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1、浅议长输管道穿越施工技术摘要：本文对定向钻机穿越技术的施工进行了详细介绍，包括定向钻机的构造及工作原理、定向钻穿越的工艺流程，阐述了定向钻施工优点。关键词：长输管道；定向钻；施工中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1定向钻机的基本构造及工作原理1.1定向钻机基本构造见图1:图1钻机基本构造图1.2定向钻机的工作原理定向钻施工法也称为往复式潜钻施工法HDD（HorizontalDirectionalDrilling），水平定向钻穿越技术是传统的油田定向钻井和公路打孔技术的结合，此项技术最早出现在20世纪70年代。其主要施工步骤是：按照设计的轴线轨迹，首先进行导向孔施工，然后换上合适的扩孔
2、钻具，多次扩孔使孔道满足管道的敷设要求，最后将穿越管道、万向节、扩孔器等进行连接，利用钻机回拖扩孔钻具和穿越管段，完成管道敷设。如图2导向孔预扩孔管道回拖7图2定向钻技术施工示意图随着定向穿越技术的不断发展，已经由最初的冲积层穿越到现在沙层、岩石层复杂地层的穿越，而在卵石、冰碛等地层领域也有了突破性研究和进展。定向钻穿越施工可以满足管道埋深需要，施工周期短，穿越受水文条件的限制较少，利于对环境的保护；缺点是穿越受地质条件限制较大，穿越的长度和管径均受限制。2．定向穿越工艺设计要领定向穿越工艺设计必须要满足穿越位置选点合理、地质适宜。尽可能遵循“可行、经济、安全”的设计思路。主要需解决以下几个关
3、键问题：72.1穿越的位置点选择合理。要解决管道总体走向以及工程的安全经济性与适宜穿越位置点之间的矛盾，这需要充分搜集地质资料、水文资料，以及详细的地质勘查和物探工作。入土角和出土角的确定。钻头入土角是钻进装置的倾斜度与地面坡度之差。把顶角测量探头放在地表,读出地面倾角值。然后将测量探头安放在钻进装置上,再读出钻进装置倾角值。以钻进装置倾角值减去地面倾角值,即可得入土角度。入土角度较小时,能容易地过渡到水平面,钻杆弯曲程度较小;减小入土角度,能使钻孔轨迹变浅、钻孔距离缩短。在设计钻孔轨迹时,钻孔入土角的大小是必须考虑的因素,一般控制入土角度在8°～15°,出土角度在5°～20°。由于在管道回拖
4、过程中,管道入土前有一向上的弹起曲线,当曲线的曲率半径较小时,易造成管道的变形,若出土角太大,管道弹起高度高,施工的可操作性差。2.2定向穿越的成孔曲线要满足管道的弹性铺设要求，工艺设计时要相对降低钻孔难度，保证成孔的质量，因此要多选择粘性土类等较好地质条件。曲率半径在断面设计中是一个非常重要的参数,对穿越的成败和管道焊缝应力的影响很大,在设计中应高度重视。曲率半径的计算首先应满足管材的强度要求,按照里丁·贝茨建设公司推荐的曲率半径计算公式为:R=2ED/δs(1)式中R———曲率半径,mm;E———管材弹性模量,MPa;D———管道直径,mm;δs———管材最小屈服强度,MPa。在实际穿越中
5、,选取的曲率半径远远大于计算的曲率半径,在大口径天然气管道穿越中,曲率半径往往大于1400D。2.3由于大型河流穿越比较复杂和艰难，投资成本比较大，因此在穿越设计时要充分进行经济评价，在满足合理性和安全性的前提下，尽可能的缩短穿越距离以减少工程投资。3定向穿越工艺流程7定向穿越的设备主要包括钻机和钻具系统、控向系统设备、动力设备、操作系统、泥浆系统、锚固设备等。其中泥浆系统起着至关重要的作用，配比合适的泥浆具有较高的泥浆粘度和切力，起到冲刷土层、减少摩擦阻力和保证井壁稳定性的作用。同时，泥浆要合理回收，以减少工程投资，保护环境。钻机和钻具系统配套使用，可适用不同地质条件，提高钻孔的效率。3.1
6、测量放线要精确放线。为穿越定向钻机机组配备经有关部门检定的全站仪或GPS等测量仪器，保证在测量放线阶段，根据设计交底（桩）与施工图纸，利用控制桩准确放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。从而得到精确的穿越轴线，防止穿越曲线与设计曲线的偏移。3.2钻导向孔控向对穿越精度及工程成功至关重要，为防止钻孔时导向孔与设计穿越曲线的偏移，将通过布置人工磁场确保穿越的精度。开钻前仔细分析地质资料，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，钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，达到出土准确，成孔良好。7在施工中，
7、要严格按照施工规范，确保每根钻杆的操作符合设计所规定的曲率半径范围。钻进过程中，要根据泥浆返流情况及时做出正确的判断，掌握地层的实际情况，合理利用泥浆的润滑、护壁作用，防止沉砂、塌孔、包钻、卡钻。3.3预扩孔当钻头沿着出土点准确出土后，卸下控向用钻具，连接扩孔器，喷射泥浆检查合格后，开始扩孔作业。合理的钻具、水咀的数量和直径的配合有助于提高扩孔效率，并减小风险。在扩孔过程中需要根据设备性能、钻具情
