福建同安東西潯水平定向鉆穿越施工方法

[摘要] 東西潯水平定向鉆穿越工程于2008年8月19日回拖成功，創造了新的水平定向鉆穿越基巖長度福建紀錄（1712米），本次穿越采用世界先進導向孔對接技術再次獲得巨大成功。

[關鍵詞] 大口徑 長距離 導向孔對接

2008年8月19日00點30分，中國石油天然氣管道局穿越分公司和福建東辰市政工程有限公司，在福建同安東西潯創造了1712米水平定向鉆穿越基巖長度福建紀錄，繼錢塘江穿越、珠海磨刀門穿越工程后，采用世界先進導向孔對接技術再次獲得成功，在超長距離風化基巖層穿越和導向孔對接技術取得突破。

1 工程概況

福建LNG輸氣管道干線工程屬國家重點工程項目。東西潯穿越工程是干線高壓管道進入廈門市區的重要穿越工程，本穿越起點位于同安區后溪鎮石潯村魚塘中，穿越東溪、西溪水渠及兩岸眾多魚塘，終點位于西柯鎮浦頭村，穿越水平長度約 1712m。

本工程出點在東溪河靠近東岸一側，因魚塘較多，故將出土點放置在一處漁塘內，出土點在定向鉆管端的延長線上，設計里程16Km+235.71m，出土角度為6度。穿越段最低點高程為-11.14m，入土點與最低點的高差為18.48m，主鉆機DD440在入土點，出土點與最低點的高差為13.25m，定向鉆穿越彎管段曲率半徑909.6m(1500D)，管線壁厚9.5mm。管線采用φ406.4×9.5，L415直縫電阻焊（ERW）鋼管，管道外防腐采用三層加強防腐，輸送介質為凈化天然氣，管道設計壓力為7.5Mpa。

2 工程特點

2.1工程地質條件差，不利于穿越輔管工程施工。上部粘土層中夾有大量細砂質透鏡體，粘結力差。中部有較厚的卵礫石層，下部又是全風化和強風化花崗巖，砂礫粗，泥漿不易攜帶。

2.2 穿越場所協調難。本次穿越起點位于同安區后溪鎮石潯村，需穿越東溪、西溪、水渠和眾多魚塘，特別是出土點在魚塘內，協調工作十分艱苦，造成施工工期延長，放置設備的場地受限等困難。

2.3 鉆導向孔

2008年6月8日16時開鉆，6月28日采用世界先進的導向技術完成導向孔作業。

主鉆機DD440（最大推拉力200t，最大扭矩7.2萬N#8226; m）在入土端。導向孔鉆進時使用人工磁場，在穿越過程中作為導向孔控向系統的磁信號源。本工程由于地質情況復雜，入土側與出土側上部地層均為卵石層，為便于定向鉆穿越，分別在兩側采用套管隔離法將卵石層隔離，在入土側夯入φ1016mm套管，長110m，出土側夯入φ1016mm套管，長度為90m，合計200m。兩臺鉆機沿設計曲線相向鉆進導向孔，通過人工磁場鋪助鉆進到對接區域，距離入土點約1200米，主鉆機探頭探測到輔助鉆機軸向磁鐵的磁力線，通過輔助鉆機與主鉆機之間軸向磁鐵進標定，可以測量出兩個導向孔的相對空間位置，經過多次糾編調整，使兩導向孔越來越近，最終使兩者合二為一。輔助鉆機抽出一根鉆桿，主鉆機鉆進一根鉆桿，直到主鉆機鉆頭進入輔助鉆機套管內，繼續鉆進到鉆頭出土，完成導向孔對接，輔助鉆機退場，為擴孔做好準備。

2.4 擴孔器的選擇

根據東西潯穿越工程地質情況，采用三級擴孔，一次洗孔，用桶式擴孔器擴孔、回拖。

2.4.1 注意使用壽命

巖石擴孔器選擇的一個重要因素是擴孔器的使用壽命，影響其壽命的因素包括兩個方面：一是牙輪和滾刀盤的結構強度和耐磨性；二是軸承的使用壽命，軸承在多數情況下是巖石擴孔器最薄弱的一個環節，而且一旦出現軸承損壞，極易使滾刀盤牙輪脫落而留在鉆孔內，使后續的擴孔無法繼續進行，鉆孔報廢。開放式軸承使用壽命短于密封式軸承，因此本次長距離穿越使用密封式軸承，確保擴孔順利進行。

2.4.2 操作要點

擴孔主要操作要點是鉆機施加給擴孔器的鉆壓、轉速和泥漿的泵送量，其要點如下：

一是不同直徑和不同形式的巖石擴孔器對鉆壓的要求各不相同，在長矩離巖石層擴孔期間，一定要把鉆壓控制在規定的范圍內，以免擴孔器過度磨損造成嚴重后果，大多數巖層擴孔事故都是因為過度追求速度，施加大鉆壓造成，本次施式鉆壓控制在規定的范圍內，一切正常。

二是轉速作為擴孔的另一個重要參數，轉速的快慢，主要與巖石的硬度有關。巖層軟，轉速不宜超過60RPm，硬巖層轉速應相應減小，一般為10－40RPm，轉速過高會引起擴孔器的非正常磨損，甚至造成擴孔事故。本次穿越擴孔轉速控制在25－40 RPm之間，施工順利。

三是泥漿的泵量對擴孔的影響，泥漿的主要作用是冷卻擴孔器和攜帶巖粉，泥漿的實際泵量應根據每級擴孔產生的巖粉量和泥漿的攜帶能力進行計算后確定，本次穿越擴孔泵量不低于每分鐘一立方米。

四是分級擴孔不選擇直徑太相近的巖石擴孔器進行分級擴孔，因為一方面發揮不出擴孔應有的效果，另一方面還很容易出現被巖層卡死的危險。本次擴孔分三級，第一級擴孔采用φ18吋擴孔器，第二級擴孔采用φ22吋擴孔器，第三級擴孔采用φ26吋擴孔器。2008年8月14日開始采用φ24吋桶式擴孔器洗孔，8月16日完成洗孔。2008年8月17日21點30分采用24吋桶式擴孔器回拖，于8月19日00點30分回拖結束，共用27小時回拖完畢。

3 主要施工技術

3.1 本工程由于地質情況復雜，入土側與出土側上部地層均為卵石層，為便于定向鉆穿越，分別在兩側采用的套管隔離法將卵石層隔離，采用夯管法將套管打入地下，并一邊夯管一邊掏管內的土，確保管內清潔。

3.2 因所夯入的套管為φ1016mm，套管內徑大，為防止鉆桿在套管內甩動過大，確保穿越鉆進施工順利進行，在套管內下鉆桿扶正器和φ355無縫鋼管，使得鉆桿在鉆進過程中沿設計曲線方向推進，確保鉆孔對接的準確性。

3.3 東西潯穿越工程采用對接技術，本條管中心線兩旁布置了兩條交流線圈，形成閉合交流電纜線圈，在對接區為提高線圈磁場強度，采用兩根電纜并聯法，保證了進入對接區域，兩個導向孔的相對空間位置偏差在可控范圍內，較一般穿越工程僅在主要地段布置人工磁場更加準確，更利于下一步工作的開展。

3.4 提高擴孔質量及速度

長距離、大口徑穿越需要大泥漿排量，根據東西潯穿越實際情況，穿越風化基巖層粗礫砂及巖粉非常多，單臺泵不能滿足施工要求，本次采用入土點兩臺泵并聯工作法，提高泥漿排量，這樣即保證了泥漿排量，及時大量排出巖粉、砂礫，又保證了擴孔速度，有效降低了擴孔扭矩。雖然穿越距離長，但擴孔扭矩一直處于較理想的范圍。

4 主要成果

通過近三個月的施工，成功夯入長矩離套管，理想隔離卵礫石層；使用高粘度潤滑性泥漿，鉆孔穩定，回拖阻力小，拉力僅為50噸，回拖順利；在管中心線兩旁布置了兩條交流線圈，形成閉合交流電纜線圈，保證對接的成功，創造了水平定向鉆穿越基巖長度福建紀錄（1712米）。

5 結語

福建LNG燃氣管道東西潯穿越工程取得圓滿成功，創造了大型定向鉆輔管鉆機在省內大管徑穿越基巖長度最長的紀錄。

在穿越過程中，施工人員分工明確，管理有序，每一道工序都按規程要求辦理，把可能出現的事故隱患消除在萌芽狀態。技術人員嚴格把關，優化施工方案，各環節銜接順暢，為定向穿越燃氣管道工程，積累了超長距離穿越基巖的施工經驗，我們將認真總結，向更高的穿越領域前進。