管道定向穿越的施工技術(shù)要求與質(zhì)量控制

我國近年來在長輸管道施工中，遇到穿越河流、鐵路、公路與障礙物時，常規(guī)的大開挖方法存在許多問題，“非開挖”方式敷設(shè)管道成為長輸管道穿越工程中較先進(jìn)的方法，定向鉆穿越技術(shù)在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，由于河流穿越施工要求高，工期緊，任務(wù)重，工程剛開工，我項目部根據(jù)圖紙設(shè)計要求和相關(guān)規(guī)范要求，認(rèn)真編制了定向鉆施工方案及施工計劃，組織具有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)隊伍進(jìn)行施工作業(yè)，從施工準(zhǔn)備到施工完成歷時90天，經(jīng)通球試壓驗(yàn)收，結(jié)果全部符合設(shè)計要求?，F(xiàn)結(jié)合現(xiàn)場施工情況，從以下幾個方面詳細(xì)介紹：

一、做好前期勘察

為了能更好的保證河流定向鉆穿越工程按時，保質(zhì)保量的完成，以保證整個延煉—西安成品油管道工程西安輸油末站管道外輸工程的計劃進(jìn)度，在項目開始之前積極的補(bǔ)充吸收定向鉆穿越的各個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)原理，并積極的與施工單位技術(shù)人員多次開會溝通，根據(jù)河流穿越的地形，及地質(zhì)勘察報告和穿越的具體要求，找出本工程的技術(shù)關(guān)鍵：

根據(jù)地質(zhì)勘察報告顯示穿越層面有1300米為粗沙，由于粗沙易塌方，吸水性強(qiáng)，打探孔時鉆進(jìn)較困難，且中砂層呈強(qiáng)透水性，承載能力差，液化指數(shù)大，易抱鉆桿等諸多不利因素，決定了對于粗沙層的處理是整個穿越工程成敗的關(guān)鍵。

在穿越出土點(diǎn)即河流南岸地下0.2----7米分布的卵石是工程必須克服的又一重大難題。

穿越的距離長，穿越水平距離達(dá)到1620米，而且其中1300為粗沙層，給穿越的深度和方向控制帶來很大的挑戰(zhàn)。

針對以上問題我單位制定施工方案，保證工程進(jìn)度和質(zhì)量：

施工單位針對粗沙層硬度大的特點(diǎn)專門定制兩個泥漿馬達(dá)，并專門采購新鉆桿和英國Sharewell公司生產(chǎn)的Tru-Trucker system實(shí)時跟蹤系統(tǒng)，用動力鉆進(jìn)法來解決粗沙層的問題。

二、合理確定施工參數(shù)

為保證工程方向上的精確度，磁方位角作為定向鉆穿越工程最重要的控向數(shù)據(jù)，是確保穿越曲線圓滑的最重要的保障。因此，在導(dǎo)向孔開鉆前，認(rèn)真的進(jìn)行了穿越中心線的磁方位角測量，用全站儀通過在穿越中心線上地表多點(diǎn)測量（一般情況下，出、入土側(cè)各取兩個點(diǎn)），然后將各組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比，排除那些由于磁干擾而錯誤的數(shù)據(jù)，確定正確的磁方位角數(shù)值。

鉆導(dǎo)向孔采用的鉆具主要有：鉆桿采用127mm鉆桿、鉆頭采用9 -1/2\"三牙輪鉆頭；無磁鉆鋌1根；控向設(shè)備采用英國Sharewell公司生產(chǎn)的Tru-Trucker system實(shí)時跟蹤系統(tǒng)，在整個穿越過程中采用地面信標(biāo)系統(tǒng)（Tru-Trucker system）進(jìn)行準(zhǔn)確跟蹤定位，確保出土位置準(zhǔn)確無誤。

在導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過程中，要認(rèn)真觀察孔內(nèi)泥漿返出情況，每一小時取樣一次，泥漿工程師做好試驗(yàn)分析，將分離物與地質(zhì)勘探報告相比較，確定是否進(jìn)行泥漿性能調(diào)整，并做好記錄，以便準(zhǔn)確判斷鉆進(jìn)過程中的地質(zhì)情況，來決策鉆進(jìn)運(yùn)行，確保鉆導(dǎo)向孔一次成功。定向鉆鉆進(jìn)曲線應(yīng)嚴(yán)格按照穿越施工規(guī)范和設(shè)計圖紙曲線要求。

導(dǎo)向孔在鉆進(jìn)過程中偏離設(shè)計穿越曲線的原因：

第一：鉆機(jī)就位方位與管線設(shè)計穿越方位有偏差。

第二：受外部磁場的影響，計算機(jī)采集的數(shù)據(jù)非鉆頭的真實(shí)位置。

第三：鉆機(jī)操作人員人為操作有誤，實(shí)際曲線與設(shè)計曲線發(fā)生偏移。

三、確保質(zhì)量的預(yù)防措施

針對以上造成曲線偏移的原因，特制定了如下預(yù)防措施：

保證鉆機(jī)就位方位與設(shè)計管線中心線重合的措施。鉆機(jī)就位前，用測量儀器（如經(jīng)緯儀）放出管線穿越中心線，根據(jù)穿越入土角、鉆機(jī)自身尺寸（車長、車寬、輪距等）等參數(shù)計算出鉆機(jī)就位的精確位置，并用白灰或用線繩予以標(biāo)記，并以此標(biāo)記作為鉆機(jī)就位的依據(jù)。在鉆機(jī)就位過程中，除了利用白灰或線繩標(biāo)記作為就位的標(biāo)準(zhǔn)外，就位后還要用測量儀器測量鉆機(jī)就位偏差，經(jīng)計算鉆機(jī)就位方位相對于管線中心線的角度偏差如超過0.1°時，需根據(jù)偏左偏右情況重新調(diào)整鉆機(jī)，經(jīng)多次就位-測量-調(diào)整-再測量，直到偏差控制在0.1°范圍內(nèi)。鉆機(jī)就位后，計算出精確的偏差數(shù)值，在開始鉆導(dǎo)向孔時及時調(diào)整此偏差為零，保證導(dǎo)向孔軌跡與設(shè)計穿越曲線重合。

采用人工磁場。鉆機(jī)控向系統(tǒng)是依靠地磁場進(jìn)行方位控制，通過鉆頭后面的探頭將導(dǎo)向孔參數(shù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)。地磁場容易受到地下管線、地下電纜、地面高壓線等金屬構(gòu)件的干擾，從而造成控向參數(shù)不準(zhǔn)確。該文原載于中國社會科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http：//www.ems86.com總第543期2014年第11期-----轉(zhuǎn)載須注名來源人工磁場是在穿越中心線兩側(cè)布設(shè)的閉合線圈，可以準(zhǔn)確無誤的將鉆孔數(shù)據(jù)反映出來，當(dāng)探頭到達(dá)此閉合的線圈區(qū)域內(nèi)，接通直流電源產(chǎn)生磁場，通過人工磁場可以測得穿越軸線的左右偏移和穿越標(biāo)高。通過人工磁場與地磁場左右偏差的比較，可以確定目前鉆頭方位角，從而確定下一根鉆桿的行進(jìn)方位。由于人工磁場在地磁場受干擾的情況下可以提供準(zhǔn)確的管線穿越方位角，在地磁場不受干擾的情況下可以校正控向方位角的正確性，從而能夠很好的控制導(dǎo)向孔與設(shè)計穿越曲線偏移，并能保證穿越曲線的平滑性。

控制人為因素造成導(dǎo)向孔軌跡與設(shè)計穿越曲線偏差的措施。開工前，加強(qiáng)對控向人員與司鉆操作人員的培訓(xùn)，提高工作人員的素質(zhì)，加強(qiáng)控向人員與司鉆人員相互間的配合，司鉆人員以控向人員的指令為準(zhǔn)，按照指令進(jìn)行操作，防止人為操作導(dǎo)致鉆孔出現(xiàn)偏移設(shè)計曲線。控向人員應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計曲線計算每次傾角的調(diào)整度數(shù)，認(rèn)真掌握并注意穿越過程中的軌跡變化，通過軌跡變化確定控向方向的變化。從而控制導(dǎo)向孔軌跡與設(shè)計穿越曲線的偏移。

四、質(zhì)量檢查與控制

擴(kuò)孔器直徑比穿越管道直徑大，目的是減小拖拉力，保護(hù)防腐層；全部連接完后應(yīng)送泥漿沖洗，檢查各泥漿噴嘴是否正常，合格后進(jìn)行回拖施工。

管道回拖施工應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，除發(fā)生不可抗拒的原因外，嚴(yán)禁在施工中無故停拖。在回拖時進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成阻力增大，影響回拖。

回拖過程中，要認(rèn)真觀察漿泥運(yùn)行情況，動用泥漿制漿系統(tǒng)、泥漿循環(huán)處理系統(tǒng)和利用泥漿回收坑和泥漿處理坑盡力分離、除砂泥漿、回收泥漿殘物，盡量減少環(huán)境污染。

為按期完成清河穿越任務(wù)，遼河一建管道項目部將不斷加強(qiáng)管理、科學(xué)組織，抵御惡劣氣候，通過采取擴(kuò)孔與堵漏同時進(jìn)行的辦法，克服河底孔細(xì)多不返漿、回拖拉力和摩擦力大、地層軟硬不均等難點(diǎn)，順利完成回拖任務(wù)，沿線無任何跑冒泥漿現(xiàn)象發(fā)生，從而成為滿意的工程，從而能夠得到建設(shè)單位、監(jiān)理以及當(dāng)?shù)卣某浞挚隙ā?/p>

（作者單位：遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司）