定向钻进技术论文：王宝河定向钻扩孔过程中的施工难点及处理措施

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1、定向钻进技术论文：王宝河定向钻扩孔过程中的施工难点及处理措施摘要：定向钻进技术用于非开挖铺设管线在我国得到了极大的推广应用，施工设备和技术日臻完善，已达到较为先进的水平。但实际施工过程中的风险还是比较大的，主观因素和客观原因共同主宰着施工的成败。文章阐述了大港油建王宝河定向钻扩孔过程中出现的难点和处理措施。关键词：定向钻进技术；牙轮磨损；钻屑清理；后续扩扎；卵石层处理定向钻扩孔施工过程中随着施工的进展，地质条件、泥浆配比、泥浆泵的排量和压力、钻进的速度以及清孔效果都需要我们在施工过程中进行严格控制。下面就浅谈一下我们在这几个方面的

2、教训和经验。一、工程概况王宝河主要穿越地层划分为4层：①粉质粘土；②圆砾；③卵石；④-1全风化粉砂岩；④-2强风化粉砂岩；④-3中等风化粉砂岩。本工程共穿越两条管线：输气管线φ1016×21mm和光缆套管20#无缝钢管φ114×6.4mm，采用定向钻方式敷设。入土角8°，出土角6°，穿越水平长度755.6m，穿越管底设计标高为-12m处。根据入土点高程计算，穿越深度约为30m（距离入土点深度），实际深度24m。出入土两侧均存在卵石层地质结构，出土点卵石层厚12m，入土侧卵石层厚14m。二、出、入土端的卵石层的处理为了避免出、入土端

3、卵石段塌方造成卡钻事故，采用在入土端打斜套管和在出土端采用开挖卵石层换土这两种方式避开卵石段。入土端套管顶进过程中，首先顶进φ2032mm×30mm的钢套管，当顶进至约35m左右，顶推力过大（达到360t），我们估算如果按照设计要求，即使推力达800t，也未必能完成剩下的套管顶进。为此，我们通过向建设单位以及设计单位等申请，于原φ2032mm×30mm内顶进一根φ1650mm×20mm的钢套管作为主支撑套管以有效的减小顶进力，从而保证施工的顺利完成。但由于两种套管间隙较大，在φ1650mm×20mm的顶进过程中出现了顶推力突然加大

4、的现象，我们分析主要为在顶进过程中两层套管之间间隙返入个别较大的卵石造成的这种情况，为此我公司也有针对性的对泥浆、顶推力以及绞龙掏挖长度等参数进行了及时的调整。当新顶进套管的底部已经触及岩层时，套管上部依然处于卵石层中，仍有卵石不断塌落，使得后续施工无法正常进行，而且此处含水量大，人员机械无法下到管头作业。为此，我们采用了“帽檐”法稳定套管上方的卵石层，从而保证缺口处卵石层有效支护。但在后来施工过程中由于帽檐翻转卡扩孔器，最后改为开挖处理，以至于后期出、入土点都有一个巨大的泥浆坑。不过在这个工程中得到的卵石处理经验，也为我们今后进

5、行类似的工程施工提供了宝贵的技术支持。三、泥浆的问题泥浆是定向穿越中的关键因素，被视为定向钻的“血液”，其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到地表、稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。但在此工程施工过程中却出现了以下几个问题：一是开挖坑内有自由水会返到孔洞内，对泥浆性能造成破坏，导致岩屑沉淀在孔洞内，出现复杂情况；二是泥浆不能实现流动净化,泥浆的净化装置不配套合理；三是泥浆泵排量与扩孔速度不配套，需要加大泥浆供给量，提高泥浆泵压和流量；四是泥浆性能不能满足要求，泥浆添加剂添加种类和数量需要调整。针对以上问题，现论

6、述原因及解决措施如下：1．自由水中的ca2+、mg2+渗透到泥浆中后产生了化学反应，降低了泥浆的粘结力，使得泥浆的粘度降低，造成泥浆的携砂能力下降，这也是造成孔内岩屑大量堆积，形成岩屑床的原因。在坑内水多，泥浆量少的情况下，我们采取在坑内下污水泵，把水抽走，边返泥浆边抽水，待泥浆全部占满开挖坑（泥浆或抽走或循环使用）。随着泥浆返出的越来越多，自由水进洞就可以得到逆转，经过长期观察，原来从泥浆坑内抽水配置泥浆，后来就逐渐抽不动了，自由水已经不能流动，从现在的情况来看，我们下坑的污水泵，抽出的全是废泥浆，粘度在45秒以上，从此可以判断

7、现在坑内不存在自由水的问题。这个现象从理论上也可以解释清楚，在扩孔过程中开挖坑内的泥浆越来越多，页面已经上涨了三米左右，目前已经形成了正的压差，泥浆在正压差的作用下，整个泥浆坑会形成密实的泥饼，泥饼会阻止地下水渗透到地层表面，同时泥浆的自由水会形成反渗透，这个反渗透就是所说的泥浆的失水，钻井泥浆的理论也是通过泥饼的阻止作用阻止地下水渗透到井眼内的，这个过程是个平衡过程，如果现在清理泥浆，压差变小，平衡破坏，地下自由水会重新渗透到地层表面。2．由于前期扩孔过程中产生的岩屑砂砾量非常大，泥浆携砂新能不高，有大量的砂和泥，这样为以后的扩

8、孔和管线回拖工作留下了相当大的隐患。为此我们在穿越西侧再准备泥浆池，抽动开挖坑内泥浆，实现泥浆流动性能；为进一步改善泥浆净化装置，更好的利用回收泥浆，我们采用能处理泥浆中0.4毫米以上岩屑，每小时处理泥浆量为200方的黑旋风除砂器和除泥器。3．成功