定向钻穿越工艺讲解

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1、（1）定向钻机的构造和工作原理在管线入土点附件安设一台定向钻机，该钻机用地锚固定，钻机长15～20m，在其钢制底盘的左半部安一可以调整倾斜角度的井架，右半部设有柴油机、液压泵、压力油箱、泥浆泵、控制室、变压器、发电机等设备。柴油机带动一台液压油泵和一台发电机。液压油泵为所有液压马达提供动力，从而控制井架的升降、卡盘的移动、带动泥浆泵和钻机配套的液压起重机。发电机提供现场照明、水泵的用电。（2）主要配套设备定向钻穿越河流设备除主机即定向钻外，为了完成全部施工作业，尚需一些配套设备。主要是供水系统、泥浆系统和现场施工所必须的施工机具。1）液压起重

2、机液压起重机主要供起下钻时吊钻杆和套管用，因此起重量很小，设备做得很轻巧，类似我们国家的少先式起重机，设备上装置全部靠液压油泵提供的液压动力而工作。2）泥浆罐该设备全长10m，宽3m，高2m。它是泥浆罐和工具间合二为一的设施，其中泥浆罐约占总长2/3，工具间约占总长1/3，泥浆罐的前部安装供水管、阀、泵、泥浆进出管路、加干料的漏斗等设施。3）液压单斗挖掘机现场配单斗挖掘机一台，供挖地锚坑、接头管沟和吊装。4）推土机施工现场设推土机一台，供平整场地和拖拉重物使用。5）火、电焊两用机施工现场有一台体形很小（约长2m，宽1m）的火、电焊两用机，供施

3、工中使用。6）钻杆和套管钻杆长10m，直径76.2m，套管长10m，直径为127mm或152.4mm。其数量按穿越长度而定，堆放在钻机旁边的场地上。（3）定向钻的控制系统定向钻的控制系统是由若干控制仪表和电子计算机、电视机组成的，这是定向钻的神经中枢，测向仪表和造斜工具装在钻头后面的钻杆中，反映钻进方向的参数，由微波传给控制室的计算机控制机构，钻进方向由电视屏幕上显示出来。（4）主要施工程序定向钻穿越河流技术是油田定向钻井和铁路、公路的横钻孔机的基础上发展起来的一项河流穿越技术，它的施工程序是：先用定向钻机钻一导向孔，当钻头和套管在对岸出土后

4、，撤出钻杆，在套管出土端连接扩孔器和穿越管段，在扩孔器转动扩孔的同时，钻台上的活动卡盘向上移动，拉动扩孔器和穿越管段前进，逐渐穿越管段就被敷设在扩大了的孔中。平整场地放线设备运输安装钻导向孔卸钻杆设备运输安装钻导向孔安扩孔器扩孔牵引管线设备拆除恢复地貌（5）定向钻穿越河流施工作业原理和方法1）钻导向孔的原理和作业方法在采用定向钻穿越河流施工中，钻导向孔是关键问题，其原理是泥浆通过钻杆前的涡轮钻头破土钻进，泥浆从钻杆和套管间隙返回（钻杆为203.2mm，套管127～152.4mm，长均为10m），具体操作要点如下：1、采用液压吊杆将钻杆吊上钻台

5、，并固定在能在钻台上移动的活动卡盘上，前端和钻头连接后端与泥浆管路连通，开动泥浆泵后，泥浆推动涡轮钻向前钻，卡盘与钻头同步向前移动。2、当活动片盘移至钻前部的固定卡具时，卸开钻杆接头向后移动活动卡盘，能放下一根钻杆时，吊上另一根钻杆，进行接加钻杆，接头安装卸开均靠前端卡具固定钻杆，活动卡盘正反转完成，然后断续钻进。3、在钻进到一定进尺时需加套管，其方法是用活动卡盘向前推进套管，套管前端保持距钻头20m，因为距钻头20m范围内为去磁段。如遇复杂地层可钻进一根钻杆加一根套管。4、入土角、出土角的确定和钻进曲线的形成。入土角12～20度为宜，出土角

6、4～30度为宜，入土角和出土角确定后，在曲线上确定若干点，并确定各点x、y、z三维坐标。此坐标返到控制盘上，由控制各点坐标使钻头按设计曲线前进。2）扩孔的原理和作业方法A．扩孔器扩孔和牵引管线同时进行，扩孔器上端管段用丝扣和套管相连，由套管供给泥浆（此时钻杆撤出）推动扩孔器转动，同时钻台上活动卡盘向后移动，拉动扩孔器前进，并牵引穿越管段前进直到铺设完毕。B．操作方法（A）当钻头和套管对岸出土后撤出钻杆，将扩孔器前端丝扣和套管相连，后端抽承和油管相连（扩孔器尺寸一般比穿越管道尺寸大一号，例如φ600穿越管段应采用φ700的扩孔器）（B）注入泥浆

7、推动扩孔器，此泥浆不回收，用量约为：φ377，1.59m3/min；φ7203.54m3/min。移动钻台上活动卡盘，拉动扩孔器和穿越管段前进。3）定向钻穿越河流的方向控制定向钻穿越河流的方向控制系指方向测定、造斜和纠偏，通过这三项措施，使钻头按特定的方向前进，形成一条曲线，该曲线有两种形式：一种是当河面较宽时其穿越曲线由三条直线和两段圆弧组成，如图形39.2-15所示。设计曲线的曲率半径R的圆弧与直线AE、EB及CF、FD相切与点A、B、C、D，在弧线和直线切点处更换造斜工具即可形成曲线。另一种是对窄而深的河流整个穿越管段是一条曲线，这种情

8、况应在曲线上确定若干点的坐标，是钻头按这些点前进形成所要的曲线如图39.2-16。A．方向测定。再设计曲线上确定若干点，按设计曲线算出各点的空间坐标（X、Y、Z）输