[0027]泥浆池，配置在所述待穿越岩体的入口处，用于在所述牙轮钻头对所述待穿越岩体进行冲击破岩与旋转切削过程中，收集从所述待穿越岩体的入口流出的泥浆。
[0028]优选地，所述水平定向钻穿越冲击回转钻进系统，还包括:
[0029]泥浆处理系统，与所述泥浆池和所述泥浆罐连接，用于将所述泥浆池内的泥浆进行过滤，并将过滤后的泥浆注入到所述泥浆罐内。
[0030]优选地，所述水平定向钻穿越冲击回转钻进系统，还包括:
[0031]地锚，固定在地面上，且位于所述水平定向钻钻机与所述待穿越岩体的入口之间，所述钻杆穿过所述地锚，所述地锚用于固定所述钻杆。
[0032]优选地，所述水平定向钻穿越冲击回转钻进系统，还包括:
[0033]控制室，与所述水平定向钻钻机、以及所述泥浆泵连接，用于控制所述水平定向钻钻机输出的推力的大小、扭矩的大小、转速的大小，以及控制所述泥浆泵的泵压大小。
[0034]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
[0035]近年来在大型油气管道穿越工程中，硬岩地层穿越项目不断增长，为了提高钻进效率、缩短工期、降低工程成本和事故，急需对原有钻进工艺进行革新。在本申请实施例中，结合了冲击破岩与旋转切削两种新型钻进方式，通过水平定向钻穿越冲击钻具对岩石进行高频冲击，使得岩石裂纹扩展，提高了旋转切削的效率；同时通过水平定向钻穿越冲击钻具对岩石进行高频冲击，还可以提高钻头(即:牙轮钻头)前端正压力，解决长距离钻进钻头端钻压低的问题，提供了足够的钻压，使得钻头前端能够切入岩层，减少钻头的二次磨损，延长钻头使用寿命；水平定向钻穿越冲击钻具所提供的冲力直接作用于钻头来冲击岩石，可大大提高回转钻进的切削能力，保证钻进岩层的钻进效率，缩短施工周期，降低钻进成本。
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本申请实施例中水平定向钻穿越冲击回转钻进方法的流程图；
[0038]图2为本申请实施例中水平定向钻穿越冲击回转钻进系统的场地平面布置图；
[0039]图3为本申请实施例中水平定向钻穿越冲击回转钻进系统的设备布置效果图；
[0040]标记说明:1-水平定向钻钻机、2-管路、3-泥楽泵、4_动力站、5_钻杆、6_地销、
7-控向室、8-无磁钻挺、9-螺杆马达、10-泥浆罐、11-水平定向钻液动冲击钻具、12-牙轮钻头、13-泥浆池、14-泥浆处理系统。
【具体实施方式】
[0041]本申请实施例通过提供一种水平定向钻穿越冲击回转