涩宁兰复线黄河水平定向钻穿越施工技术

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1、涩宁兰复线黄河水平定向钻穿越施工技术(中国石油天然气管道局穿越公司，河北廊坊，065001)摘要：涩宁兰复线黄河穿越工程于2009年1丿」13H回拖成功，创造了国内大型河流、山体、恢路三连穿的先河，在国内大型河流定向钻穿越屮率先尝试了断裂带地质、破碎岩层的穿越，穿越深度达到84米，在国内外定向钻穿越工程中实属罕见。关键词：导向孔、扩孑L、回拖、破碎带2009年1月13日，中国石油天然气管道局穿越分公司在甘肃兰州完成了集河流、山体、铁路三位一体的涩宁兰复线八盘峡黄河穿越工程，穿越破碎岩石层及断裂带，克服出土点高出入土点18米引起的泥浆空洞及出土点侧穿越段管线预制场地起伏不平且水平弯多的

2、不利条件等，成功完成全线控制性工程，在穿越技术上取得了新的突破。图1冋拖成功1工程概况涩宁兰复线工程起口青海省柴达木盆地涩北一号气田涩宁兰一线涩北首站，东至兰州市河口末站，线路长度921.4km0干线管径＜1)660mm,材质L450,设计压力6.3MPa0八盘峡黄河穿越位于甘肃省兰州市西固区河口镇八盘村北，已建涩-宁-兰输气管道黄河跨越上游约200m处。本工程采用定向钻穿越黄河、兰青铁路和青石咀山体。同时并排穿越2条管道,分别为4)660X11.9输气管道和4)114X4.5硅管套管，其间距10m。定向钻穿越水平长度1309m,穿越入土角16°，出土角9。，河床处最大埋•深40m,

3、穿越主要地质为岩石层。2施工过程先穿光缆套管，后穿主管。2.1光缆套管穿越2009年8月2日，黄河光缆管导向孔开钻，8月14日完成导向孔作业。但由于出土点焊接作业带没有全部下来，场地受限，采用100米一段回拖方式，直到8丿」24H完成光缆套管凹拖。2.2主管穿越2.2.1导向孔2009年8月30日黄河主管导向孔开钻，9月9日完成导向孔作业。2.2.2扩孔、洗孔第一级扩孔采用22"镶齿牙轮岩石扩孔器进行作业，前后共更换过4套牙轮，牙轮镶齿磨损均不严重。在扩孔过程中，速度缓慢，扭矩波动小。其中第106、107、108、109、110根钻杆（从出土点入洞为第1根）出现严重卡钻现象，第106

4、根用吋3小吋5分钟，第107根用时5小时27分钟，第108根用时3小时43分钟，第109根用时4小时，第110根用时2小时58分钟，经过反复洗孔，2009年10丿」17日完成第一级扩孔。第二级扩孔采用20"小心定位器+30"岩石扩孔器。前72根钻杆采用铳齿牙轮，扩孔速度有所改善；后68根采用镶齿牙轮，速度依然缓慢，扭矩波动明显加大，在第114、115根处出现卡钻现象，2009年］1月1日完成第二级扩孔作业。然后采用24〃桶式扩孔器进行洗孔，除了在第71、96、109根钻杆处发生卡钻情况外，其他钻杆数据止常。第三级扩孔2009年11月8日开始，采用28〃中心定位器+38〃岩石扩孔器。前

5、52根钻杆采用铳齿牙轮，后88根钻杆采用镶齿牙轮，共更换了3套镶齿牙轮。在此次扩孔作业中，卡钻现象频繁发生。进行到第70根时，扭矩最大摆动到60000N-M,用时将近6个小时。随即决定退出牙轮，发现中心定位器懒损严重，但牙轮磨损不大。然后更换掉28"中心定位器及牙轮，改用26〃中心定位器继续作业，扩进速度有所改进，但平均耗时3个小时左右。卡钻现象最严重发生在第109根钻杆和110跟钻杆前3米。第109跟钻杆用时11小时21分钟，第110根钻杆前3米用时3小时，扭矩波动无法控制。12月5日完成第三级扩孔，随后釆用33"桶式扩孔器进行洗孔，第109、110、114根钻杆处卡钻现象严重，经

6、过多次重复洗孔，2009年12月9日完成洗孔。2.2.3第一次回拖2009年12JJ9H开始回拖，因场地受限，穿越段管线采用“二接一”。第一段管起步拉力为60吨,回拖过程中为55吨左右。12月］0日下午开始回拖第二段管,起步拉力为105吨，回拖过程中为87吨左右。前108根钻杆回拖数据一切正常，第109根吋拉力增加到100吨，速度减缓下來；到第110根时，起步120吨拉力管了不动，随后逐渐增加拉力到150吨、180吨、200吨、220吨，管子一共走了将近7米，当再次增加拉力至240吨时,拉力骤降，钻机操作室出现异响，钻机继续往后拖1米，但管子不动，初步判断钻杆断裂。随后决定继续冋拖钻

7、杆，注入泥浆后发现泥浆压力正常；钻机旋转时，扭矩表有波动，证明扩孔器仍与钻杆连接。钻杆回拖结束时，发现拖头的拖板发生断裂。立即启动应急预案，并于12月13日两套解卡装置600吨滑轮组和2000吨夯管锤分别运抵施工现场，12丿」13R16时解卡工作正式开始，当滑轮组拉力达到250吨时，钢管缓慢均匀移动，标志着解卡成功，12月16FI将拖入洞内的1030米钢管全部拖出。2.2.4第二次冋拖2009年12月17H,组织专家论证会，对黄河回拖失利的原因进行了科学分