水平定向钻穿越施工技术在盘锦地区应用

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1、水平定向钻穿越施工技术在盘锦地区应用　　摘要：秦皇岛-沈阳天然气管道储气工程清水河定向钻穿越和双水线定向钻穿越分别于2012年1月26日和1月31日开工，3月3日和2月29日主体完工。盘锦地区地层结构多以粉砂、细砂、流砂为主，穿越风险较大，易塌孔、钻头不易抬头，因此该文章将针对此情况结合两项穿越工程,通过在各施工工序中采用不同的施工技术，经实践总结出了一套针对盘锦地区特殊的地质结构进行定向钻穿越施工的技术。关键词：盘锦、细沙粉砂1016mm导向孔扩孔回拖中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：2012年

2、3月辽河石油勘探局油田建设工程一公司完成了秦皇岛-沈阳天然气管道储气工程清水河和双水线两个定向钻穿越工程。盘锦地区属盐碱性地质，一般穿越地质结构主要以粉砂、细砂、流砂为主，穿越过程中入土部分的曲线倾角不易控制，出土部分曲线处钻头不易抬头，流砂处易塌陷是穿越过程中遇到的主要问题。两项工程的施工概况除所在地理位置不同外其他均一致，我单位对两项工程采用不同的施工工艺进行对比分析，通过实践总结出一套针对盘锦地区盐碱特殊地质结构的定向钻穿越施工技术。为以后在具有类似地质结构的地区施工提供一定的参考依据。7工程概况秦皇

3、岛-沈阳天然气管道储气工程清水河定向钻穿越和双水线定向钻穿越均位于盘锦市曙光地区，穿越段实际长度均为600米，设计深度为18米，入土角8度，出土角6度。勘探地质情况主要穿越段为细砂、粉砂、流砂，最大承载力特征值为200kPa。主管道规格为ΦD1016×26.2mm、设计压力为10MPa。间隔10米在主管道北侧平行穿越等长硅管套管，规格为D114×6.4mm。分别使用HK500钻机（最大回拖力500T）和GD5000L钻机（最大回拖力500T）进行施工。清水河穿越于1月26日进行通信管线导向孔钻进，1月31日

4、完成回拖用时5天。主管线于2月1日开钻，经16″、24″、32″、40″、48″、52″六级扩孔后于2月29日回拖完毕；双水线穿越于1月31日进行通信管线导向孔钻进，2月5日完成回拖。主管线于2月6日开钻，3月3日回拖完毕。两项工程分别用时37日和30日。施工过程施工流程导向孔施工7根据设计提供的穿越段地质情况，清水河穿越工程钻导向孔采用鸭嘴板式钻头，该钻头无法安置水眼，有两个直径为10mm，内部为圆筒式结构的水孔，钻导向孔期间发现钻机仪表显示推力较大。推力较大主要存在两种可能：一种是地下存在硬层，停止旋转

5、向前推送的过程中发现掉头明显，确定不是遇到硬层；另一种是水孔处泥浆射流速度不够，加大泥浆泵排量以后发现，钻进速度有所提高但效果并不明显。经分析确定原因为后者，即钻头上水孔不具有提高泥浆喷射速度的射流作用。在进行主管线导向孔钻进时，将钻头更换为10.8寸老式板式钻头，选择直径为10mm的水眼。根据图3排量与喷射速度关系，保证射流速度在100m/s。更换以后发现导向孔钻进速度明显提高，节省穿越时间近12小时。双水线导向孔穿越采用现有10.8寸老式板式钻头+螺杆马达的钻具组合进行施工。进行Φ114mm通信硅管的导

6、向孔钻进时，发现由于螺杆马达自身重量较大，钻头不易抬头，降低泥浆排量后也难以抬头，结果导致实际穿越深度比设计深度深两米。钻主管线导向孔时去掉了螺杆马达，减轻重量后钻头抬头明显，在遇到硬层的地方，通过提高泥浆的排量钻机的推力下降明显，证明无需搭配螺杆马达能有效解决钻头不易抬头的问题。7通过实践总结，针对盘锦地区地下主要以细砂、粉砂、流砂为主的地质结构，导向孔钻进采用鸭嘴板式钻头较为合适。选择直径为9-11mm的水眼，泥浆排量控制在15-20升/秒较为合适，根据地层硬度的变换，对泥浆的排量进行控制。扩洗孔在进行

7、扩孔器初步选择的时候，我们筛选出三种作为备选，包括桶式扩孔器、板式扩孔器、飞旋扩孔器。针对粉砂、细砂、流砂的地质特点，以上三种各有优缺点。飞旋式扩孔器中间为镂空设计，不易堆积泥沙，能够减轻钻机的扭矩和拉力，但是在进行大孔径扩孔时，外侧边缘较窄影响成孔质量。桶板式扩孔器较比桶式扩孔器除了成孔效果好以外，由于边缘有支板，能够在一定程度上减少泥沙的堆积，但是因其自身的重量较大产生的扭矩也较大，易增大钻具疲劳程度。在清水河穿越施工过程中，采用了飞旋扩孔器和桶板式扩孔器混合使用的方式来施工。扩孔极差为200mm，共进

8、行6次扩孔分别为400mm、600mm、800mm、1000mm、1200mm、1400mm。7在进行前四级扩孔时采用飞旋扩孔器，发现中小孔径扩孔时使用飞旋扩孔器扩孔速度较快，扭矩和拉力较小，成孔效果不是十分理想。为保证曲线质量，决定后两级扩孔时采用桶板式扩孔器。在采用桶板式扩孔器扩孔时从仪表上直观体现出的问题是钻机的扭矩和拉力较大，扩孔速度较慢，但是由于该扩孔器自身的结构特点使得扩孔后的成孔效果要远远好于飞旋扩