定向钻穿越工程施工方案中石油管道局Word文件下载.docx
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400m长4m宽
2
三宝沥
HK150C
55×
55m，需对入土点多处的鱼塘进行抽水约5000m3，清淤2000m3，对场地进行碎石土铺垫约6000m3
需修建入土点进场便道约400m，铺垫碎石土约900m3，并在便道下放置4排总长约120米水泥涵管供水流通过
200m铺垫厚度40cm
3
洪奇沥
70m
200m长4m宽
4
正涌
55m×
55m
500m长4m宽
5
利生围水道
HDR-220
60m×
60m
6
三宝沥支流
DD-625
300m长4m宽
600m长4m宽
7
卢四顷水道
DD-330
800m长4m宽
8
陈十顷水道
HK100C
9
温五顷水道
10
十二股涌
11
南洋滘
表1各河流穿越施工场地及进场道路施工表
3.2地锚坑及排浆池
挖、砌泥浆池〔穿越两岸各1个〕及地锚坑，泥浆池尺寸如以下图。
泥浆池内铺土工布，池内四周用用挖掘机压实，必要时四周用砖堆砌、钉桩，防止泥浆池塌方。
地锚坑中心线在穿越管线中心线上，地锚坑尺寸为6m×
4m×
1.8m。
挖泥浆池及地锚坑时要留出足够边坡，泥浆池及地锚坑尺寸如下图：
地锚坑完成后，将地锚放入，用混凝土加固。
如下示意图：
3.3入土点钻机场地和出土点平面布置示意图
参见附图一和附图二钻机场地平面布置图和出土点场地平面布置图。
4定向钻施工
4.11条河定向钻穿越工程概况及穿越地层
横门水道〔改线〕定向钻穿越：
穿越长度1296米，管径Φ660，要紧穿越地层为污泥质土、粘土。
三宝沥水道〔改线〕定向钻穿越：
穿越长度900米，管径Φ660，要紧穿越地层为污泥、污泥质粉质粘土。
洪奇沥水道定向钻穿越：
穿越长度1272米，管径Φ762，要紧穿越地层为污泥质粘土、粉细砂、污泥质粉质粘土。
正涌水道定向钻穿越：
穿越长度452米，管径Φ660，要紧穿越地层为污泥、粘土层。
利生围水道定向钻穿越：
穿越长度460米，管径Φ660，要紧穿越地层为污泥质土、粘土。
三宝沥支流定向钻穿越：
穿越长度1200米，管径Φ660，要紧穿越地层为污泥质土。
卢四顷水道定向钻穿越：
穿越长度760米，管径Φ660，要紧穿越地层为污泥质土。
陈十顷水道定向钻穿越：
穿越长度450米，管径Φ660，要紧穿越地层为污泥质土。
温五顷水道定向钻穿越：
穿越长度450米，管径Φ762，要紧穿越地层为污泥质土。
十二股涌定向钻穿越：
穿越长度690米，管径Φ762，要紧穿越地层为污泥质土。
南洋滘水道定向钻穿越长度450米，管径Φ762，要紧穿越地层为污泥质土。
4.2要紧施工钻机安排
穿越规格
定向钻穿越长度
拟投入施工钻机
Φ660×
14.3
1296
三宝沥水道
900
洪奇沥水道
Φ762×
19.1
1272
正涌水道
452
460
1200
760
450
690
南洋滘水道
本次穿越工程中拟施工的11条河依照其穿越的长度，将11条河流穿越任务共分成三部分，各部分定向钻穿越施工组织描述如下：
第一部分：
1200米以上长距离穿越：
包括横门水道穿越〔Φ660，1296米〕、洪奇沥水道穿越〔Φ762，1272米〕、三宝沥支流穿越〔Φ660，1200米〕。
1）钻机及配套设备就位:
将钻机就位主管穿越中心线位置上，钻机就位完成后，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。
2）测量控向参数:
按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在管中心线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录。
3）泥浆配制及重复利用:
泥浆是定向穿越中的关键因素，穿越要紧通过地层为泥岩，按泥浆工艺要求及地质资料编写泥浆方案，并依照实际需要配制出符合要求的泥浆，措施如下：
a）水源就近取用河水，用水泵输送至水罐内，在水罐中沉淀、过滤，并对水质进行化验，达到使用要求后配浆。
b）按照指定的配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配制性能满足要求的泥浆。
c）回流泥浆的处理：
钻机场地和管线场地各有一个返浆收集池，各有一套回收系统。
泥浆通过泥浆池收集，再通过回收系统处理后再利用。
d）剩余泥浆的处理：
与环卫部门协商，施工剩余泥浆拉运到当地垃圾填埋场。
3）钻机试钻
开钻前做好钻机的安装和调试等一切预备工作，确定系统运转正常、钻杆和钻头清扫完毕，严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，钻进1-2根钻杆后检查各部位运行情形，各种参数正常后按次序钻进。
4）钻导向孔
钻孔期间按照〝数字管道〞的要求，建立穿越曲线数据库，采集控向数据，如每个测站点的Inc、Az、Away、Right、Elev值。
对钻杆等要紧施工器具进行分级治理和使用，用后及时保养和检修，以防潜在工程事故的发生，确保施工的安全。
导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，本钻导向孔的钻具组合是：
9-1/2″牙轮钻头+造斜短节+7″无磁钻铤+5-1/2″钻杆
控向对穿越精度及工程成功至关重要，并直截了当关联到主管穿越。
在开钻前认真分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻重视每一个环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔时，随时对比地质资料及外表参数分析成孔情形，达到出土准确，成孔良好。
导向孔施工示意图
5）预扩孔
针对Φ660外径的横门水道穿越和三宝沥支流穿越采纳以下三级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。
扩孔级别如下：
Ø
第一次扩孔：
24″桶式扩孔；
第二次扩孔：
32″桶式扩孔；
第三次扩孔：
38″桶式扩孔；
洗孔:
36″桶式洗孔。
Φ762外径的洪奇沥穿越那么采纳以下四级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。
第四次扩孔：
44″桶式扩孔；
42″桶式洗孔。
扩孔施工示意图
2）管道回拖
针对Φ660外径的主管回拖，拟采纳的钻具组合为：
36″桶式扩孔器+250T回拖万向节+6-5/8钻杆+穿越管线。
针对Φ762外径的主管回拖，拟采纳的钻具组合为：
42″桶式扩孔器+300T回拖万向节+6-5/8钻杆+穿越管线。
管道回拖优先采纳注水发送沟的方式进行发送，在受地势地势条件下，那么采纳滚轮架或者草垛支护的方式进行管道发送。
管道回拖施工示意图
在回拖时进行连续作业，幸免因停工造成阻力增大，管线回拖前要认真检查各连接部位的牢固。
3）清管测径：
回拖完成后，单独对回拖完毕的管道进行清管测径。
4）泥浆处理、地貌复原：
及时进行钻机场地剩余泥浆的处理和设备转场，并对地貌进行复原。
第二部分：
500米至900米的中距离穿越：
包括三宝沥水道〔Φ660，900米〕、卢四顷水道穿越〔Φ660，760米〕、十二股涌水道穿越〔Φ762，690米〕。
针对Φ660外径的三宝沥水道穿越和卢四顷水道穿越采纳以下三级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。
Φ762外径的十二股涌穿越那么采纳以下四级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。
5）管道回拖
36″桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。
42″桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。
6）清管测径：
7）泥浆处理、地貌复原：
第三部分：
450米至460米的短距离穿越：
包括正涌水道穿越〔Φ660，452米〕、利生围水道穿越〔Φ660，460米〕、陈十顷水道穿越〔Φ660，450米〕、温五顷水道穿越〔Φ762，450米〕以及南阳滘水道穿越〔Φ762，450米〕。
针对Φ660外径的正涌水道穿越、利生围水道穿越以及陈十顷水道穿越采纳以下三级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。
Φ762外径的温五顷水道穿越和南阳滘水道穿越那么采纳以下四级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。
6〕管道回拖
7〕清管测径：
8〕泥浆处理、地貌复原：
5穿越施工难点以及应对措施
5.1横门水道施工难点及应对措施：
本次横门水道穿越长度长达1296米，且穿越地址中有部分粘土层，因此在穿越过程中会对扩孔和回拖造成较大的难度阻碍。
我公司在进行该工程施工时将采取如下措施：
泥浆方面：
污泥质粘土和粉质粘土在钻导向孔时期易缩径，造成钻杆或管道被粘卡，造成扭矩和拉力的增大，推进困难。
对泥浆的要求比较高。
因此在泥浆的使用操纵上采取如下措施：
〔1〕按照实验室确定好的泥浆配比用优级级膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。
〔2〕泥浆在各时期的大致配方为：
钻导向孔：
4%高效膨润土+0.3%insta-visplus+0.2%纯碱+0.1%钻液宝。
泥浆粘度保持在45s左右，必要时加入适量的重晶石粉来调剂泥浆的比重，泥浆排量约为0.8立方/分钟。
〔3〕扩孔时期的泥浆配方大致为：
6%优质膨润土+0.3%insta-visplus+0.2%纯碱。
污泥地层中泥浆粘度保持在55s左右，污泥质粘土和粉质粘土地层中泥浆粘度保持在40s左右，必要时加入适量的重晶石粉来调剂泥浆的比重，泥浆排量约为1.3立方/分钟。
〔4〕回拖时期的泥浆配方大致为6%优质膨润土+0.3%insta-visplus+0.2%纯碱。
泥浆粘度保持在50s左右，必要时加入适量的重晶石粉来调剂泥浆的比重，泥浆排量约为1.3立方/分钟。
〔5〕为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时刻，增加泥浆储存罐和泥浆快速水化装置。
〔6〕由于扩孔距离较长，为保证孔洞内泥浆充足，扩孔器前后方600米各安装一个泥浆短节。
〔7〕泥浆的回收利用：
钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆收集池，泥浆通过泥浆池收集，再通过泥浆回收系统回收再使用。
预扩孔和回拖：
扩孔期间，依照扩孔器在粘土层内的司钻数据如拉力、扭矩以及转速等情形，如假设遭遇扭矩大进尺慢等难点，那么可将扩孔器由桶式扩孔器调整为飞旋式切割刀和桶式扩孔器组合进行扩孔施工；
在扩孔和回拖期间，卡钻事故的发生将给穿越的成功带来专门大的风险，为此我们充分做好应急措施预备，在现场预备大吨位的250吨滑轮组，以备扩孔或回拖卡钻时进行抢险。
针对在回拖过程中可能显现卡滞导致回拖力大幅变大，在出土点预先安装滑轮组，以备在显现卡滞现象时及时将钢管拽出，经洗孔后重新进行回拖作业；
粘土层回拖要一气完成，中间尽量减小停赶忙间，否那么孔内容易发生切屑沉积，孔内泥浆循环不通畅，造成粘土抱管现象。
滑轮组安装使用示意图
我公司曾于2005年在珠海-中山一期天然气管道工程进行横门水道的穿越，该穿越长度为990米，管径Φ660，该工程在施工过程中曾发生泥包钻造成扩孔扭矩大的现象，后经调整扩孔器形式和调整泥浆配方后，成功完成了该条河流的穿越施工。
5.2洪奇沥水道穿越施工难点及应对措施：
本次洪奇沥水道穿越施工管径为Φ762，长度达1272米，且穿越部分地层为粉细砂，因此在穿越施工中容易产生回拖时砂层抱管现象，针对该施工难点，我公司将采取如下应对措施：
泥浆配制：
使用高效膨润土进行配浆，在泥浆中通过添加PAC等性能添加剂，提高泥浆的携带性和流淌性，泥浆的粘度要求为，在导向孔施工时期为70秒至90秒，扩孔和回拖时期的粘度为80秒至100秒。
最后在回拖过程中，添加减阻润滑剂，降低管道在回拖过程中产生的阻力。
管道回拖：
管道定向钻施工的最后一环，回拖作业的成败直截了当决定着整个定向钻工程的成败。
因此在回拖前作业如导向孔作业及扩孔、洗孔作业仅要求其质量和时刻的连续性。
在管道回拖时如遇到回拖力增加至超出估量的最大安全拉力时，可判定为管道在孔洞中遭遇孔壁坍塌导致抱管现象产生。
显现此种情形时，可赶忙在管尾安装夯管锤进行锤击，使管道受到夯管锤的振击后，摆脱穿越孔洞对其的束缚，从而回拖作业得以连续进行。
在国内外多次的定向钻穿越中，使用夯管锤辅助回拖的措施屡屡得以成功。
因此该工法是确实有效的解卡方法。
夯管锤的使用安装如以下图所示。
夯管锤安装使用示意图
5.3回拖时管道入洞
在管道回拖时，由于管道管径和壁厚均比较大，使管道的刚性专门高，在回拖时管道入洞时期容易显现管头部分接触孔洞上部，导致回拖力大，且容易造成钻杆断裂事故。
因此在回拖施工时，我公司将在现场采取垫猫背的措施，调整管道入洞的合理角度，避面由于回拖力大而导致钻杆断裂事故的发生。
5.4穿越过程中泥浆防冒浆措施
鉴于本次11条河穿越地质大多为污泥层、粘土以及部分粉细砂，在穿越施工过程中容易产生泥浆的冒浆事件，因此在施工中要严密监控泥浆的使用。
在施工时，我方将在安装控向探头短节同时安装一个泥浆压力传感器，通过传感器来监测钻杆内和环空的压力，在发觉环空压力专门增大时即可判定环空的泥浆回流不通畅，及时进行洗孔，幸免跑冒浆现象的发生。
2007年我公司差不多联合中国地质大学〔武汉〕完成了管道局局级可研项目«
以防治冒浆为要紧目的的水平定向钻进泥浆设计运算软件»
。
该软件要紧功能：
1、依照地质资料，查询各穿越的岩土性质；
2、依照施工地质图获得各穿越点处的临界破坏压力；
3、施工之前可做出沿程阻力缺失及压力分布曲线；
4、在施工前，依照各穿越点处地层的临界破坏压力、泥浆沿程阻力缺失及压力分布曲线，做出施工过程中是否冒浆的判定；
5、在施工过程中，指导进行泥浆配制设计，达到泥浆泵量与钻速合理匹配操作，达到幸免冒浆的目的。
使用该软件可依照不同地质条件、穿越管径，提供泥浆配置方案使之符合现场需求；
可为设计和施工提供重要参考。
本防冒浆软件差不多在采育——通州项目穿越中得到应用，成效理想。
以防治冒浆为要紧目的的水平定向钻进泥浆设计运算软件图
软件通过运算，生成钻孔、扩孔、回拖三个时期环空压力曲线。
见以下图：
极限抗压曲线及环空压力曲线图〔例如图〕
通过改进泥浆配方，软件运算出的环空压力曲线如以下图，能够看出泥浆配方改进后，冒浆现象得到了有效的操纵。
在施工过程中我公司可依照该三个环空压力曲线调整司钻操作和泥浆的合理配制。
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