油氣管道定向鉆穿越技術研究與分析

1、<p>　　油氣管道定向鉆穿越技術研究與分析</p><p>　　摘要：由于定向鉆穿越技術具有施工周期短、不受季節(jié)限制、穿越質量好、不損壞地面構筑物、不影響河流溝渠泄洪、不影響航運、不需要任何加重穩(wěn)管措施、保護自然環(huán)境、工程造價低等諸多優(yōu)點，在工程中的應用越來越廣泛。本文較系統地論述了管道定向鉆穿越技術，介紹了定向鉆的組成、施工程序以及國內部分管道定向鉆工程的施工實例，對穿越過程中的主要問題進行了探討，

2、如穿越位置、穿越地層、穿越管道埋深的確定，入出土點位置的選擇，根據管道定向鉆實際施工經驗，提出了設計過程中應注意的事項。 </p><p>　　關鍵詞：管道 定向鉆 穿越技術 </p><p>　　定向鉆穿越技術經過多年的發(fā)展及工程實踐，其技術水平有了很大提高。定向鉆穿越技術廣泛用于油氣管道穿越江河、溝渠、高速公路、鐵路以及其他不易或不適合淺埋通過的區(qū)域。同時也可用于電（光） 纜、自來水管

3、道等市政工程穿越建構筑物等。在滑坡體的治理、煤層氣的開發(fā)和環(huán)境污染治理等方面也有應用。 </p><p>　　一、定向鉆組成及施工程序 </p><p><b>　　1.定向鉆組成 </b></p><p>　　定向鉆主要由鉆機系統、泥漿系統、控向系統和鉆具等部分組成。 </p><p><b>　　1.1鉆機

4、系統 </b></p><p>　　定向鉆機通常采用機械或液壓驅動鉆桿， 通過鉆桿對孔底的鉆頭施加旋轉扭矩，實現鉆進和回拖作業(yè)。對于定向鉆機而言，旋轉扭矩和回拖力是主要性能參數，也是設計中根據工程規(guī)模大小衡量鉆機穿越能力的主要依據。 </p><p><b>　　1.2泥漿系統 </b></p><p>　　定向鉆施工作業(yè)過程中，

5、泥漿的主要作用是： 冷卻和潤滑鉆頭、軟化地層、輔助破碎地層、調整鉆進方向、攜帶碎屑、穩(wěn)定孔壁、預擴和回拖時潤滑管道。常用的泥漿是膨潤土和水的混合物。目前， 也有使用空氣代替液體泥漿， 稱為“干式鉆進工藝”， 但工程實際中并不多見。 </p><p><b>　　1.3控向系統 </b></p><p>　　控向系統是定向鉆最關鍵的設備之一， 正確選擇和使用控向系統，

6、對施工的成敗和效率有著決定性意義。最常用的控向系統分為無纜式地表定位系統（手持式跟蹤儀器） 和有纜式定向系統。 </p><p><b>　　1.4鉆具 </b></p><p>　　主要包括鉆桿、鉆頭、擴孔器、旋轉接頭（單動接頭） 和卸扣（U 型環(huán)） 等。在施工過程中， 整個定向鉆部分， 分別放置在鉆機場地（入土點場地） 和出土點場地。 </p>&l

7、t;p><b>　　2.施工程序 </b></p><p>　　一般情況下，管道定向鉆穿越施工過程主要分三步：鉆導向孔、預擴孔和管道回拖。導向孔鉆進階段是施工最重要的階段，也是成功與否的關鍵階段，并且還決定著所敷設管道的最終位置。在鉆導向孔時，利用控向系統隨時測量確定鉆頭的位置和鉆進方向，并獲取鉆頭位置的相關數據，將預先設計的基準線與實際軌跡進行比較， 隨時調整鉆進軌跡。 </p

8、><p>　　當回拖的管道直徑較小時（與鉆桿同徑），鉆導向孔結束后，可以直接進行管道回拖作業(yè)。但大多數情況下，導向孔鉆好后，都需要預擴孔?？讖降淖罱K尺寸是管道外徑的1.2 ～1.5倍。在預擴孔作業(yè)中，不同的地質條件，宜采用不同類型的擴孔器， 擴孔器的類型和地質條件直接影響擴孔速度?？讖綌U至符合要求后，將管道從孔洞中回拖至鉆機側，完成管道穿越施工。 </p><p>　　二、管道定向鉆穿越主要問

9、題探討 </p><p>　　1.穿越位置應選擇河流兩岸施工場地良好、交通方便的地段。管道組裝一側場地的寬度一般不小于20 m，長度為穿越管道長度加50 m。回拖管道的直線長度一般不宜小于200 m，如受地形限制可小于上述值， 但曲率半徑應大于1 200 D （D為管道外徑）。 </p><p>　　2.穿越管道中心線與電力線、通訊電纜的垂直距離應大于50 m。 </p>&

10、lt;p>　　3.定向鉆穿越的地層不宜太疏松。適宜的地層有黏土層、亞黏土層、粉砂層、粉土層及中砂層等。在直徑大于100 mm 的礫石層、礫石集結層、卵石層和流砂層中無法施工。如果僅在穿越河流的兩岸有一定厚度的卵石或疏松的砂層時， 可采取套管、固結或開挖等措施通過這些局部地段， 實現整條河段的定向鉆穿越。 </p><p>　　4.定向鉆穿越管徑和長度在滿足輸送工藝條件下， 還取決于定向鉆機的最大推拉力及控向

11、系統能力。有時因兩岸場地的限制， 也可能影響穿越管徑的大小。 </p><p>　　5.在保證定向鉆鉆進過程中不出現泥漿外冒的前提下， 穿越管段的埋深應根據地質條件與沖刷深度確定， 最小埋深應大于設計洪水沖刷線以下6 m。 </p><p>　　6.入、出土點位置的選擇， 應考慮鉆機安放、蓄水池、泥漿池及取水點距離、管段組裝及回拖場地要求等因素。入、出土點場地應平整開闊， 地貌恢復工作量小

12、， 距河岸長度以不增加護岸工程量為宜。有時在河流的穿越位置兩岸沒有理想的場地， 通過采用適當的措施， 可以滿足施工作業(yè)要求。入土端主要考慮鉆機的運輸、安放和固定， 泥漿池的布設以及施工操作方便等因素。出土端主要考慮管道運輸、管道焊接組裝作業(yè)、管道回拖時輔助設施的設置及作業(yè)等因素， 在考慮上述因素的前提下， 力求施工量最小， 投入最省。 </p><p>　　7.導向孔鉆完后， 孔洞的中心線與設計管中心線在水平面和

13、縱斷面上的誤差均不宜超過1%。 </p><p>　　8.在出土端管道組裝完成后， 回拖之前必須進行強度和嚴密性試壓。檢驗和驗收應按標準規(guī)范對管道在水下裸露和溝埋敷設的有關要求進行。 </p><p>　　9.穿越管段兩端的地面， 應根據地基土層的穩(wěn)定性和密實性采取適當措施， 以防止塌陷。 </p><p><b>　　三、幾點認識 </b>&

14、lt;/p><p>　　1.定向鉆管道穿越雖然有很多的成功實例，其技術也日臻成熟，但其客觀和主觀影響因素繁多。同樣條件下，不同時期，不同施工隊伍，都可能會出現不同的結果。實際的操作經驗和技術，對成功穿越具有不容忽視的作用。施工過程中，宜根據實際情況，對相關設計參數進行適當調整，使設計更加符合現場和施工的實際情況。 </p><p>　　2.在成功穿越的工程中， 很多穿越管道的實際入土角和出土角

15、都超出了規(guī)范規(guī)定的范圍，設計時如受工程條件限制，入土角和出土角可以根據實際情況進行適當放大。 </p><p>　　3.設計時應按照GB 50423-2007 《油氣輸送管道穿越工程設計規(guī)范》對穿越管段進行徑向屈曲失穩(wěn)核算。 </p><p>　　4.管道定向鉆穿越工程， 地質條件是重要的制約因素之一， 當地質結構比較復雜或變化較大時， 應加密布置探孔。 </p><p

16、><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 徐繼軍.定向鉆施工工藝在輸氣管道工程中的應用[J].石油規(guī)劃設計. 2009（02）. </p><p>　　[2] 宋建建，張志強，李長春.水平定向鉆天然氣輸氣管線安裝的后勤及技術挑戰(zhàn)[J]. 國外油田工程. 2009（05）. </p><p>　　[3] 孫曉寶，姜偉，解