定向鉆穿越工程施工方案

1、定向鉆穿越工程施工方案1穿越施工工藝流程定向鉆穿越施工程序如下圖所示:2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進場道路及場地的平整3.1 入土點鉆機作業(yè)、出土點場地及進場便道本次大保高速公路天然氣管道定向鉆穿越中共投入1臺鉆機，各鉆機施工場地要求各異。3.2 地錨坑及排漿池挖、砌泥漿池（穿越兩岸各1個）及地錨坑，泥漿池尺寸如下圖。泥漿池內(nèi)鋪土工布，池內(nèi)四周用用挖掘機壓實，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6nrK4nrK1.8m挖泥漿池及地錨坑時要留出足夠邊坡，泥漿

2、池及地錨坑尺寸如圖所示：20m3m泥漿池深：2.5m14m地錨坑深：1.8m4m6m地錨坑完成后，將地錨放入，用混凝土加固。如下示意圖:擋板3.3 入土點鉆機場地和出土點平面布置示意圖參見附圖一和附圖鉆機場地平面布置圖和出土點場地平面布置圖。4定向鉆施工4.11條河定向鉆穿越工程概況及穿越地層定向鉆穿越：穿越長度110米，管徑PE160主要穿越地層為淤泥質(zhì)土、粘本次穿越工程中擬施工的1條高速公路根據(jù)其穿越的長度，將11條河流穿越任務(wù)共分成三部分，各部分定向鉆穿越施工組織描述如下：第一部分：1200米以上長距離穿越：包括橫門水道穿越（660,1296米）、洪奇瀝水道穿越（762,1272米）、三

3、寶瀝支流穿越（660,1200米）。1）鉆機及配套設(shè)備就位：將鉆機就位主管穿越中心線位置上，鉆機就位完成后，進行系統(tǒng)連接、試運轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作。2）測量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標定控向參數(shù)，為保證數(shù)據(jù)準確，在管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。3）泥漿配制及重復(fù)利用：泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素，穿越主要經(jīng)過地層為泥巖，按泥漿工藝要求及地質(zhì)資料編寫泥漿方案，并根據(jù)實際需要配制出符合要求的泥漿，措施如下：a）水源就近取用河水，用水泵輸送至水罐內(nèi)，在水罐中沉淀、過濾，并對水質(zhì)進行化驗，達到使用要求后配漿。b）按照指定的配比用一級膨潤土加泥漿添加劑，配制性能滿足要求的泥

4、漿。c）回流泥漿的處理：鉆機場地和管線場地各有一個返漿收集池，各有一套回收系統(tǒng)。泥漿通過泥漿池收集，再經(jīng)過回收系統(tǒng)處理后再利用。d）剩余泥漿的處理：與環(huán)衛(wèi)部門協(xié)商，施工剩余泥漿拉運到當?shù)乩盥駡觥?）鉆機試鉆開鉆前做好鉆機的安裝和調(diào)試等一切準備工作，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）鉆導(dǎo)向孔鉆孔期間按照“數(shù)字管道”的要求，建立穿越曲線數(shù)據(jù)庫，采集控向數(shù)據(jù)，如每個測站點的Inc、Az、AwayRight、Elev值。對鉆桿等主要施工器具進行分級管理和使用，用后及時保養(yǎng)和檢修，以防潛在

5、工程事故的發(fā)生，確保施工的安全。導(dǎo)向孔的鉆進是整個定向鉆施工的關(guān)鍵，本鉆導(dǎo)向孔的鉆具組合是：9-1/2牙輪鉆頭+造斜短節(jié)+7無磁鉆鋌+5-1/2鉆桿控向?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要，并直接關(guān)聯(lián)到主管穿越。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，隨時對照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達到出土準確，成孔良好。導(dǎo)向孔施工示意圖5）預(yù)擴孔針對660外徑的橫門水道穿越和三寶瀝支流穿越采用以下三級擴孔，每次預(yù)擴孔都將進行鉆桿和鉆具的倒運及鉆具連接。擴孔級別如下：?第一次擴孔：24桶式擴孔；?第二次擴孔：32桶式擴孔；?

6、第三次擴孔：38桶式擴孔；?洗孔：36桶式洗孔。762外徑的洪奇瀝穿越則采用以下四級擴孔，每次預(yù)擴孔都將進行鉆桿和鉆具的倒運及鉆具連接。擴孔級別如下：?第一次擴孔：24桶式擴孔；?第二次擴孔：32桶式擴孔；?第三次擴孔：38桶式擴孔；?第四次擴孔：44桶式擴孔；?洗孔：42桶式洗孔。擴孔施工示意圖2） 管道回拖針又t660外徑的主管回拖，擬采用的鉆具組合為：36桶式擴孔器+250T回拖萬向節(jié)+6-5/8鉆桿+穿越管線。針又t762外徑的主管回拖，擬采用的鉆具組合為：42桶式擴孔器+300T回拖萬向節(jié)+6-5/8鉆桿+穿越管線。管道回拖優(yōu)先采用注水發(fā)送溝的方式進行發(fā)送，在受地形地勢條件下，則采用

7、滾輪架或者草垛支護的方式進行管道發(fā)送。管道回拖施工示意圖在回拖時進行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成阻力增大，管線回拖前要仔細檢查各連接部位的牢固。3） 清管測徑：回拖完成后，單獨對回拖完畢的管道進行清管測徑。4） 泥漿處理、地貌恢復(fù)：及時進行鉆機場地剩余泥漿的處理和設(shè)備轉(zhuǎn)場，并對地貌進行恢復(fù)。第二部分：500米至900米的中距離穿越：包括三寶瀝水道（660,900米）、盧四頃水道穿越（660,760米）、十二股涌水道穿越（762,690米）。1）鉆機及配套設(shè)備就位：將鉆機就位主管穿越中心線位置上，鉆機就位完成后，進行系統(tǒng)連接、試運轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作。2）測量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標定控向參數(shù)，為保證

8、數(shù)據(jù)準確，在管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。3）泥漿配制及重復(fù)利用：泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素，穿越主要經(jīng)過地層為泥巖，按泥漿工藝要求及地質(zhì)資料編寫泥漿方案，并根據(jù)實際需要配制出符合要求的泥漿，措施如下：a）水源就近取用河水，用水泵輸送至水罐內(nèi)，在水罐中沉淀、過濾，并對水質(zhì)進行化驗，達到使用要求后配漿。b）按照指定的配比用一級膨潤土加泥漿添加劑，配制性能滿足要求的泥漿。c）回流泥漿的處理：鉆機場地和管線場地各有一個返漿收集池，各有一套回收系統(tǒng)。泥漿通過泥漿池收集，再經(jīng)過回收系統(tǒng)處理后再利用。d）剩余泥漿的處理：與環(huán)衛(wèi)部門協(xié)商，施工剩余泥漿拉運到當?shù)乩盥駡?/p>

9、。3）鉆機試鉆開鉆前做好鉆機的安裝和調(diào)試等一切準備工作，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）鉆導(dǎo)向孔鉆孔期間按照“數(shù)字管道”的要求，建立穿越曲線數(shù)據(jù)庫，采集控向數(shù)據(jù)，如每個測站點的Inc、Az、AwayRight、Elev值。對鉆桿等主要施工器具進行分級管理和使用，用后及時保養(yǎng)和檢修，以防潛在工程事故的發(fā)生，確保施工的安全。導(dǎo)向孔的鉆進是整個定向鉆施工的關(guān)鍵，本鉆導(dǎo)向孔的鉆具組合是：9-1/2牙輪鉆頭+造斜短節(jié)+7無磁鉆鋌+5-1/2鉆桿控向?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要，并直接關(guān)聯(lián)到主

10、管穿越。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，隨時對照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達到出土準確，成孔良好。導(dǎo)向孔施工示意圖5)預(yù)擴孔針對660外徑的三寶瀝水道穿越和盧四頃水道穿越采用以下三級擴孔,每次預(yù)擴孔都將進行鉆桿和鉆具的倒運及鉆具連接。擴孔級別如下：?第一次擴孔：24桶式擴孔;?第二次擴孔：32桶式擴孔;?第三次擴孔：38桶式擴孔;?洗孔：36桶式洗孔。762外徑的十二股涌穿越則采用以下四級擴孔，每次預(yù)擴孔都將進行鉆桿和鉆具的倒運及鉆具連接。擴孔級別如下：?第一次擴孔：24桶式擴孔;?第二次擴孔：

11、32桶式擴孔;?第三次擴孔：38桶式擴孔;?第四次擴孔：44桶式擴孔;?洗孔：42桶式洗孔。擴孔施工示意圖5） 管道回拖針又t660外徑的主管回拖，擬采用的鉆具組合為：36桶式擴孔器+250T回拖萬向節(jié)+5-1/2鉆桿+穿越管線。針又t762外徑的主管回拖，擬采用的鉆具組合為：42桶式擴孔器+250T回拖萬向節(jié)+5-1/2鉆桿+穿越管線。管道回拖優(yōu)先采用注水發(fā)送溝的方式進行發(fā)送，在受地形地勢條件下，則采用滾輪架或者草垛支護的方式進行管道發(fā)送。管道回拖施工示意圖在回拖時進行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成阻力增大，管線回拖前要仔細檢查各連接部位的牢固。6） 清管測徑：回拖完成后，單獨對回拖完畢的管道進行

12、清管測徑。7） 泥漿處理、地貌恢復(fù)：及時進行鉆機場地剩余泥漿的處理和設(shè)備轉(zhuǎn)場，并對地貌進行恢復(fù)。第三部分：450米至460米的短距離穿越：包括正涌水道穿越（660,452米）、利生圍水道穿越（660,460米）、陳十頃水道穿越（660,450米）、溫五頃水道穿越（762,450米）以及南陽涔水道穿越（762,450米）。1）鉆機及配套設(shè)備就位：將鉆機就位主管穿越中心線位置上，鉆機就位完成后，進行系統(tǒng)連接、試運轉(zhuǎn)，保證設(shè)備正常工作。2）測量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標定控向參數(shù)，為保證數(shù)據(jù)準確，在管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。3）泥漿配制及重復(fù)利用：泥漿是定向穿越

13、中的關(guān)鍵因素，穿越主要經(jīng)過地層為泥巖，按泥漿工藝要求及地質(zhì)資料編寫泥漿方案，并根據(jù)實際需要配制出符合要求的泥漿，措施如下：a）水源就近取用河水，用水泵輸送至水罐內(nèi)，在水罐中沉淀、過濾，并對水質(zhì)進行化驗，達到使用要求后配漿。b）按照指定的配比用一級膨潤土加泥漿添加劑，配制性能滿足要求的泥漿。c）回流泥漿的處理：鉆機場地和管線場地各有一個返漿收集池，各有一套回收系統(tǒng)。泥漿通過泥漿池收集，再經(jīng)過回收系統(tǒng)處理后再利用。d）剩余泥漿的處理：與環(huán)衛(wèi)部門協(xié)商，施工剩余泥漿拉運到當?shù)乩盥駡觥?）鉆機試鉆開鉆前做好鉆機的安裝和調(diào)試等一切準備工作，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

14、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）鉆導(dǎo)向孔鉆孔期間按照“數(shù)字管道”的要求，建立穿越曲線數(shù)據(jù)庫，采集控向數(shù)據(jù)，如每個測站點的Inc、Az、AwayRight、Elev值。對鉆桿等主要施工器具進行分級管理和使用，用后及時保養(yǎng)和檢修，以防潛在工程事故的發(fā)生，確保施工的安全。導(dǎo)向孔的鉆進是整個定向鉆施工的關(guān)鍵，本鉆導(dǎo)向孔的鉆具組合是：9-1/2牙輪鉆頭+造斜短節(jié)+7無磁鉆鋌+5-1/2鉆桿控向?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要，并直接關(guān)聯(lián)到主管穿越。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

15、孔，鉆導(dǎo)向孔時，隨時對照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達到出土準確，成孔良好。導(dǎo)向孔施工示意圖5）預(yù)擴孔針對660外徑的正涌水道穿越、利生圍水道穿越以及陳十頃水道穿越采用以下三級擴孔，每次預(yù)擴孔都將進行鉆桿和鉆具的倒運及鉆具連接。擴孔級別如下：?第一次擴孔：24桶式擴孔；?第二次擴孔：32桶式擴孔；?第三次擴孔：38桶式擴孔；?洗孔：36桶式洗孔。762外徑的溫五頃水道穿越和南陽涔水道穿越則采用以下四級擴孔，每次預(yù)擴孔都將進行鉆桿和鉆具的倒運及鉆具連接。擴孔級別如下：?第一次擴孔：24桶式擴孔；?第二次擴孔：32桶式擴孔；?第三次擴孔：38桶式擴孔；?第四次擴孔：44桶式擴孔；?洗孔：42桶

16、式洗孔。擴孔施工示意圖6）管道回拖針又t660外徑的主管回拖，擬采用的鉆具組合為：36桶式擴孔器+250T回拖萬向節(jié)+5-1/2鉆桿+穿越管線。針又t762外徑的主管回拖，擬采用的鉆具組合為：42桶式擴孔器+250T回拖萬向節(jié)+5-1/2鉆桿+穿越管線。管道回拖優(yōu)先采用注水發(fā)送溝的方式進行發(fā)送，在受地形地勢條件下，則采用滾輪架或者草垛支護的方式進行管道發(fā)送。管道回拖施工示意圖在回拖時進行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成阻力增大，管線回拖前要仔細檢查各連接部位的牢固。7)清管測徑：回拖完成后，單獨對回拖完畢的管道進行清管測徑。8)泥漿處理、地貌恢復(fù)：及時進行鉆機場地剩余泥漿的處理和設(shè)備轉(zhuǎn)場，并對地貌進行

17、恢復(fù)。5穿越施工難點以及應(yīng)對措施5.1橫門水道施工難點及應(yīng)對措施：本次橫門水道穿越長度長達1296米，且穿越地址中有部分粘土層，因此在穿越過程中會對擴孔和回拖造成較大的難度影響。我公司在進行該工程施工時將采取如下措施：泥漿方面：淤泥質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土在鉆導(dǎo)向孔階段易縮徑，造成鉆桿或管道被粘卡，造成扭矩和拉力的增大，推進困難。對泥漿的要求比較高。因此在泥漿的使用控制上采取如下措施：(1)按照實驗室確定好的泥漿配比用優(yōu)級級膨潤土加上泥漿添加劑，配出合乎要求的泥漿。(2)泥漿在各階段的大致配方為：鉆導(dǎo)向孔：4喻效膨潤土+0.3%insta-visplus+0.2%純堿+0.1%M液寶。泥漿粘度保持在4

18、5s左右，必要時加入適量的重晶石粉來調(diào)節(jié)泥漿的比重，泥漿排量約為0.8立方/分鐘。(3)擴孔階段的泥漿配方大致為：6%t質(zhì)膨潤土+0.3%insta-visplus+0.2%純堿。淤泥地層中泥漿粘度保持在55s左右，淤泥質(zhì)粘土和粉質(zhì)粘土地層中泥漿粘度保持在40s左右，必要時加入適量的重晶石粉來調(diào)節(jié)泥漿的比重，泥漿排量約為1.3立方/分鐘。(4)回拖階段的泥漿配方大致為6煩質(zhì)膨潤土+0.3%insta-visplus+0.2%純堿。泥漿粘度保持在50s左右，必要時加入適量的重晶石粉來調(diào)節(jié)泥漿的比重，泥漿排量約為1.3立方/分鐘。(5)為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時間，增加泥漿儲存罐和

19、泥漿快速水化裝置。(6)由于擴孔距離較長，為保證孔洞內(nèi)泥漿充足，擴孔器前后方600米各安裝一個泥漿短節(jié)。(7)泥漿的回收利用：鉆機場地和管線組裝場地各有一個泥漿收集池，泥漿通過泥漿池收集，再經(jīng)過泥漿回收系統(tǒng)回收再使用。預(yù)擴孔和回拖：擴孔期間，根據(jù)擴孔器在粘土層內(nèi)的司鉆數(shù)據(jù)如拉力、扭矩以及轉(zhuǎn)速等情況，如若遭遇扭矩大進尺慢等難點，則可將擴孔器由桶式擴孔器調(diào)整為飛旋式切割刀和桶式擴孔器組合進行擴孔施工；在擴孔和回拖期間，卡鉆事故的發(fā)生將給穿越的成功帶來很大的風(fēng)險，為此我們充分做好應(yīng)急措施準備，在現(xiàn)場準備大噸位的250噸滑輪組，以備擴孔或回拖卡鉆時進行搶險。針對在回拖過程中可能出現(xiàn)卡滯導(dǎo)致回拖力大幅變

20、大，在出土點預(yù)先安裝滑輪組，以備在出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象時及時將鋼管拽出，經(jīng)洗孔后重新進行回拖作業(yè)；粘土層回拖要一氣完成，中間盡量減小停頓時間，否則孔內(nèi)容易發(fā)生切屑沉積，孔內(nèi)泥漿循環(huán)不通暢，造成粘土抱管現(xiàn)象。一穿越主管解卡方向一滑輪組一/滑輪組安裝使用示意圖我公司曾于2005年在珠海-中山一期天然氣管道工程進行橫門水道的穿越，該穿越長度為990米，管徑660,該工程在施工過程中曾發(fā)生泥包鉆造成擴孔扭矩大的現(xiàn)象，后經(jīng)調(diào)整擴孔器形式和調(diào)整泥漿配方后，成功完成了該條河流的穿越施工。5.2 洪奇瀝水道穿越施工難點及應(yīng)對措施：本次洪奇瀝水道穿越施工管徑為762,長度達1272米，且穿越部分地層為粉細砂，因此在穿越

21、施工中容易產(chǎn)生回拖時砂層抱管現(xiàn)象，針對該施工難點，我公司將采取如下應(yīng)對措施：泥漿配制：使用高效膨潤土進行配漿，在泥漿中通過添加PAC?性能添加劑，提高泥漿的攜帶性和流動性，泥漿的粘度要求為，在導(dǎo)向孔施工階段為70秒至90秒，擴孔和回拖階段的粘度為80秒至100秒。最后在回拖過程中，添加減阻潤滑劑，降低管道在回拖過程中產(chǎn)生的阻力。管道回拖：管道定向鉆施工的最后一環(huán)，回拖作業(yè)的成敗直接決定著整個定向鉆工程的成敗。因此在回拖前作業(yè)如導(dǎo)向孔作業(yè)及擴孔、洗孔作業(yè)僅要求其質(zhì)量和時間的連續(xù)性。在管道回拖時如遇到回拖力增加至超出預(yù)計的最大安全拉力時，可判斷為管道在孔洞中遭遇孔壁坍塌導(dǎo)致抱管現(xiàn)象產(chǎn)生。出現(xiàn)此種情

22、況時，可立即在管尾安裝夯管錘進行錘擊，使管道受到夯管錘的振擊后，擺脫穿越孔洞對其的束縛，從而回拖作業(yè)得以繼續(xù)進行。在國內(nèi)外多次的定向鉆穿越中，使用夯管錘輔助回拖的措施屢屢得以成功。因此該工法是確實有效的解卡方法。夯管錘的使用安裝如下圖所示。穿越主管夯管錘解卡方向夯管錘安裝使用示意圖5.3 回拖時管道入洞在管道回拖時，由于管道管徑和壁厚均比較大，使管道的剛性很高，在回拖時管道入洞階段容易出現(xiàn)管頭部分接觸孔洞上部，導(dǎo)致回拖力大，且容易造成鉆桿斷裂事故。因此在回拖施工時，我公司將在現(xiàn)場采取墊貓背的措施，調(diào)整管道入洞的合理角度，避面由于回拖力大而導(dǎo)致鉆桿斷裂事故的發(fā)生。5.4 穿越過程中泥漿防冒漿措施鑒于本次11條河穿越地質(zhì)大多為淤泥層、