特殊地质条件下的大口径管道定向钻穿越施工技术

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1、广州市亿钻通非开挖工程有限公司技术文档第6页特殊地质条件下的大口径管道定向钻穿越施工技术n陕京二线输气管道定向钻穿越永定河工程的特点是,地层松散,含水量低,黏结性差,定向钻穿越时易冒浆,不易成孔,砂层易形成沉砂包钻;加之穿越管径大,扩孔级数较多,对地层的冲击扰动较大,增加了塌孔的可能性,施工难度很大.针对这些情况采取了多种措施,保证了穿越一次成功.文章介绍了这次施工中出现的问题及其应对措施,总结了特殊地质条件下大口径管道定向钻穿越施工的体会。泥浆泥浆是决定穿越施工成败的重要因素之一，泥浆的主要成分是膨润土和水，同时向泥浆中加入各种添加剂，以保证泥浆具有高粘度、高携砂性、

2、固孔和润滑等特点。大口径管道定向钻穿越扩孔施工的技术探讨大口径管道定向钻穿越扩孔施工的技术探讨随着国民经济不断的增长及对能源需求的增加，现阶段国内外输油气施工管道的口径也越来越大。以我国已建和在建的施工管道为例，已建的西气东输一线40英寸施工管径，在建的中亚输气管道的42英寸施工管径和西气东输二线的48英寸施工管径。而管道施工中，作为一种经济、快捷且地貌破坏很小的河流穿越方式———水平定向钻穿越，在进行大口径管道的定向钻施工时，需要进行多级的扩孔施工，而扩孔器和钻杆钻具的重力作用使扩孔器下沉现象尤为严重，造成工期和材料消耗的增加，且大口径的孔壁稳定性也有所下降，施工难度

3、增大。本文就目前的水平定向钻穿越扩孔施工进行分析，并寻求降低扩孔器下沉现象的措施。以48英寸管道定向钻施工为例，在进行常规的扩孔作业时，需进行18英寸（视实际情况可省略）、24英寸、30英寸、36英寸、42英寸、48英寸、52英寸、56英寸、60英寸、64英寸共9至10级扩孔，在进行36英寸以上级别扩孔时，由于扩孔器及与扩孔器连接的钻杆的自重，使得扩孔器在工作期间一直对孔壁下沿地层有压力作用，而随着扩孔器的旋转，使切割后的孔洞有下沉趋势，随着级数的增大，扩孔器重量也越重，孔洞下沉的趋势也越严重。图1为经过多级扩孔后孔洞的截面的示意图。在经过多级的扩孔之后，孔洞的横截面成

4、上窄下宽的鸭梨形。广州市亿钻通非开挖工程有限公司技术文档第6页广州市亿钻通非开挖工程有限公司技术文档第6页以中石油管道局穿越公司在印度东气西输Purna河进行48英寸输气管道的定向钻穿越施工为例，施工管径Φ1219mm，壁厚为20.7mm，实际穿越长度为670m，主要穿越地质层位硬塑粉质粘土。在该工程实际施工中，共经历了18英寸、24英寸、30英寸、36英寸、42英寸、48英寸、52英寸、56英寸、60英寸、64英寸共10级扩孔工艺，孔洞经历了多次扩孔后，变成了长圆状，如图2所示。从孔洞截面可以看出，在扩孔过程中，钻杆的位置有最初的导向孔中心下沉了至少3米，因此我们可以

5、得知，该工程的扩孔施工做了大量的不必要的切削工作，以36英寸已扩完孔至42英寸进行切割刀扩孔为例，扩孔时截面示意图如图3所示，标有45°剖面线的区域为理想状态下的切削区域，标有135°剖面线的区域为实际切削区域。广州市亿钻通非开挖工程有限公司技术文档第6页经计算，理想状态下在36英寸已扩孔的基础上进行42英寸扩孔，所需切削的面积为0.154m2，而考虑到扩孔器下沉后再进行扩孔的因素，则所需切削的面积增加到了0.579m2，该切削面积为理想状态时的3.7倍，而42英寸盲孔的横截面积为0.893m2，由此可知扩孔器下沉导致了所需切削面积为扩42英寸盲孔的一半以上。因此，如果

6、我们能够采取有效措施，减少扩孔时扩孔器的下沉所带来的不利影响，则可在工程中减少扩孔阶段无谓的切削量、减少投入的人力、物力以及工期的损耗。笔者认为，可以通过以下几个途径来实现：（1）在泥浆的性能和排量满足携带需求的前提下，尽量减少扩孔和洗孔的次数，可有效地减小下沉的距离。根据以往的工程施工可知，在适当的司钻操作下，除非特殊地质层如硬塑粘土层等会导致扩孔扭矩大增之外，一般常规的扩孔不会有大的扭矩产生，在国外已经有人进行导向孔之后，成功地一次性扩孔并将管道回拖就位的实例。中石油管道局穿越公司在中亚天然气管道伊犁河进行42英寸管道的定向钻穿越的工程中，在伊犁河进行42英寸双管穿

7、越，穿越的管道规格为X70钢，管径Φ1067mm，壁厚为28.6mm，穿越长度为1057m，施工地质层多为中密———密实中细砂，为保险起见，在A管的穿越过程中，采用了24英寸、30英寸、36英寸、42英寸、48英寸、52英寸、56英寸七级扩孔工艺，并在扩孔期间和回拖前，穿插进行的30英寸、42英寸、52英寸共三遍洗孔工艺；而在B管的穿越过程中，只采用了24英寸、36英寸、48英寸、54英寸四级扩孔工艺和30英寸、42英寸、52英寸共三遍洗孔工艺，最终A管和B管都回拖成功，但相比较后，B管比A管少扩孔了3次，缩短了8天的工期和少用了大约50