论文部分内容阅读
摘要：定向钻技术在管道施工中一般用于长距离非开挖穿越。其优点是施工速度快、铺管精度高，具有较好的经济效益和社会效益。但由于对设备、钻具较强的依赖性和地下施工中的不可视性，使其具有更大的风险。本论文以油田某输气管线工程中的定向穿越为实例，针对在发生的管线回拖失败问题进行论述分析。
关键词：定向钻 回拖力 扩孔 泥浆
一、工程概况
本文介绍的深穿段管线，规格为Φ219*6无缝钢管，穿越水平长度1665m，最小曲率半径328.5m，最大穿越深度为8m。根据最大回拖力计算公式，计算的拉力F =24.91吨。该段选用回拖拉力280吨的钻机，满足工程需要。
二、管线回拖技术措施
1、确保导向孔平滑、顺畅、满足设计曲率半径的要求，并避免出现S弯。
2、最后一次扩孔前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养，拖管前再进行系统检查，确保回拖过程中设备不出现问题。
3、及早做好拖管的各项准备工作，尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间，减少风险，若停工时间超过12小时，需要再进行一次通孔后再回拖。
4、调整好管道的入子L角度，与出土角保持一致，避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难，根据施工实际情况，可将洞口沿轴线方向前挖20—30米，以达到降低支撑高度，管道入洞容易的目的。
5、适当增加聚合物含量，提高泥浆的悬浮和固孔能力；加入泥浆流变剂，使泥浆在较高的粘度下保持良好的流动性，提高携带能力，降低粘滞力；加入润滑剂减小摩阻；加入单项压力封闭剂，即起到良好的堵漏效果，又在孔壁形成致密的保护膜，对上部砂层起到良好的封闭作用。
6、使用发送滚轮，要求滚轮高度300mm每15米设置一个滚轮，以减少倒拖拉力，使回拖顺利进行。
7、在回拖时进行连续作业，避免因停工造成卡钻。回拖前仔细检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接牢固方可回拖。
8、管道回拖时，尽量使用与最后一次扩孔相同的钻具结构，以利于沿原轨迹前进，回拖时应避免钻具与管道硬连接，旋转接头和工作管之间加“U”型环，其抗拉强度应与钻机的额定拉力相匹。
四、泥浆的流变性的问题
水平定向穿越的成孔依赖钻具对周围土壤的切削和挤压。泥浆的重要作用之一就是悬浮和携带泥屑。确保泥浆的流变性，才能使其悬浮和携带泥屑的作用完全发挥。在一些重大项目的穿越施工，都是在板式扩孔器扩孔后，采用桶式扩孔器清孔整形，以达到确保预扩孔质量的目的，这样不仅使泥浆的流变性增强，还减少了管道回拖时的阻力。而在本工程的施工中并未对预扩孔进行整形清孔。从而大大增加了回拖阻力，也是造成回拖失败的原因之一。
五、预扩孔直径选择上的问题
孔的稳定性随着穿越地层岩性的不同存在很大的差别。在粘土、亚粘土层，孔的稳定性比较好；而在粉砂、流砂和砾石层，孔的稳定性很差。在实际施工中，地下土层多为流砂，粉砂，这也导致了预扩孔的稳定性较差。孔径越大，塌孔的可能性也随之增加。实际施工时，为了增大环形空间减少回拖拉力，采用了最大扩孔直径1.5 Dn，而在一般情况下管道穿越的最后一级扩孔直径为1.2—1.3Dn或Dn+150mm。较大的孔径虽有利于管道的回拖，但在流砂和粉砂的地层采用最大扩孔直径，加大了塌孔的风险；同时施工周期较长也是间接导致管道在回拖过程中出现塌孔现象的原因。
六、结束语
在管线水平定向穿越施工中回拖失败、扩孔报废是管道穿越主要存在的风险，因此在施工前管道的受力分析、施工方法的选择、现场实地的勘察、机器设备的选用和检修等准备工作尤为重要。因此应尽量减少摩擦系数，选用适宜的泥浆；在满足管道回拖要求的前提下尽可能选择较小的扩孔直径；同时入土角度越小，出土角度越大，越有利于回拖，以及尽可能缩短施工周期，都是有效防止回拖失败的措施。
参考文献
[1]《油气输送管道穿越工程施工规范》 GB50424-2007
[2]《油气长输管道工程施工及验收规范》 GB50369-2006
[3]《石油建设工程质量检验评定标准管道穿跨越工程》SY4207-2007
关键词：定向钻 回拖力 扩孔 泥浆
一、工程概况
本文介绍的深穿段管线，规格为Φ219*6无缝钢管，穿越水平长度1665m，最小曲率半径328.5m，最大穿越深度为8m。根据最大回拖力计算公式，计算的拉力F =24.91吨。该段选用回拖拉力280吨的钻机，满足工程需要。
二、管线回拖技术措施
1、确保导向孔平滑、顺畅、满足设计曲率半径的要求，并避免出现S弯。
2、最后一次扩孔前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养，拖管前再进行系统检查，确保回拖过程中设备不出现问题。
3、及早做好拖管的各项准备工作，尽量压缩扩孔完成后和回拖前的停工时间，减少风险，若停工时间超过12小时，需要再进行一次通孔后再回拖。
4、调整好管道的入子L角度，与出土角保持一致，避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难，根据施工实际情况，可将洞口沿轴线方向前挖20—30米，以达到降低支撑高度，管道入洞容易的目的。
5、适当增加聚合物含量，提高泥浆的悬浮和固孔能力；加入泥浆流变剂，使泥浆在较高的粘度下保持良好的流动性，提高携带能力，降低粘滞力；加入润滑剂减小摩阻；加入单项压力封闭剂，即起到良好的堵漏效果，又在孔壁形成致密的保护膜，对上部砂层起到良好的封闭作用。
6、使用发送滚轮，要求滚轮高度300mm每15米设置一个滚轮，以减少倒拖拉力，使回拖顺利进行。
7、在回拖时进行连续作业，避免因停工造成卡钻。回拖前仔细检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接牢固方可回拖。
8、管道回拖时，尽量使用与最后一次扩孔相同的钻具结构，以利于沿原轨迹前进，回拖时应避免钻具与管道硬连接，旋转接头和工作管之间加“U”型环，其抗拉强度应与钻机的额定拉力相匹。
四、泥浆的流变性的问题
水平定向穿越的成孔依赖钻具对周围土壤的切削和挤压。泥浆的重要作用之一就是悬浮和携带泥屑。确保泥浆的流变性，才能使其悬浮和携带泥屑的作用完全发挥。在一些重大项目的穿越施工，都是在板式扩孔器扩孔后，采用桶式扩孔器清孔整形，以达到确保预扩孔质量的目的，这样不仅使泥浆的流变性增强，还减少了管道回拖时的阻力。而在本工程的施工中并未对预扩孔进行整形清孔。从而大大增加了回拖阻力，也是造成回拖失败的原因之一。
五、预扩孔直径选择上的问题
孔的稳定性随着穿越地层岩性的不同存在很大的差别。在粘土、亚粘土层，孔的稳定性比较好；而在粉砂、流砂和砾石层，孔的稳定性很差。在实际施工中，地下土层多为流砂，粉砂，这也导致了预扩孔的稳定性较差。孔径越大，塌孔的可能性也随之增加。实际施工时，为了增大环形空间减少回拖拉力，采用了最大扩孔直径1.5 Dn，而在一般情况下管道穿越的最后一级扩孔直径为1.2—1.3Dn或Dn+150mm。较大的孔径虽有利于管道的回拖，但在流砂和粉砂的地层采用最大扩孔直径，加大了塌孔的风险；同时施工周期较长也是间接导致管道在回拖过程中出现塌孔现象的原因。
六、结束语
在管线水平定向穿越施工中回拖失败、扩孔报废是管道穿越主要存在的风险，因此在施工前管道的受力分析、施工方法的选择、现场实地的勘察、机器设备的选用和检修等准备工作尤为重要。因此应尽量减少摩擦系数，选用适宜的泥浆；在满足管道回拖要求的前提下尽可能选择较小的扩孔直径；同时入土角度越小，出土角度越大，越有利于回拖，以及尽可能缩短施工周期，都是有效防止回拖失败的措施。
参考文献
[1]《油气输送管道穿越工程施工规范》 GB50424-2007
[2]《油气长输管道工程施工及验收规范》 GB50369-2006
[3]《石油建设工程质量检验评定标准管道穿跨越工程》SY4207-2007