浅议避免定向钻施工钻杆断裂的经验做法

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1、浅议避免定向钻施工钻杆断裂的经验做法【】：近些年来，我国长输天然气、成品油管道建设如火如荼，笔者参与施工的定向钻管道施工，却在近一两年频频发生钻杆断裂事件，本文通过认真分析问题，明确了钻杆断裂的6个主要原因，并根据问题原因，提出了对定向钻机和钻具选型方面的经验做法，不仅有利于解决钻杆使用的问题，而且对减少工期风险和工程投资具有重要意义。　　【关键词】：大口径管道；定向钻施工；钻杆断裂　　Abstract:Inthispaper,throughacarefulanalysisofdrillpipefractureproblem,

2、madeclearthe6mainreasons,accordingtothecauseoftheproblem,putforsofdrillpipes,butalsotoreducetheprojectriskandprojectinvestmenthasimportantsignificance.　　Keyeterpipeline;directionaldrilling;drillpipefracture　　　　：U175：A：　　近些年来，我国长输天然气、成品油管道建设如火如荼，先后建成了西气东输一线、榆林-济南输气管道

3、、川气东送管道等长输管道，同时配套建设了大量管道X络，在这些承担重要任务向华东、华南地区输送能源的管道建设中，出现了众多穿越河流、公路、居民密集区的定向钻工程。　　笔者参与施工的定向钻管道施工，却在近一两年频频发生钻杆断裂事件，其中先后发生了渭河、赣江、余江、信江、曾江、潼湖等十余个定向钻穿越工程钻杆断裂事件，钻杆断裂已成为直接影响定向钻一次成功率的主要问题；同时钻杆断裂对施工成本和进度造成较大影响，不仅造成的损失数以万计，甚至直接影响到工程总体工期目标的实现。　　究其原因，主要可以从两个方面分析，一个是从经济环境上分析，一个

4、是从技术角度分析。　　从经济上讲，主要是施工力量的供给不足。这几年从中央到企业借世界经济低迷的时机，大规模投资长输管道建设，固然极大地拉动了市场需求，起到了提振经济的作用，但是不可忽视的是，这些管道直径一个超过一个，最大已经超过Φ1016，如此巨大的市场需求和日新月异的技术要求，对应的却是短期内无法增加的定向钻施工企业、耗资巨大的定向钻设备和缓慢的技术积累。市场供给方的相对狭小，工程的密集开展和施工地质条件越来越复杂，这是定向钻施工质量事故的频频发生的经济原因，也是宏观环境上的原因，它导致了技术上一系列不成熟的施工做法。　　从

5、技术方面分析，钻杆断裂既有地质方面的影响，也有扩孔分级和钻杆选择、检测及分类使用等方面的原因。地质方面的影响我们后面再讲，先讨论一下施工中主要不成熟的做法，李顺来等人[6]的研究认为，造成钻杆断裂的主要原因是在扩孔和管道回拖过程中钻杆所承受的弯矩过大；而造成弯矩过大的原因一是导向孔的实际曲线与理论曲线偏差较大，二是扩孔后孔洞不规则，使管道与扩孔器以及钻杆轴线形成夹角。这两方面当然是非常重要的原因，我们现在通过更进一步的观测，认为其研究忽视了钻具选择和施工工艺方面原因导致的钻具卡死情况导致的钻杆断裂，而且没有从操作层面上详细分析

6、原因，所以总结了以下几个方面的技术误区：　　为了节省投资，施工承包商使用的定向钻设备与工程施工实际需求不相匹配，定向钻设备吨位过小、保养不及时，故障率高，使得定向钻钻力不均匀，同时施工走走停停使得成孔质量差、孔洞不规则，钻具易抱死，导致钻杆断裂；　　扩孔器型号选择不合理，未能根据实际地质条件进行配套的选型，使得钻进扭矩增大，钻杆磨损增加而断裂；　　钻杆选择不合理，因未对钻杆进行跟踪管理，缺少钻杆检测数据统计，导致所用一套钻杆寿命不均匀，其中磨损较大的钻杆因应力集中而断裂；　　导向孔偏差控制不合理，偏差过大，在后期矫正过程中因实

7、际曲线不合理，钻杆所承受的弯矩过大，容易导致钻杆应力增加或者直接使钻杆表面摩擦热裂而断裂，特别是钻杆接头承受了高的侧向摩擦力，其与孔壁周期性接触摩擦时，产生大量热量，使接头表面材料经受周期性加热和冷却，产生脆性的马氏体，在弯矩过大的因素同时影响下，造成钻杆接头内螺纹的纵裂；　　扩孔分级不合理，施工单位为赶工期而减少扩孔分级，使得钻进扭矩大大增加，容易导致钻杆磨损增加而断裂；　　因地质情况不理想，孔道破碎塌陷、钻屑过多，使得钻具抱死风险增大，导致钻杆断裂；　　本文中第二段提到的十余个定向钻施工发生的钻杆断裂，基本上都出于以上原因

8、。　　针对以上原因分析，笔者所参与的定向钻施工提出了一些解决措施，经过实践检验，总结以下经验做法：　　针对定向钻机和扩孔器选型不合理的问题，强化定向钻开工管理。应在定向钻开工前认真研究相关设计文件（特别是相关地勘资料），审查施工承包商报批的施工方案和拟使用的定向钻设备，确保所