定向鉆技術(shù)在長輸管道施工中的應(yīng)用

張大偉

(承德石油高等專科學(xué)校 建筑工程系，河北 承德 067000)

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定向鉆技術(shù)在長輸管道施工中的應(yīng)用

張大偉

(承德石油高等專科學(xué)校 建筑工程系，河北 承德 067000)

為保障長輸管道在穿越河流時可以快速施工，縮短施工工期，采用定向鉆穿越技術(shù)穿越河流。依據(jù)實際工程過程介紹定向鉆技術(shù)的應(yīng)用過程，闡述實際施工過程中定向鉆的施工工藝，對長輸管線施工中該工藝的應(yīng)用提供了參考。

長輸管線；定向鉆；穿越

為保障國內(nèi)的能源供應(yīng)，到2020年，主干管道里程要達到16萬km以上。在十三五期間長輸管道的建設(shè)將超過4萬km以上。長輸管道在建設(shè)過程中會穿越河流、公路等區(qū)域。為減少施工對環(huán)境帶來的影響，降低對生產(chǎn)生活的干擾，在穿越河流和公路時，采用一種施工周期短、不影響生產(chǎn)生活、保護環(huán)境的施工方法-定向鉆施工技術(shù)。筆者依據(jù)實際工程來介紹定向鉆技術(shù)在長輸管道中的應(yīng)用。

1 工程概況

本工程處于山東省東南部魯蘇交界處沭河，沭河穿越入土角為9°，出土角為6°。管段以弧形的方式穿越河流，其曲率半徑為所用鋼管外徑的1 500倍，穿越管道規(guī)格為Ф611 mm×11.1 mm。定向鉆穿越段水平長度1 272.8 m，實長1 275 m。穿越管線將通過含30%左右圓礫的礫砂層和含少量礫石的粗砂層。河床下管頂最小覆土厚度約為15.6 m。

2 定向鉆施工流程

定向鉆是從石油鉆井的定向井技術(shù)發(fā)展起來的一種管道非開挖施工技術(shù)。本定向鉆施工主要分為三個階段：前期準(zhǔn)備階段、定向鉆作業(yè)階段和后期收尾階段。

3 前期準(zhǔn)備階段

前期準(zhǔn)備階段主要是為鉆機就位準(zhǔn)備必要的場地，為后續(xù)的施工準(zhǔn)備必要的材料。

3.1 測量放線

根據(jù)設(shè)計交底(樁)與施工圖紙放出鉆機場地控制線及設(shè)備擺放位置線，確保鉆機中心線與入土點、出土點成一條直線。

3.2 場地平整

1)泥漿池的開挖和鉆機地錨的準(zhǔn)備?，F(xiàn)場需要挖、砌泥漿池(穿越兩岸各1個)及地錨坑，泥漿池尺寸如圖1所示。泥漿池內(nèi)鋪土工布，池內(nèi)四周用挖掘機壓實，必要時四周用磚堆砌、釘樁，防止泥漿池塌方。

地錨坑中心線在穿越管線中心線上，地錨坑尺寸為7 m×4 m×1.8 m。挖泥漿池及地錨坑時要留出足夠邊坡。

近年來，紅楓家政公司貫徹落實《商務(wù)部關(guān)于加快居民生活服務(wù)業(yè)線上線下融合創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》，創(chuàng)新轉(zhuǎn)變家政服務(wù)供給方式，積極向“互聯(lián)網(wǎng)+”方向快速發(fā)展。2012年在綿陽成功建成“紅楓家政信息化辦公OA系統(tǒng)”，2015年底在成都市順利開建“云尚家美好生活家政服務(wù)智能平臺”。目前，紅楓家政公司已基本實現(xiàn)了家政服務(wù)手段信息化，信息發(fā)布、自助下單、服務(wù)評價、糾紛處理等服務(wù)實現(xiàn)“一站式”在線提供，有效對接了家政服務(wù)的供需雙方，促進了家政服務(wù)線上線下融合發(fā)展，提升了服務(wù)效率和水平。

地錨坑完成后，將地錨箱放入，地錨箱與地錨坑之間用混凝土進行澆筑處理，待混凝土固化后，即可在地錨上進行鉆機的錨固。鉆機地錨的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2)入土點鉆機場地和出土點平面布置。入土點鉆機場地布置圖如圖3所示。

出土點場地布置圖如圖4所示。

3.3 設(shè)備進場、組裝鉆機

將鉆機等設(shè)備運抵施工現(xiàn)場，并將鉆機就位光纜套管穿越的入土點位置，其他相關(guān)設(shè)備如泥漿泵、發(fā)電機等也就位完畢后，進行系統(tǒng)連接、試運轉(zhuǎn)，確保設(shè)備能夠正常工作。

3.4 測量控向參數(shù)、鋪設(shè)線圈

按操作規(guī)程標(biāo)定控向參數(shù)，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，在穿越中心線的不同位置測取，且每個位置至少測四次，進行對比，并做好記錄。

泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素，施工期間，現(xiàn)場工作人員將按照事先準(zhǔn)備好的泥漿配制方案進行配漿，并根據(jù)實際需要配制出符合要求的泥漿。

3.6 鉆機試鉆

開鉆前做好鉆機的安裝和調(diào)試等一切準(zhǔn)備工作，確定系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常、鉆桿和鉆頭清掃完畢，嚴格按照設(shè)計圖紙和施工驗收規(guī)范進行試鉆，鉆進1～2根鉆桿后檢查各部位運行情況，各種參數(shù)正常后按次序鉆進。

4 定向鉆作業(yè)階段

4.1 鉆導(dǎo)向孔

導(dǎo)向孔的鉆進是整個定向鉆施工的關(guān)鍵，涉及到穿越管道的埋設(shè)位置是否符合設(shè)計要求，如圖5所示。在開鉆前仔細分析地質(zhì)資料，確定控向方案，泥漿與司鉆重視每一個環(huán)節(jié)，認真分析各項參數(shù)，互相配合鉆出符合要求的導(dǎo)向孔，鉆導(dǎo)向孔時，隨時對照實際穿越曲線與設(shè)計曲線，確?？叵蚓_，達到出土準(zhǔn)確。

4.2 擴孔和洗孔

本次原油管道穿越的定向鉆穿越管道中采用Φ610 mm規(guī)格的鋼管，且穿越地質(zhì)有普通地層穿越和巖石地層穿越。因此在進行擴孔時，須采用不同的擴孔級數(shù)和鉆具進行施工，如圖6所示。

Φ610 mm外徑的普通地層穿越將采用三次擴孔和一次洗孔，擴孔和洗孔工藝安排如下：第一次擴孔：24″桶式擴孔；第二次擴孔：30″桶式擴孔；第三次擴孔：36″桶式擴孔；洗孔：36″桶式洗孔。

4.3 管道回拖

針對光纜套管的回拖，采用的鉆具組合為：100T回拖萬向節(jié)+5-1/2″鉆桿+硅芯管鋼套管。Φ610 mm 外徑的主管回拖，采用的鉆具組合為：36″桶式擴孔器+250T回拖萬向節(jié)+5-1/2″鉆桿+穿越主管。

4.4 清管、測徑

回拖完成后，對回拖完畢的主管進行測徑和清管。

5 后期收尾階段

施工結(jié)束后，及時進行鉆機場地剩余泥漿的處理，將現(xiàn)場的廢泥漿運至當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門制定的地點進行掩埋。將鉆機、發(fā)電機、泥漿泵等設(shè)備進行拆卸后，撤離出施工現(xiàn)場。使用工程機械，將現(xiàn)場的地形地貌按照施工前原樣進行恢復(fù)。

[1] 莊向仕，徐樹立，張大偉，等.大型原油儲罐基礎(chǔ)防滲膜施工[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2015(4):9-12,17.

[2] 韓彥龍，孫晨曦，王二利．基于ANSYS的空分軸系及其零部件有限元模型研究[J]．承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2014(3)：16-18，27．

[3] 姚寧平,張杰,李喬喬. 煤礦井下近水平定向鉆技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù),2011(10):53-57.

[4] 趙帥. 油氣管道定向鉆穿越技術(shù)[J]. 石油工程建設(shè),2009,35(2):37-40.

Application of Directional Drilling Technology in Long Distance Pipeline Construction

ZHANG Da-wei

(Department of Construction Engineering， Chengde Petroleum College, Chengde 067000， Hebei， China)

Long distance pipeline construction line is long, and needs to cross the river along the way. Directional drilling technology is a reliable construction technology through the river. So excavation of the directional drilling can reduce the disturbance to the ground, protect the environment, and guarantee rapid construction of long distance pipelines.

long-distance pipelines; directional drilling; passing through

2016-09-05

張大偉(1986-)，男，山東威海人，助教，碩士，主要從事程造價、綠色建筑研究，E-mail:zhangdawei@cdpc.edu.cn。

TE973.4

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1008-9446(2017)02-0045-03