避免大口径管道定向钻回拖失败的措施

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1、避免大口径管道定向钻回拖失败的措施来源：非开挖技术作者：罗　明日期：2009年08月19日访问次数：911 前言在西气东输管道工程水平定向钻穿越施工中，江汉油建穿越处从2002年4月到2003年8月，历经16个月，圆满完成了锡澄运河、锡北运河、太湖夹浦口等大小河流共计16处穿越工程，穿越管径范围：DN800—DN1000，穿越长度范围：450米—750米，穿越管道壁厚范围：12—26，穿越管道重量范围：320吨—510吨。在施工过程中，我们由不成熟到熟练，走过了一条摸索——改进——提高——成熟的过程之路，每一步都取得了

2、阶段性的成绩；这充分证明了我们在水平定向钻施工中对扭矩和推拉力的控制已经达到了国内、国际先进水平，在配套钻具的研制、使用方面也取得了明显的成绩。对于大口径管道定向钻施工，由于管道口径大、壁厚大、刚性大、重量大，因此而导致的施工风险相应大得多，为避免回拖失败，根据我们的施工成功的经验和失败的教训，在此总结出应着重注意的如下几方面的施工措施。 2 导向孔曲线应满足设计要求导向孔是以后各级预扩孔和回拖管道的基础。控向员严格按图纸设计要求进行控向，控制单根钻杆的折角变化，保证穿越曲率半径、管底最大埋深、入土角及出土角均能达到相

3、应设计规范的要求。要确保导向孔的成形质量，控制出土点的精度，导向孔曲线要光滑并达到管道弹性半径要求。西气东输主管线的穿越一般来说，要求单根钻杆的折角不大于0.5-0.6度，曲率半径尽量达到大于或等于1500米。另外，在打导向孔的过程中，如果由于地层地质的不均匀或磁干扰而导致导向孔的偏移，那么在纠偏的时候，应尽量做到水平“一次造斜”打到出土点，而应避免“S”型来回造斜打到出土点。所谓“一次造斜”，是指一个连续均匀且同方向的造斜过程，其曲率半径满足管道的要求；“S”型造斜则指出现了至少两个以上方向相反的造斜过程。 3合理的

4、扩孔工艺扩孔过程是成功完成穿越工程的关键，扩孔的作用是扩大钻孔，使孔道能容纳回拖的管道，扩孔的主要目的是混合钻屑和泥浆，以制成泥浆来排出孔外，使回拖的管道有进入的空间。扩孔工艺包括扩孔器系列的组合、扩孔次数的确定、扩孔速度的选择等。3．1 扩孔器及扩孔次数的选择合理组合扩孔器系列，采用板式扩孔器和桶式扩孔器同时搭配使用，确保了孔道成形质量。预扩孔时，如发现某次扩孔的扭矩过大或摆动幅度过大，可适当增加扩孔次数，用相同尺寸的扩孔器重新扩孔1~2次。对于不塌方的地层，如稳定均匀的粘土层、板结连续的砂层等，孔道主要依靠扩孔器的

5、回扩切削成形，切削下来的钻屑由泥浆擕带排出孔外。这种情形下，通常对于扩孔直径为1.5D的须外排钻屑量达到50%，对于扩孔直径为1.35D的须外排钻屑量达到60%，这样才能满足管道回拖的要求；这说明对于不塌方的地层，泥浆擕带能力有限固定的情况下，扩孔直径愈大愈好。对于易塌方的地层，如流沙、淤泥以及疏松的粘质粉土和粉质粘土等，“孔道”与周围地层没有严格的界限，由“孔道”的中心线向四周分布为泥浆与钻屑混合的流塑状态物，在垂直于轴线方向上分布范围的大小取决于泥浆压力与地层压力差以及地层的含水情况等，泥浆的悬浮能力保证了“孔道”

6、的稳定。当然，这种情形下，并不排除在采用桶式扩孔器时，局部地段会间或出现由于泥浆滤饼的构成而形成孔道，但这时的滤饼环空尽管充满泥浆，却依然很脆弱容易垮塌，最终还是以边界模糊的“孔道”占主导地位。唐河穿越的成功实践经验证明，这种“稳定”的受泥浆保护的“孔道”也是定向钻孔道的一种；在这样的地层中，要想形成满足管道顺利回拖的条件，十分关键的一点就是在扩孔时要提高泥浆排量、增加扩孔次数、加大扩孔直径从而在尽量大的范围内构建“孔道”。对于介于上述二者之间的地层，如可塑的粘土、粘质粉土、粉质粘土、粉土以及含量少于10%的卵砾石地层

7、，除上述切削和泥浆护壁成孔外，同时，挤扩成孔是十分有效的成孔手段。在这样的地层中，有时出现局部的塌方，钻屑不能有效的外排，但经过桶式扩孔器的挤扩孔壁以及对孔壁的旋转“抹光”作用，可以有效清除孔内钻屑而形成光滑的孔道。在实际运用中，我们所采用的桶式扩孔器挤扩成孔和双桶扩孔器清孔、修孔的工艺是非常有效的；而在保证孔道曲线的“平顺性”（即：横向成形、纵向连续圆滑）方面，在两个相差一个扩孔级差（级差因钻机能力大小有所变化，通常在6－12英寸）的桶式扩孔器之间安装一根刚性良好的麻花钻铤进行扩孔，这一技术的有效而成功的应用属国内独

8、创、处于世界先进水平。飞旋式扩孔器的角度十分陡直，切割刀口的长度非常短，因此其阻力和旋转所需的能量小，但切削能力较强。由于这种形式的扩孔器不挤压土层，所以在车道、人行道以及担心会破裂的街道底下进行钻进工程时，是理想的选择。它比较适用于不塌方且不易泥包的地层。板式扩孔器具有较好的切削能力，同时又能极好的混合钻屑和泥浆，并且能让泥浆自