按SY/T 6968—2021等規(guī)范進行定向鉆設計時注意事項及常見問題

龐鑫峰

國家管網(wǎng)集團工程技術創(chuàng)新有限公司

石油行業(yè)標準SY/T 6968《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設計規(guī)范》[1]于2014 年發(fā)布，2021年再次修編，是第一本專門用于指導油氣管道定向鉆設計的規(guī)范，該規(guī)范是對GB 50423《油氣管道穿越工程設計規(guī)范》[2]的有利補充，且具有很強的可操作性，對其后的定向鉆設計起到了很好的指導作用[3-7]。鑒于設計人對規(guī)范部分條款理解不夠深入，加之近年定向鉆技術的發(fā)展及工程實踐帶來的新思考，以相關標準條文為入手點，對設計層面的常見問題或典型問題略舉加以分析闡述。對于各規(guī)范規(guī)定不一致的地方加以說明，以期廣大設計人員能夠做到有章可循，不拘泥條款，合理利用規(guī)則變通運用，注重實踐，更好地為工程服務。

1 穿越位置及穿越長度選擇

1.1 相關標準規(guī)定

SY/T 6968—2021 中3.0.11 規(guī)定對于河道擺動較大的河段應進行河勢分析。

5.0.3規(guī)定穿越位置選擇，宜避開下列區(qū)域：①深泓線擺動大的河段；②岸坡區(qū)巖土松軟、不良地質(zhì)作用發(fā)育且對穿越工程穩(wěn)定性有直接危害或潛在威脅的河段。

1.2 工程案例

某國外管道穿越某河流，位置如圖1 所示。包括主河道穿越、岔河穿越和江心灘線路三部分。穿越段共包括2 條管道和1 條光纜套管，其中管道為Φ 1016 天然氣管道、Φ 813 原油管道光纜套管為Φ 114。主河道定向鉆穿越水平長度分別為1 530 m，岔河定向鉆穿越水平長度為778 m，于2011 年完成穿越段施工。

圖1 穿越位置衛(wèi)星影像圖Fig.1 Satellite image of crossing position

穿越河段地層為：西岸覆蓋層為第四系沖洪積物細砂、中砂，下伏上新世弱膠結砂礫巖、砂巖；東岸覆蓋層為第四系礫砂層，下伏上新世弱膠結砂礫巖、砂巖。

主河道定向鉆入土點在東岸，距離左岸360 m，出土點位于西岸，距離右岸130 m，從砂巖中穿越。

2011 年雨季過后，河水對堤岸沖刷嚴重。主河道定向鉆穿越出土點距離岸邊的距離從130 m 減少至60 m，穿越管道的埋設深度從19 m 減少至4 m（圖2）。

圖2 主河道西岸岸線變化圖Fig.2 Change of the west bank line of the main channel

岔河位置洪水對堤岸沖刷嚴重。河道穿越入土點距離岸邊的距離從330 m 減少至200 m，穿越管道的埋設深度從22 m 減少至18 m（圖3）。

圖3 岔河沖刷后縱斷面圖Fig.3 Longitudinal section of Chahe river after scouring

從大范圍衛(wèi)星影像（圖4）可看出整個江河道變化比較劇烈。對于汊道外形的河道，洲頭、洲尾的沖淤消長。有的河流汊道內(nèi)河床的縱向沖淤，以及主、支汊的易位變化周期并不長。此外游蕩型河流平面上最顯著的特點之一就是沙洲的發(fā)展變化。一次洪水過程，隨著水位的漲落變化，就會發(fā)生消長。有的游蕩型河流的沙洲變化幅度十分驚人。

圖4 大范圍河道衛(wèi)星影像圖Fig.4 Satellite image of large-scale river channels

1.3 建議

定向鉆穿越點不宜選擇在河道彎曲、易改道、易變洲灘、匯流口、分流口等沖淤河流形態(tài)變化頻繁的河段，還需考慮河道變化的影響。另外穿越長度、出入土點離岸邊的距離都應適當加大。

2 定向鉆與建構筑物距離

2.1 相關標準規(guī)定

2.1.1 SY/T 6968—2021

標準5.0.4 規(guī)定定向鉆穿越軸線應符合下列要求：①并行穿越時，并行間距不宜小于8 m；②當情況特殊或受地形及其他條件限制時，定向鉆穿越管道與建（構）筑物的距離不應小于5 m，并應滿足施工間距要求。

2.1.2 GB 50424—2015

標準6.3.1 規(guī)定鉆導向孔應符合下列規(guī)定：導向孔實際曲線與設計穿越曲線的偏差不應大于1%，且偏差應符合表1 的規(guī)定[8]。

表1 導向孔允許偏差Tab.1 Permissible deviation of guide holem

2.2 說明與認識

（1）2013 版定向鉆設計規(guī)范[9]第7 款“定向鉆穿越管道與建筑鋼不應小于8 m”是考慮定向鉆左右偏差最大值±3 m、不小于8 m 可保證定向鉆在建筑物附近穿越時穩(wěn)定，在正常施工偏差情況下，也能滿足管道保護法[10]規(guī)定的凈距5 m 的要求。如果實際設計時間距確實難以達到不小于8 m 要求，可以考慮對穿越偏差提出相對苛刻的要求，必要時還需協(xié)商或取得相關協(xié)議。一些穿越設計中，設計人往往忽略了該條要求，造成定向鉆距離建構筑物或橋梁基礎距離過小。2021 版定向鉆穿越規(guī)范強調(diào)與建構筑物間距不應小于5 m，其中“應滿足施工間距要求”實際上就是強調(diào)施工偏差及場地布置要求。

1.2方法兩組患者均在全麻狀態(tài)下實施手術,需注意讓患者在手術前6~8h嚴禁進食進水,以免術中因麻藥反應產(chǎn)生嘔吐,嘔吐物堵塞氣管造成危險。對照組實施開放型手術,即將腦顱打開將瘤體清除。觀察組采用顯微手術方式治療,具體操作如下。

（2）距離建筑物距離小時，出入土點附近長度應盡量深穿，以防止出現(xiàn)周邊建筑地面冒漿問題。

（3）定向鉆與建筑物間凈距是考慮水平凈距還是空間實際距離，目前在法律、法規(guī)、工程實踐中存在一定的認識差異。從法理上看規(guī)定管道與建筑物凈距不小于5 m，是以管道穿越不影響建筑物基礎穩(wěn)定性、保證建筑物安全為目的，深穿一般可有效降低相關風險，但工程實踐中目前還較難形成統(tǒng)一共識。

3 場地布置及征地面積

3.1 相關標準規(guī)定

3.1.1 SY/T 6968—2021

標準7.0.3 規(guī)定小型鉆機的安裝場地宜為40 m×40 m，大型鉆機的安裝場地宜為60 m×60 m。泥漿池不應設在穿越軸線上。

3.1.2 GB 50424—2015

標準6.1.14 規(guī)定鉆機場地應符合下列規(guī)定：①小型水平定向鉆機的安裝場地可為40 m×40 m，大型水平定向鉆機的安裝場地可為60 m×60 m；②泥漿池不宜放在穿越中心線上。

標準6.3.2 規(guī)定定向鉆導向孔對接穿越施工應符合下列規(guī)定：①對接穿越施工準備應符合規(guī)定；②施工場地應進行平整鋪墊，主鉆機施工場地面積宜為3 600 m2，輔助鉆機施工場地面積宜為1 600 m2。

3.2 對比與應用

（2）從GB 50424 中的規(guī)定可以看出輔助鉆機占地面積40 m×40 m，是按小型鉆機標準考慮的。

（3）作為設計文件中征地面積確定依據(jù)的以上規(guī)定，實際中可以酌情考慮調(diào)整。對于小管徑穿越的小鉆機，例如油氣田集輸類管道由于一般管徑較小，鉆機場地按20 m×30 m 考慮即可。但對于大管徑長距離或巖石類地層定向鉆鉆機場地，由于泥漿處理設施等占地的增大，可考慮場地放大至60 m×80 m。

4 規(guī)定與計算

4.1 相關標準規(guī)范

SY/T 6968—2021 標準10.4.1 規(guī)定定向鉆穿越施工階段，穿越管段在擴孔回拖時，應核算空管在泥漿壓力作用下的徑向屈曲失穩(wěn)。按下列公式進行核算：

式中：ps為泥漿壓力，MPa；pyp為穿越管段所能承受的極限外壓力，MPa；pcr為鋼管彈性變形臨界壓力，MPa。

4.2 重視與關注

（1）2013 版行標式（1）F——穿越管段強度設計系數(shù)，表述中誤寫為管道強度設計系數(shù)，該系數(shù)是由鐵木辛柯彈性力學推導而來，為安全系數(shù)1.67 的倒數(shù)，該系數(shù)在2021 版規(guī)范中直接調(diào)整為0.6，以便與油氣管道強度設計系數(shù)區(qū)分。該問題在設計文件審查中經(jīng)常出現(xiàn)，設計人常常誤取為0.5、0.4，應引起注意。

（2）式（2）是個一元二次方程，有兩個解，應取小值。

5 結論

以上僅例舉了在遵循定向鉆相關規(guī)范進行油氣管道定向鉆設計時，部分常見或典型問題，期望對廣大設計人員能有所啟發(fā)和幫助。由于定向鉆工程是一門實踐性非常強的學科，隨著工程技術的進步、工程實踐經(jīng)驗的豐富以及遇到的工程問題越來越復雜，必然會推動定向鉆設計技術的進步，在遵循相關規(guī)范進行設計時，注重規(guī)范間的聯(lián)系與區(qū)別，建立發(fā)展、實事求是的設計理念，靈活運用規(guī)則，注意與工程實際相結合，最終解決工程問題。