水平定向钻在短距离岩石穿越中应用

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1、水平定向钻在短距离岩石穿越中应用　　摘要：水平定向钻技术施工难度和风险大,本文介绍了福炼一体化工程配套成品油管道一期工程城西大道Ⅱ定向钻穿越的施工方法及施工过程,是水平定向钻穿越技术应用于短距离岩石穿越的成功范例。关键词：定向钻；管道；短距离岩石；中图分类号：TE243文献标识码：A工程概况自然条件城西大道Ⅱ穿越位置位于福建省泉州市黄塘镇陈埭头村。穿越段西侧为道路绿化带及城西大道，场地较狭窄；东侧为民房，场地条件一般，交通较便利。设计采用定向钻方式进行穿越，一根Φ457mm主管，一根Φ114mm光缆套管。定向钻实际穿越

2、长度175m，其中岩石段穿越为115m。地质情况穿越场地区域地层依据土体形成的地质时代、成因、地层岩性、物理力学性质的不同划分6个工程地质层：①层填土、②层中粗砂、②1层淤泥质粉质粘土、③层粉质粘土、④层砂土状强风化花岗岩、⑤层碎块状强风化花岗岩、⑥层中～微风化花岗岩。8根据现场揭露的地层情况，土层为填土、中粗砂、淤泥质粉质粘土、和强风化～微风化花岗岩，建议管道以④层砂土状强风化花岗岩为管道主要设置层，以定向钻方式进行管道穿越。工程特点及技术难点1、原设计入土点位于绿化带下方空地，因地方关系及地形地貌原因，出入土点均改

3、到城西大道东侧的绿化带上。绿化带宽度为8米，下方已埋设一组6根的光缆套管，一根Φ1000V-PVC污水管，在出、入土点与穿越轴线均有交叉，且有污水沉淀池位于穿越中心线，穿越时增加了施工风险。2、此次穿越的惠安县惠女水渠在城西大道下方穿过，与穿越中心线垂直。修建惠女水渠时，在穿越中心线右侧山坡处为爆破施工，中心线左侧为回填施工，地下情况非常复杂。3、穿越位置位于城西大道拐弯处，出入土点后方均为城西大道路面，受长度限制，穿越曲线没有水平段。必须保证每根钻杆达到设计角度，否则无法出土。4、穿越段有115米长的岩石层，主要是中

4、～微风化花岗岩，必须使用动力钻具，造成控向信号滞后约10米，增加了控向难度。5、出土侧回拖管道沿城西大道绿化带预制，与穿越中心线有较大夹角，回拖施工难度较大。86、中心线右侧五米位置有一间民房，因岩石硬度较大，且部分地层为回填层，在扩孔过程中，可能会有较大震动，对民房产生不利影响。主要技术措施3.1导向孔施工1、导向孔施工措施（1）为避开一组6根的光缆套管，在入土点前方2-8米处，将地面挖开，暴露出光缆套管并采取保护措施。（2）在入土点前方，将穿越路径与Φ1000V-PVC污水管和污水沉淀井交叉位置挖开，测量出其下底相

5、对于入土点的准确高差，根据设计曲线，计算穿越路径与污水管和污水沉淀井的相位置。经计算，穿越路径与地下障碍物有冲突。经设计同意，将入土点位置后移，增加入土点与地下障碍物的距离，以保证避开地下障碍物。（3）出土侧探明污水管道准确位置及深度后，通过计算，受场地限制按原设计路径将无法避开污水管道，后经设计同意，将出土点位置向右侧平移3米，可避开出土侧污水管。（4）根据地下障碍物情况设计合理的穿越曲线，确保穿越路径可避开地下障碍物。（5）使用Sharewell公司的MGS控向系统进行导向孔施工。8（6）全程布置人工磁场，保证控向

6、精度。在地面上标出穿越中心线和地下障碍物位置，并将人工磁场测量的准确钻头位置与地下障碍物位置进行比较，确保钻头位置处于安全范围。（7）导向孔施工时，使用9-1/2″三牙轮钻头+172动力钻具+7″无磁钻铤的钻具组合进行岩石钻进。（8）钻进过程中，每根钻杆做好记录，包括钻进速度、调整角度时推进的长度、所用时间、角度变化情况等，以便于判断地层的变化情况，并总结出在不同地层中的控向规律。（9）因动力钻具造成信号滞后约10米，需根据上一根钻杆的钻进情况，结合这一根钻杆的角度变化，判断在同样地层中调整一定角度所需推进的钻杆长度，

7、确定下一根钻杆的钻进方式。（10）钻进过程中每根钻杆都用人工磁场进行测量，根据偏差对基准方位角进行调整，确保导向孔偏差在允许范围之内。发现偏差及时纠正，避免偏差过大，无法纠偏。（11）出入土点均设泥浆回收净化系统，对回流的泥浆进行回收利用。（导向孔完成，出土）2、遇到的问题及解决办法8钻进到70米处，钻头位于惠女水渠下方，钻头角度忽然不受控制，单根钻杆角度增大达4.4°（按管道曲率半径应不超过0.8°），根据钻进情况及地质情况分析，此处可能存在软硬地层的结合面，并与钻进方向有较小夹角，钻头钻进到该处时沿硬地层表面前进，

8、造成斜度度不受控制。经反复推拉修孔，未能取得效果。将钻头抽回到土层，改变方向及深度后重新开孔钻进，在80米处出现角度无法增大的现象，继续钻进将无法在预定位置出土。因入土点已无穿越位置，只能将钻机移到出土点进行导向孔施工。再次钻进时，将穿越中心线及穿越深度进行适当调整，尽量避开地层软硬结合位置，最终顺利出土，但在距入土点约70米处依