管道定向穿越的施工技術要求與質量控制

我國近年來在長輸管道施工中，遇到穿越河流、鐵路、公路與障礙物時，常規的大開挖方法存在許多問題，“非開挖”方式敷設管道成為長輸管道穿越工程中較先進的方法，定向鉆穿越技術在國內得到了廣泛的應用，由于河流穿越施工要求高，工期緊，任務重，工程剛開工，我項目部根據圖紙設計要求和相關規范要求，認真編制了定向鉆施工方案及施工計劃，組織具有經驗的專業隊伍進行施工作業，從施工準備到施工完成歷時90天，經通球試壓驗收，結果全部符合設計要求。現結合現場施工情況，從以下幾個方面詳細介紹：

一、做好前期勘察

為了能更好的保證河流定向鉆穿越工程按時，保質保量的完成，以保證整個延煉—西安成品油管道工程西安輸油末站管道外輸工程的計劃進度，在項目開始之前積極的補充吸收定向鉆穿越的各個環節的關鍵技術原理，并積極的與施工單位技術人員多次開會溝通，根據河流穿越的地形，及地質勘察報告和穿越的具體要求，找出本工程的技術關鍵：

根據地質勘察報告顯示穿越層面有1300米為粗沙，由于粗沙易塌方，吸水性強，打探孔時鉆進較困難，且中砂層呈強透水性，承載能力差，液化指數大，易抱鉆桿等諸多不利因素，決定了對于粗沙層的處理是整個穿越工程成敗的關鍵。

在穿越出土點即河流南岸地下0.2----7米分布的卵石是工程必須克服的又一重大難題。

穿越的距離長，穿越水平距離達到1620米，而且其中1300為粗沙層，給穿越的深度和方向控制帶來很大的挑戰。

針對以上問題我單位制定施工方案，保證工程進度和質量：

施工單位針對粗沙層硬度大的特點專門定制兩個泥漿馬達，并專門采購新鉆桿和英國Sharewell公司生產的Tru-Trucker system實時跟蹤系統，用動力鉆進法來解決粗沙層的問題。

二、合理確定施工參數

為保證工程方向上的精確度，磁方位角作為定向鉆穿越工程最重要的控向數據，是確保穿越曲線圓滑的最重要的保障。因此，在導向孔開鉆前，認真的進行了穿越中心線的磁方位角測量，用全站儀通過在穿越中心線上地表多點測量（一般情況下，出、入土側各取兩個點），然后將各組數據進行分析對比，排除那些由于磁干擾而錯誤的數據，確定正確的磁方位角數值。

鉆導向孔采用的鉆具主要有：鉆桿采用127mm鉆桿、鉆頭采用9 -1/2\"三牙輪鉆頭；無磁鉆鋌1根；控向設備采用英國Sharewell公司生產的Tru-Trucker system實時跟蹤系統，在整個穿越過程中采用地面信標系統（Tru-Trucker system）進行準確跟蹤定位，確保出土位置準確無誤。

在導向孔鉆進過程中，要認真觀察孔內泥漿返出情況，每一小時取樣一次，泥漿工程師做好試驗分析，將分離物與地質勘探報告相比較，確定是否進行泥漿性能調整，并做好記錄，以便準確判斷鉆進過程中的地質情況，來決策鉆進運行，確保鉆導向孔一次成功。定向鉆鉆進曲線應嚴格按照穿越施工規范和設計圖紙曲線要求。

導向孔在鉆進過程中偏離設計穿越曲線的原因：

第一：鉆機就位方位與管線設計穿越方位有偏差。

第二：受外部磁場的影響，計算機采集的數據非鉆頭的真實位置。

第三：鉆機操作人員人為操作有誤，實際曲線與設計曲線發生偏移。

三、確保質量的預防措施

針對以上造成曲線偏移的原因，特制定了如下預防措施：

保證鉆機就位方位與設計管線中心線重合的措施。鉆機就位前，用測量儀器（如經緯儀）放出管線穿越中心線，根據穿越入土角、鉆機自身尺寸（車長、車寬、輪距等）等參數計算出鉆機就位的精確位置，并用白灰或用線繩予以標記，并以此標記作為鉆機就位的依據。在鉆機就位過程中，除了利用白灰或線繩標記作為就位的標準外，就位后還要用測量儀器測量鉆機就位偏差，經計算鉆機就位方位相對于管線中心線的角度偏差如超過0.1°時，需根據偏左偏右情況重新調整鉆機，經多次就位-測量-調整-再測量，直到偏差控制在0.1°范圍內。鉆機就位后，計算出精確的偏差數值，在開始鉆導向孔時及時調整此偏差為零，保證導向孔軌跡與設計穿越曲線重合。

采用人工磁場。鉆機控向系統是依靠地磁場進行方位控制，通過鉆頭后面的探頭將導向孔參數傳輸到計算機。地磁場容易受到地下管線、地下電纜、地面高壓線等金屬構件的干擾，從而造成控向參數不準確。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第543期2014年第11期-----轉載須注名來源人工磁場是在穿越中心線兩側布設的閉合線圈，可以準確無誤的將鉆孔數據反映出來，當探頭到達此閉合的線圈區域內，接通直流電源產生磁場，通過人工磁場可以測得穿越軸線的左右偏移和穿越標高。通過人工磁場與地磁場左右偏差的比較，可以確定目前鉆頭方位角，從而確定下一根鉆桿的行進方位。由于人工磁場在地磁場受干擾的情況下可以提供準確的管線穿越方位角，在地磁場不受干擾的情況下可以校正控向方位角的正確性，從而能夠很好的控制導向孔與設計穿越曲線偏移，并能保證穿越曲線的平滑性。

控制人為因素造成導向孔軌跡與設計穿越曲線偏差的措施。開工前，加強對控向人員與司鉆操作人員的培訓，提高工作人員的素質，加強控向人員與司鉆人員相互間的配合，司鉆人員以控向人員的指令為準，按照指令進行操作，防止人為操作導致鉆孔出現偏移設計曲線。控向人員應嚴格按照設計曲線計算每次傾角的調整度數，認真掌握并注意穿越過程中的軌跡變化，通過軌跡變化確定控向方向的變化。從而控制導向孔軌跡與設計穿越曲線的偏移。

四、質量檢查與控制

擴孔器直徑比穿越管道直徑大，目的是減小拖拉力，保護防腐層；全部連接完后應送泥漿沖洗，檢查各泥漿噴嘴是否正常，合格后進行回拖施工。

管道回拖施工應連續進行，除發生不可抗拒的原因外，嚴禁在施工中無故停拖。在回拖時進行連續作業，避免因停工造成阻力增大，影響回拖。

回拖過程中，要認真觀察漿泥運行情況，動用泥漿制漿系統、泥漿循環處理系統和利用泥漿回收坑和泥漿處理坑盡力分離、除砂泥漿、回收泥漿殘物，盡量減少環境污染。

為按期完成清河穿越任務，遼河一建管道項目部將不斷加強管理、科學組織，抵御惡劣氣候，通過采取擴孔與堵漏同時進行的辦法，克服河底孔細多不返漿、回拖拉力和摩擦力大、地層軟硬不均等難點，順利完成回拖任務，沿線無任何跑冒泥漿現象發生，從而成為滿意的工程，從而能夠得到建設單位、監理以及當地政府的充分肯定。

（作者單位：遼河石油勘探局油田建設工程一公司）