定向钻施工方案.docx
《定向钻施工方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《定向钻施工方案.docx（48页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
定向钻施工方案
K00+440~K00+810桩池塘定向钻穿越
施工（方案）报审表
工程名称：
襄阳至南漳红旗路次高压管道工程
致：
核工业第五研究设计院南漳华润燃气项目监理部
我方已根据施工合同的有关规定完成了襄阳至南漳红旗路次高压管道工程K00+440~K00+810桩池塘定向钻穿越施工（方案）的编制，并经我单位上级技术负责人审查批准,请予以审准。
附：
质量控制体系与措施（方案）
施工单位（章）：
项目负责人：
日期：
专业监理工程师审查意见：
专业监理工程师：
日期：
总监理工程师审核意见：
项目监理机构（章）
总监理工程师：
日期：
襄阳至南漳红旗路次高压管道工程
K00+440~K00+810桩池塘定向钻穿越
施工方案
编制人：
审核人：
审批人：
编制单位：
华润燃气郑州工程建设有限公司南漳项目部
编制日期：
2014年12月28日
一、工程概述………………………………………………………2
二、施工部署………………………………………………………3
三、主要工序和施工措施…………………………………………5
四、管道防腐层保护措施…………………………………………6
五、工程质量保证措施……………………………………………8
六、防止钻孔时呈“S”形的措施………………………………11
七、确保定向钻出误差在设计范围内的措施……………………13
八、确保扩孔顺利的措施…………………………………………15
九、确保定向钻穿越施工泥浆措施………………………………17
十、HSE措施……………………………………………………18
十一、主要施工机具设备…………………………………………21
十二、主要材料计划表……………………………………………22
十三、施工进度计划及保证措施…………………………………24
K00+440~K00+810桩池塘定向钻穿越
施工方案
一、工程概述
襄阳至南漳红旗路次高压管道工程，起点为丁集镇一南漳红旗路XNH00+440公里处，管道输送天然气，管径为Φ219.1mm，
全线的设计压力均为1.8MPa。
K00+440～K00+810桩池塘位于湖北省襄阳市南漳县丁集镇泉水宴村，位于305省道边，拟采用定向钻穿越，里程为K00+440m至K00+810m，穿越长度400m，
工程特点：
（1）l层杂填土（Qml）：
杂色，松散，湿，主要以粉质粘土为主，局部以耕
植土为主，夹少量砾石，局部夹少量砖块等。
成分不均一，力学强度变化大。
全场地不均
匀分布，层厚0.2-1.8m，平均厚度约0.80m。
2层粉质粘土（Q4al+pl）：
黄褐色，稍湿，
呈可塑状，可见黑色铁锰质结核及灰白色的高龄土，具中等压缩性，无摇震反应，全场地
均有分布，层厚1.7-7.2m，平均厚度约3.67m。
3层粉质粘土（Q3al+pl）：
棕褐、褐黄色，
呈硬塑状，具中等压缩性，稍湿，可见黑色铁锰质结核及灰白色的高龄土，无摇震反应，
干强度高，韧性强，稍有光泽，全场地均有分布，最大揭露厚度约12.80m。
二、执行标准
《输气管道工程设计规范》GB50251-2003
《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369-2006
《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范穿越工程》SY/T0015.1-98
《石油天然气钢质管无损检测》SY/T4109-2005
《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》SY/T4079-95
建设单位提供的岩土工程地质勘查报告施工图纸及其他相关资料
三、主要工程量：
穿越敷设无缝钢管Φ219.1×11.9mm。
主要工程量如表：
序号
项目
单位
数量
备注
1
作业带清理
m
60
2
开挖、回填土方量
m³
120
泥浆池、沟、发送沟
3
管道预制、清管、试压
m
400
4
钻机安装调试
次
1
5
钻导向孔
m
40
6
预扩孔（包括清孔）
m
40*4
3次扩孔+1次清孔
7
管道回拖
m
400
8
管道清管、试压
m
400
9
泥浆回收
m3
125
10
地貌恢复
m2
720
四、施工部署
考虑到K00+440-K00+810桩池塘地质情况，特成立K00+440-K00+810桩水泥路定向钻穿越施工指挥部负责该项工作，由项目经理任指挥长，精心组织以确保工期。
1、组织机构
2.人员配备
定向钻穿越机组人员配备共计19人
岗位
工程师
技术员
控向员
操作员
钻工
泥浆工
发电工
安全员
质检员
人数
1
1
2
3
4
3
3
1
1
管道预制机组由线路焊接机组承担共计11人
岗位
机组长
技术员
管工
操作手
电焊工
气焊工
补口工
安全员
人数
1
1
1
2
2
1
2
1
三、主要工序和施工措施
1、施工工序
设计交底及现场交桩
↓
测量放线
↓
场地平整
设备进场、安装、调试
↓
磁方位角测量、泥浆配
↓
试钻
↓
钻导向孔
↓
预扩孔
管道组对焊接、
↓
焊缝无损检测
↓
试压、清管、扫线
↓
补口、补伤、检漏
↓
发送沟开挖
管道与钻具连接
↓
管道回拖
↓
试压清扫测径
↓
设备退场
↓
现场清理及地貌恢复
2、场地平整、设备进场
根据施工现场情况指定入土点为K00+810桩，本穿越工程设计入土角6°，出土角9°；
穿越管道最低点埋设在－12.00m左右的高程线上，穿越曲率半径大于1500D。
对选定的场地进行平整，保证设备进出方便，有利于施工。
穿越段入土点设在K00+810桩，定向钻机作业面积20米×30米，考虑到现在雨量增多，设备进场前应在便道上以及钻机、吊车及其
他部分设备位置下铺设桥排，并在作业面四周开挖排水沟，保证水流畅通。
3、穿越管段预制组装措施
3.1防腐管拉运与布管
3.1.1装卸防腐管的专用吊钩宽度大于300mm，深度大于150mm，与管子接触面作成与管
子内壁相同的弧度，并且在与管子接触面上用20mm厚橡胶皮作铺垫。
3.1.2采用专用吊钩时，钢管与吊绳的夹角大于300，吊绳单边长度大于7m（管长以12m
计）且管子两端设晃绳。
3.1.3防腐管用2台15t半挂车拉运，16t吊车配合装卸。
在现场接收防腐管时，对运
抵的防腐管逐根检查验收，核对钢管的规格、材质、防腐等级和收集相关原材料的材质证
书、合格证、产品说明书等资料，与防腐工程承包商办理好交接手续。
3.1.4防腐管运输时，运管车立柱齐全，运管车底部设运管用支架，支架与管子接触面
垫厚度不小于15mm、宽度不小于l00mm的橡胶板，防腐管超出车后长度不超过2m。
3.1.5装管、堆管高度不超过4层，且分类堆放，装管后采用外套橡胶管或其它软管管
套捆绑。
3.1.6运到现场的钢管底部垫砂袋高0.2m以上，接触宽度达到0.4m，。
3.1.7管道布管前测量管端周长，对管口进行级配，相邻两管的周长误差不大于5mm，
并作好标记；布管应设计图纸要求壁厚、防腐层类型等顺序进行，不同壁厚、防腐等级的
分界点与设计图纸要求的分界点应超过12m。
3.1.8管道组焊
1）开始焊接前，由现场质量检查员配合旁站监理核查焊工资格、消耗材料的合格证书、
现场检测设备（风速计、温／湿度仪、红外线测温仪等）。
2）管墩设在管端距管口1.2-1.8m处，高度为0.5-0.7m。
3）用环形清管器清除管内泥土、杂物，同时对管端50mm范围内的油污、铁锈、毛刺
等用棉纱和电动钢丝刷进行清理，打磨并露出光泽。
4）管口组对一般采用10t吊管机或倒链架对口，吊点置于已划好的管点平分线处。
5）切割防腐管时，要将管端150mm±5mm宽的外防腐层清除干净。
6）管口组对规定（见下表）
序号
检查项目
规定要求
1
V型坡口
2
管口清理（50mm范围内）和修口
管口完好无损，无铁锈、油污、毛刺
3
管端直缝余高打磨
端部150mm范围内焊缝余高打磨掉并平缓过渡
4
两管口直缝间距
错开间距不小于100mm弧长
5
错边量
沿周长均匀分布且不大于1.6mm
6
管子对接
不允许割斜口
7）每日下班前，对已焊好的管端用临时专用盲板封堵。
8）焊接时保持层问温度不低于80℃。
必要时用火焰加热器加热，并用红外测温仪在距
管口50mm处测温，沿圆周均匀测量8个点。
9）焊道的起弧和收弧处应错开30mm以上，并在专用起弧板上起弧。
严禁在坡口以外
的管表面上超弧，焊前每个引弧点和接头必须修磨。
3.2焊缝检测
3.2.1焊缝外观检查：
3.2-2所有焊口100%超声波、100%全圆X射线探伤。
由第三方专业检测公司按监理指令执行。
在进行NDT作业时，无关人员应撤离至警戒线以外。
警戒区设彩条布围拦。
3.3.0补口补伤
3.3.1穿越段补口采用辐射交联聚乙烯纤维加强型热收缩套。
3.3.2补口程序：
管口清理→管口预热→管口表面处理（手动除锈）→管口加热测温→涂刷底漆→热收
缩套安装→加热热收缩套→检查验收→管口补口标识→填写施工、检查记录（电火花检漏）
补伤程序：
确定补伤位置→冲缓冲孔→表面处理→预热→填密封胶→加热→贴补伤片→加热→
损伤直径大于30mm时用热收缩套包覆。
3.3.3管体及补口处除锈均应达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》Sa3.0
级。
3.3.4补口时用火焰加热器将管口预热至30-40℃，并用红外线测温仪测量管口上下左
右4个点的温度，温差不大于±5℃；然后进行手动除锈，检验合格后，按补口热收缩套
（带）产品说明书对焊口再次进行加热、测温，补口时热收缩套先在管口斜上方30℃处封口，轴向搭接≥l00mm，环向搭接≥80mm。
3.4.0管道试压
3.4.1试压前在管道两端焊接与管道同径和材质的专用的试压头，试压头上有各类控制
阀门和压力表及管汇。
试压完成后应割除试压头，且切割掉试压装置直管段焊口处长度
150mm，以减少焊口热影响对管材的影响。
3.4.2试压用压力表精度为0.4级；温度计最小刻度为1℃，且经检校合格。
34.3试压用水用洁净水，在出土端接40m水管用雅马哈抽水泵，从出土点引水给穿越
段上水，管段上满水并排净空气后，用高压试压泵给管段分阶段打压至强度试验压力，稳
压4小时，压降不大于1%为合格，合格后缓慢降压进行严密性试压，稳压24h，管道无异
常变形、无渗漏，压降不大于1%为合格，合格后即可放压。
4、定向钻施工措施
本次工程采用GD-1500水平定向钻机进行施工，其施工工序如下：
施工人员及设备调试
→
设计交底交桩
→
测量放线
→
钻机安装调试
↓
清孔
←
第三次扩孔
←
第二次扩孔
←
第一次扩孔
←
钻导向孔
↓
穿越管段回拖就位
→
地貌恢复
→
交工
定向钻穿越施工工序流程图
4．1测量放线
4.1.1测量放线准备
施工前请设计和业主现场代表进行现场交底、交桩。
交桩后，按设计图纸和交底要求
进行放线。
测量放线之前做好以下准备工作：
（1）备齐完整的施工图：
（2）备齐交接桩记录、施工标准规范及施工测量记录；
（3）检查所用测量仪器：
经纬仪、水准仪、金属探测仪等；
（4）备足木桩、花杆、红旗和白灰及其工具；
（5）仪器检查：
测量前对仪器进行全面检查、校准且仪器须在使用有效期内。
4.1.2测量放线
（1）测量人员依据GD-1500钻机施工平面、断面图和技术交底要求的穿越管线的出土点
和入土点的坐标放出穿越管线的中心轴线，并在两端设控制桩。
在入土点端测量并确定钻
机安装位置及泥浆池的占地边界线（3m*4m）；根据预制管线中心轴线和占地宽度（12m）及长度（60m）放出管线组装焊接预制场地边界线、布管中心线、出土点作业场地边界线和临时钢管堆放场的位置。
两端连接段的施工作业带宽度12m。
见施工平面示意图。
（2）控向方位测量：
按操作规程标定控向参数，要求细心并尽可能多测取参数比较，以
确定最佳参数，在管中心线的三个不同位置测取，且每个位置至少测四次，并做好记录。
4.2钻机进场准备
4.2．1钻机场地（入土点）：
按照《钻机施工平面布置图》，应在原地貌的基础上推出钻机施工场地，必须推平压实，开挖边沟，钻机就位场地必须铺油管排或钢板。
4.4.2泥浆配制：
根据地质资料情况，确定泥浆配制方案，实施泥浆开钻，开钻前配制好100方优质泥
浆。
泥浆在定向穿越中起关键作用，我们将针对不同的地层采用不同的泥浆，若地质情况，
复杂，则对泥浆要求比较高，为了对付不同的情况，我们将采取以下措施：
①将施工用水存入水罐，在水中加入纯碱，提高水的PH值：
②按照事先确定好的泥浆配比用一级膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。
③根据不同施工阶段、不同的地质条件配置不同的泥浆，总体必须满足以下几个方面
的要求
第一，必须具有良好的剪切携带能力，保证在遇到碎石、卵石地层也能有良好的排
出能力；
第二，必须具备良好的护壁性能，特别是沙层、卵石层显得更为重要；
第三，必须具有良好的流动性和适当的静切力，减少泥浆带来的阻力和扭矩增加；
第四，必须具有良好的润滑性能，以达到减少磨阻保护管道的目的。
为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不能改变的情况下，将采取
增加泥浆储存罐的数量。
④废泥浆的处理：
在焊接场地挖一个废浆收集池，收集废泥浆，经沉淀之后处理；
在钻机场地也挖…个的泥浆回收池，泥浆经过回收池沉淀后，再经过泥浆回收系统回收；
回收不了的泥浆排送到指定的地方。
4.5穿越施工工艺流程
4.5.1穿越流程
导向孔钻进
→
一次预扩孔
→
二次预扩孔
→
三次预扩孔
↓
回拖
←
清孔
4.5.2钻具组合表
表三
序号
施工阶段
钻具组合
1
导向孔
8′/2″钻头+5″弯接头+7″无磁钻铤+泥浆马达+5"钻杆
2
清孔
钻杆+Φ400牙轮扩孔器+5″钻杆（可根据清洁度情况决定是否清孔）
3
回拖
管线+连结头+旋转接头+Φ400扩孔器+5″钻杆
4.6导向孔钻进
4.6.1导向轨迹设计
导向轨迹的确定应执行设计和规范要求，主要考虑以下因素：
①满足规范要求的最小曲率半径。
即：
R=1500Dn。
②满足穿越水泥路设计要求，水泥路l0m以下。
4.6.2导向孔钻进
①导向孔的钻进是整个定向钻的关键，我们将采用GD-1500水平定向钻机进行整个穿越
工程的施工。
定向设备采用英国Sharewell公司生产的MGS定向系统，确保出土位置达到
设计要求。
控向对穿越精度及工程成功与否至关重要，开钻前仔细分析地质资料，确定
控向方案，泥浆和司钻要重视每…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，钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况。
②由于本工程为长距离复杂地层穿越，直推式导向孔钻进将变得困难，需要使用泥浆马
达进行导向孔钻进，（钻具组合见表三）。
③导向孔选用鸭板钻头+钻杆，控向对穿越精度及工程成功至关重要。
示意图：
4.7预扩孔
导向孔完成，钻头及蒙乃尔管（无磁铤）出土后要及时卸掉，装上扩孔器进行预扩孔。
根据本工程穿越地层卵石、砾石大量分布，势必造成扩孔扭矩大，为此，我们选用扭矩较
小适合硬地层的牙轮扩孔器，最后一级扩孔，孔径D=l.2-1.4Dn（Dn为管线直径）。
第一
级采用Φ200扩孔器进行第一次预扩孔；第二级用Φ400扩孔器扩孔，第三次采用Φ400扩
孔器预扩孔，扩孔时按照设计要求适当调整泥浆排量，控制回拖速度，按照设计扩孔参数
平稳扩孔，操作员密切注意泵压、扭矩、回拖力的变化，严禁憋泵、憋钻、强行回扩。
扩
孔完成后，分析成孔情况，必要时再用Φ600扩孔器进行清孔。
示意图：
4.8发送沟开挖
穿越管段预制完毕后，沿穿越中心线开挖发送沟。
作业带地层主要由粘性土组成，深
度在0.5-1m之间，发送沟长度40m，上口开挖宽度为2.0m，沟底宽度1.5m，深度1.8m。
检查沟内无石块、树根等硬物，然后将管道吊入沟内，再从河里抽水将管沟充满，使管道
4.2.2挖泥浆池及排水沟：
出土点、入土点各挖一个长1m×宽1m×深0.5m，坡比1：
0.67
的泥浆回收池。
4.2.3挖地锚坑：
3.5×2.0×1.5m，固定地锚箱一个。
4.2.4施工临时用电：
施工用电采用50kw发电机组一台在施工现场发电。
4.2.5施工暂设：
因定向钻施工的性质决定，需在施工现场搭设临时暂设就近租赁民房。
4.3钻机就位：
道路施工场地完成后，按照施工平面图的布置，进行钻机就位，罐区摆放，开挖泥浆
回收池等。
由于本工程回拖管道口径大距离长，回拖阻力大，必须高度重视钻机的固定，钻
机底座固定在4×2×1.5m（厚度24mm）的钢板箱上，必要时装满沙子提高其稳定性，钢板箱
固定在提前预制好的混凝土箱体内，然后将钻机前端固定在地锚箱上（见图三），为进一步
提高抗拉强度，可打钢桩加固．进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。
4.9管线回拖
导向孔经分级预扩、清孔，孔径达到管线回拖要求的条件，将检验合格的穿越管线吊
送到发送沟内。
回拖是穿越的最后一步，也是最关键的一步，在回拖时采用的施工方式是：
Φ700扩孔器+120T回拖旋转接头+Φ406管线。
在回拖时进行连续作业，避免因停工造成
卡钻。
回拖前仔细检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接牢固方可回拖，回拖
时两岸要加强联系，协调配合将管线敷设到预定位置。
示意图：
4.10现场清理及地貌恢复
用单斗及人工回填发送沟，分层压实，填土方高出地表300mm。
农地田坎、沟渠堤用
铁锹分层拍打密实，逐层恢复到原貌。
4.1l泥浆回收、处理
施工前，用单斗将穿越工地的表层耕植土剥离，堆放在工地边沿。
然后用土工布将可
能跑、冒、流淌泥浆的地方覆盖铺垫，并开挖导流沟，将可能跑、冒、流淌的泥浆引向泥
浆回收池，泥浆部分循环利用。
残余的极少量泥土混合物就地深埋，深度不少于2m。
施工完毕待设备全部撤离后，清除场地上的杂物，用人工平整场地，并将剥离的表层耕植
土平铺在场地上。
5、两端连头
入土段、出土段冷弯弯管与穿越管段焊好后，再分别将割下来的穿越管段焊上。
作业
坑开挖坡比为1：
0.75，坑深为3.2米，保证坑底比管端底低800mm。
坑底宽度3米，作
业坑长以能覆盖二个死头点为宜，当二个死头点长度大于8m时，分别设置二个作业坑。
坑底设排水沟供排水之用，采用轻型井点降水装置降水。
每个连头点沿管线方向井点降水
长度为4米，作业坑三面设置轻型井点降水管，垂直于管线轴线方向井点降水宽度按4m
计算，井点降水管间距为1m，每个井点管深为6m。
示意图如下。
在连头作业坑丌挖前三天进行轻型井点降水工作，管线补口补伤合格后即可停止井点
降水工作。
6、地貌恢复
连头完毕后，进行作业带的平整，清理，按原地形恢复地貌。
四、管道防腐层保护措施
在穿越管段回拖前的预制工作中，特别是焊口的补口补伤质量和发送沟的开挖，导向
孔钻进和预扩孔，管道回拖就位等工序的质量都会影响到扩孔回拖时管道防腐层的质量。
穿越管道的预制施工中，各道工序多，时间长，防腐层的保护难度较大；但是，在这
一阶段，管道处于地表，易于对防腐层进行检查和维护。
l、焊缝补口
1.1设备准备
空气压缩机出口必须有油水过滤器，以过滤掉空气中的水分和喷出的少量机油：
操作
人员所使用的点式温度计、测力计、检漏仪等计量器具都必须送检合格后方能使用。
火焰
加热器喷出的火苗须呈现蓝色，禁止有未完全燃烧产生的碳黑。
1.2材料准备
热收缩套须由业主或监理指定的检测部门，。
按照要求进行检测，合格后方可使用。
热
收缩套保存在包装箱内，不放在潮湿之处，或长期受阳光直射。
1.3施工方法
补口作业严格按热收缩套防腐的操作程序进行：
管口清理干净：
预热温度30℃一40℃，并用点温计测量上下左右4个点温度；手动除
锈达到GB8923《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》Sa3.0级要求，手动除锈完成后，
用空压机或毛刷将管口灰尘清除；管口加热时，应设两人在管两侧同时加热，分别从顶部和
底部沿管环向摆动加热，如下图所示。
加热温度应符合产品说明书要求。
管口加热完毕，
应立即进行测温，测量管口表面上下左右8个点温度，8点温差不大于±5℃。
补口时热收缩套先在管口斜上方30℃处封口，轴向搭接≥l00mm，环向搭接≥80mm。
两个人同时从中间往两侧均匀移动加热，从管底到管顶同步使热收缩套均匀收缩，并用辊
子滚压平整，将空气排出，直到端部周向底胶均匀溢出后停止加热，并将溢出的底胶刮平。
热收缩套（带）补口电火花检漏电压为15KV，如出现针孔，应重新补口。
补口粘结力每100补口抽测1个口，25±5℃下剥离强度应不小于70N/cm。
出现雨雪或湿度大于85%的潮湿天气或风力大于5级的大风天气，无特殊防护措施禁
止施工。
2、发送沟开挖
2.1施工工序：
放线→挖沟→管道下沟→管沟充水
2.2放线时，用全站仪等将发送沟中心线用灰线标出，确定保发送沟与穿越中心线成一条
直线。
2.3挖沟时，表层土放置在下层，深层土放置在上层。
对于挖沟时出现的地下原建涵管、
杂物等，在机械设备清除完主体后，还要由人工用铁锹完全清除干净，确保含有砂石、砖
块等硬物不留在沟底。
挖沟时，用水泵配合，将开挖过程中管沟内的水抽走，避免带水挖
沟，保证管沟的断面尺寸达到要求（上宽3.Om下宽1.5m深1．2m）：
对于发送沟弯曲段，
管沟的断面尺寸可适当放宽1～2m。
2.4管道下沟时，使用l台履带挖掘机起吊点间距不应超过24m，并要进行试吊。
2.5曲线段管道下沟时，应使滚轮或吊带位于管沟弧形的顶点附近，以保证管道下沟过程
中不刮碰管壁。
管道下沟时，应轻轻放置沟底。
2.6管沟充水应足量，保证管道完全处于漂浮状态。
3、导向孔钻进和预扩孔
3．1施工工序：
导向孔→各级预扩孔
3.2导向孔：
导向孔着重控制整体曲线的曲率半径及出土角，达到设计要求。
3.3各级预扩孔：
根据穿越地层地质情况，采用合理的扩孔工艺。
原则上，在地层是呈软塑、可塑状态的淤泥质粘土或粉质粘土时，采用桶式扩孔器；在地层时呈硬塑状态的粘土
或粉质粘土时，采用切割刀式扩孔器。
在小级别扩孔（24"）时，可以采用切割刀式扩孔
器；在较大
升级会员 