定向鉆施工方案

1、濟南市鳳凰路道路建設原油管線遷改工程施工施工組織設計臨濟管線張馬路-中林路管段更換工程施工定向鉆施工方案徐州市中宇建設工程有限公司二。一五年十一月二日定向鉆穿越施工方案由于本工程施工三條穿越，為保證施工工期，計劃安排兩臺鉆機同時施工，谷登GD1500-BL、GD900-BL 各一臺。1.定向鉆穿越施工流程鉆機等設備安裝系統(tǒng)調(diào)校"泥漿配置鉆光纜管導向孔回拖光纜套管測量放線管道與鉆具連接管道組對焊接（線路）尢損檢測補口、補傷（線路）清管、試壓（線路）防腐層檢測3發(fā)送準備回拖管道管道嚴密性試壓主管發(fā)送清理場地、恢復地貌2 .施工前了解穿越點的地質(zhì)情況和地形地貌，掌握穿越的結(jié)構(gòu)、設計深度要求

2、，進行技術交底，檢查施 工穿越設備、配套設備及各種施工機具是否齊全完好，施工材料準備齊全，管材檢驗合格并經(jīng)監(jiān)理工程 師認可。穿越主管線使用正確，質(zhì)量符合設計要求。3 .按照施工計劃及時向業(yè)主、監(jiān)理工程師、文物部門遞交施工方案，審批通過后辦理 施工許可 穿越 證”。4 .查明穿越段地下是否有管道、電纜、光纜等障礙物。相關手續(xù)辦理完成以及征地協(xié)調(diào)工作完成后，進 場施工。5 .測量放線1）測量放線由參加接樁的測量工程師主持；測量儀器經(jīng)法定計量部門校驗合格且在有效期內(nèi)使用。2）依據(jù)設計平面圖、斷面圖、設計控制樁、水準標樁進行測量放線，采用GPS定位，全站儀進行測量，測量放線中對測量控制樁全過程保護。3

3、）首先依據(jù)設計圖紙復核兩端控制樁的準確性，然后根據(jù)設計圖紙?zhí)峁┑膬啥丝刂茦斗懦龉艿来┰街行?線及鉆機位置中心線，并在中心線上每隔50m設加密樁。4）穿越中心線放線定樁后，放出主管道中心線，穿越管道應與穿越中心線成直線擺放，主管 道布管中心 線距穿越中心線3.5m，放線時還應放出兩端連接段的中心線。6考慮施工期間為保證施工場地的完好，需修筑施工便道及施工場地，修筑方式采用土工布鋪底， 上方鋪設管排，部分松軟地段鋪設6 =20mm鋼板。施工便道轉(zhuǎn)彎處需加寬，滿足15米的轉(zhuǎn)彎半徑。7.入土點一端，場地按照50米x50米考慮，鉆機場地墊平壓實，保證鉆機、動力站、泥漿泵等設 備的進場就位。泥漿池的尺寸為

4、10mx10x 2m，水池的尺寸為10mx7m。8,出土點施工場地需修筑約6米寬的進場道路，道路推平壓實，滿足大型設備的進出場要求；出 土點場地施工面積按40x30米考慮。施工場地布置標準化，嚴格按照HSE標準要求進行施工，如下圖片為我公司穿越施工現(xiàn)場布置。濟南市鳳凰路道路建設原油管線遷改工程施工施工組織設計施工現(xiàn)場圖9 .管道發(fā)送布置：穿越回拖管線采用發(fā)送支架和發(fā)送溝結(jié)合發(fā)送的方式。10 .鉆機錨固、泥漿池在入土點、出土點分別挖砌排漿池和蓄水池各1個，排漿池蓄水池尺寸為10mx 10mx 2.6m，邊 坡坡度1 : 0.75，排漿池四周砌筑加固墻，坑內(nèi)鋪墊防水塑料布。鉆機采用錨箱固定，錨箱布

5、置在管道 中心線上，距鉆機0.5m處，在鉆機場地挖5.6mx3.2mx2.2m錨坑1個，坑底做300mm中砂墊層和 150mmC 20素混凝土墊層。在墊層上用磚砌筑4300mmx2200mm的池壁，池壁四周外與周圍土壤間空余部分用混凝土澆注，將鋼制地錨箱吊入錨坑內(nèi)。施工時鉆機下鋪墊3=12mm鋼板60m，鋼板與錨箱用16#槽鋼連接焊接。拖管頭制作（參見圖）鉆機鋪墊鋼板錨20mx 3m,圖11 .施工用水：用DN65消防水龍帶和潛水泵抽取淡水送入儲水罐中。12 .鉆機就位：根據(jù)設計交底與施工圖放出鉆機場地控制線和設備擺放位置，確保鉆機中心線與入土點、出土點成一條直線。為保證放線準確性所用儀器應用

6、GPS定位。在存放鉆機、發(fā)電機、泥漿泵、泥漿罐等設備場地鋪墊雙層塑料布，將鉆機各部件組裝，試運行。測量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標定控向參數(shù)并做好記錄。在管線中心線上至少選定三個點測定磁方位角并采取防磁干擾的方法布置人工磁場圖：測量控向13 .泥漿配置：按地質(zhì)情況編寫配置方案進行泥漿配置。泥漿是定向穿越中的關鍵因素，本穿越經(jīng)過砂巖、泥巖等地層，對泥漿的護壁及攜帶能力提出了較高的要求，我們將采取以下措施：針對本工程為地質(zhì)特點，我們選用優(yōu)質(zhì)的定向鉆專用土粉，配合加一定比例的添加劑，確定泥漿配制方案。這些泥漿配制方案都是針對地質(zhì)預告得出的，若地質(zhì)條件改變，其配制方案也隨之改變。1 ）將施工用水存入水罐，在

7、水中加入純堿，加速粘土顆粒分散，提高水的PH值為9.5左右；2）鉆導向孔階段要求盡可能將孔內(nèi)的物質(zhì)攜帶出孔外，同時維持孔壁穩(wěn)定較長的時間，保持孔內(nèi)泥漿面，減少鉆桿摩阻，保證導向孔順利完成。其基本配方是：膨潤土 4% ：高聚物0.2% ；潤滑劑0.3%。3）預擴孔階段要求泥漿一定的動切力和良好的流動性，提高泥漿攜帶能力，其基本配方為：膨潤土4%，高聚物0.2% ；潤滑劑0.3%4）清孔和回拖階段要求泥漿具有很好的護壁、攜帶能力；同時還有很好的潤滑能力，減少摩阻；其基本配方如下膨潤土 4%，高聚物0.2% ；潤滑齊IJ 0.4% ；各階段泥漿性能總體應符合下以下要求：漏斗粘度表觀粘度動切力中壓失水

8、備注45-5510-14>15<3為了便于泥漿工操作，根據(jù)上述泥漿配比要求，結(jié)合現(xiàn)場配漿設備制定現(xiàn)場施工泥漿配比方案，以 下配置方法不是固定不變的，施工中要根據(jù)地層及工藝狀況隨時調(diào)整泥漿配比各階段現(xiàn)場配泥漿配比如 下表：階段每罐泥漿材料用量(35m)彭潤土(袋)高分子聚合物(Kg)潤滑劑(Kg)單項壓力封閉 齊U( Kg)導向孔30-407-870-90擴孔45-556-870-100回拖20-305-690-1005)根據(jù)地質(zhì)資料情況，適時調(diào)正泥漿配制方案，在施工過程中根據(jù)不同的地層斷面及時平穩(wěn)調(diào)整泥漿性14.能。根據(jù)之前施工經(jīng)驗，泥漿粘度要達到90 以上。12根鉆桿后檢查各鉆機

9、試鉆：各動力、泥漿泵調(diào)試正常，鉆桿清理編號后試鉆，鉆進部位運轉(zhuǎn)情況，各鉆進參數(shù)顯示正常后依次鉆進。鉆導向孔控向，對穿越精度及工程成功至關重要，開 鉆前仔細分析地質(zhì)資料，確定控向方案，泥漿與司鉆重視每一個環(huán)節(jié)，認真分析各項參數(shù)，鉆導向孔要 隨時對照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達到出土準確，成孔良好圖：歷城區(qū)南水北調(diào)干渠穿越為防止鉆孔時導向孔與設計穿越曲線的偏移，控向采用目前國際最先進的PU控向軟件該軟件可直接用于對接穿越)和地面信標系統(tǒng)進行精準控向。當?shù)孛嫘艠讼到y(tǒng)使用的電纜接通交流電后 產(chǎn)生交變磁場，P U軟件即通過四次采集交流線圈數(shù)據(jù)并分析這些頻率，并對導向探頭和線圈之間進行 矢量計算，篩

10、選和取平均值后，最后得出導向探頭精確位置。同時，在施工中嚴格按照施工規(guī)范，確保 每根鉆桿的操作，符合設計所規(guī)定的曲率半徑范圍。按設計穿越曲線繪制控向曲線，確定控向方案，并 使用人工磁場鉆導向孔。鉆桿鉆進時每根鉆桿 最大折角不超過1.。°，連續(xù)4根鉆桿累加折角不超過3。導向孔的偏差應符合：導向孔曲線與設計曲線的偏移量半徑不應大于2m，出土點沿設計軸線的縱向偏差應不大于穿越長度的1/500，且不大于 2m ；橫向偏差應不大于穿越長度的0.5 %，且不大于6m。在開鉆前，準備萬能表格紙，在開鉆后，繪 制鉆進導向孔的縱坐標曲線圖和橫坐標曲線圖，曲線圖（不得涂改）將作為永久保存竣工資料。導向孔

11、 曲線圖每一米取一個點（三維坐標）。穿越出、入土點的管線連接按每個焊口測一點（三維坐標）錄入 數(shù)據(jù)庫。導向孔鉆進時，鉆具組合為：91/ 2 動力鉆具+65/8 無磁鉆鋌+65/8 S-135鉆桿。圖：定向鉆穿越示意圖另外，針對本工程地質(zhì)情況，我們在導向孔鉆進過程中，為防止鉆桿抱死，每隔300400米處加一個泥漿分流器。主管線導向孔完成后，進行一遍修洗孔，洗孔時同樣每隔300400米處加一個泥漿分流器。15.鉆導向孔按設計穿越曲線繪制控向曲線，確定控向方案，并使用人工磁場鉆導向孔。鉆桿鉆進時每根鉆桿最 大折角不超過0.5 °，連續(xù)4根鉆桿累加折角不超過2。導向孔的偏差應符合：導向孔曲線

12、與設計曲線 的偏移量半徑不應大于2m，出土點沿設計軸線的縱向偏差應不大于穿越長度的1%，且控制在 +5.5m-3m之間；橫向偏差應控制在士 2m之間；鉆頭準確出土后，拆卸鉆具并連接擴孔器。擴孔器人 洞前噴射泥漿，以檢查水嘴是否暢通，一切無誤后開始擴孔作業(yè)。1）根據(jù)之前施工經(jīng)驗以及地質(zhì)資料，為確保工程順利施工，本工程擴孔采用增大擴孔直徑級別，按照標 準325mm管線擴孔至中600mm可滿足施工要求，但根據(jù)該條穿越實際情況，為防 止巖屑在孔內(nèi)堆 積，出現(xiàn)卡管情況，擴孔級別增大至600mm。因此本標段管道穿越擬采用4級擴孔+1級洗孔（根據(jù) 實際情況可增加擴孔次數(shù)及洗孔次數(shù)）。2）在每級擴孔施工中，要

13、認真觀察擴孔情況。如果發(fā)生擴孔不順暢等，要進行一次洗孔。3）根據(jù)地質(zhì)情況及上一級擴孔情況，合理確定下一級的擴孔尺寸和擴孔器水嘴的數(shù)量和直徑，保證泥 漿的壓力和流速，從而提高攜帶能力。圖：擴孔示意圖根據(jù)地質(zhì)情況及上一級擴孔情況，合理確定下一級的擴孔尺寸和擴孔器水嘴的數(shù)量和直 徑，保證泥 漿的壓力和流速，從而提高攜帶能力，減少巖屑床的生成。根據(jù)施工實際扭矩和推拉力情況，確定洗孔級數(shù)。保證洗完孔后，扭矩和推拉力都正常，方準備回16.管道回拖施 1）對鉆機進行維護保養(yǎng)，對鉆具進行檢查，確保設備及鉆具完好。2）穿越擴孔施工前穿越管道按規(guī)定施工完畢檢驗合格。3）穿越管道回拖用發(fā)送架準備就緒。4）管道就位時

14、避免與發(fā)送架亂碰，嚴禁損傷防腐層。5）管道回拖前，應使用電火花檢漏儀按設計要求的檢漏電壓全面檢查防腐層，如有損傷應及時修補。 17.導向孔鉆進完成，進行擴孔工作同時完成回拖管道的發(fā)送架擺放、擺管、墊管及沿線的防護工作。 采用土袋和滑輪支架墊支，接觸面鋪墊膨潤土且抹黃油及澆水潤滑。當洗孔完成后，萬向旋轉(zhuǎn)接頭、“U”型環(huán)，即將750的巖石擴孔器與外徑610mm的鋼管用分 動器連接，然后管線檢查合格后，用起重機將回拖管道角度與出土點角度順直（管道與出土點不應出現(xiàn) 夾角，如存在夾角，需重新變更穿越角度，或根據(jù)夾角大小調(diào)整管道角度，至少保證前60米順直）。 在鉆機旋轉(zhuǎn)牽引下，拖入已成形的軌跡孔洞。拖管前

15、檢查拖管頭要焊接牢固，并經(jīng)檢驗確認無缺陷。 要對管線進行全面檢查，確保防腐層無損。18 .確保管線回拖成功的措施1）設備：采用大功率定向鉆設備，上海谷登生產(chǎn)的GD61500-BL型鉆機。2）本工程施工時采用S135級45九鉆桿，從而降低鉆進過程中鉆桿事故的幾率，保證施工的連續(xù)性。3）泥漿配比：針對本工程砂礫地質(zhì)，在泥漿配比嚴格按照泥漿工程師要求進行配比，泥漿粘度控制到 10濟南市鳳凰路道路建設原油管線遷改工程施工施工組織設計測探頭反饋數(shù)據(jù)是否準確，并及時作出調(diào)整。19）鉆導向孔時不能長時間停鉆，以防所鉆孔徑產(chǎn)生鍵槽，導致導向孔發(fā)生變形，影響導向孔的質(zhì)量； 在擴孔和回拖過程中控制鉆進速度，不宜忽

16、快忽慢、甚至停鉆，這樣會導致所擴孔徑嚴重變形，在軟硬 交界的地層中尤為明顯，因此在施工過程中要保持勻速，當因故停鉆時要定時活動井下鉆具。20）為了防止特殊不均勻地層及存在地層傾角容易跑偏、且不易調(diào)整的特點，本工程特使用 1.75。單彎螺桿動力鉆具，糾偏調(diào)節(jié)和破碎巖石效果好。21 ）定向設備采用美國因洛克公司生產(chǎn)的PII有線控向系統(tǒng)，在整個穿越過程中采用地面人 工磁場配合 Pn系統(tǒng)進行準確跟蹤定位，仔細分析測量數(shù)據(jù)，嚴格控制出土位置偏差。22）根據(jù)現(xiàn)場施工場地條件，沿穿越路徑在設計出土點附近布地人工磁場，并結(jié)合控向軟件反饋的磁場 參數(shù)，控向工程師由此作出正確判斷，可使得定向鉆出土點誤差控制在設計

17、出土點允許范圍內(nèi)。23）加深探孔深度，勘察設計穿越曲線以下地層是否為軟硬交替地質(zhì)條件，若不是，建議穿越深度加大，避開不良地層；若仍為軟硬交替地層，導向孔鉆進時，采用美國Pn控向設備，及時糾偏，調(diào)整方位角，同時合理控制泥漿排量，使用環(huán)保泥漿。24）選用加重鉆桿V150 65/8 鉆桿，增加鉆桿強度，避免鉆桿斷裂，做好泥漿配比，控制好泥漿排 量°25）增加擴孔級別，同時擴孔完成后，對鉆孔進行修孔、洗孔，直到鉆機數(shù)據(jù)達到拖管要求，方可進行 管線回拖，同時配置一套夯管錘，在鉆機拖力較大時，采用夯管助力的方式完成管線回拖。圖：管線回拖示意圖26）回拖過程中，使用的泥漿必須符合規(guī)定的要求，并與穿

18、越段地質(zhì)條件相匹配，保證孔內(nèi)的光滑性； 使用的泥漿量必須保證充滿整個孔洞，盡量在回拖時使管道在孔洞內(nèi)處于漂浮狀態(tài)，減少管道在孔洞內(nèi) 與孔洞壁間的磨擦，防止在孔洞內(nèi)管道防腐層被損傷。27）回拖必須連續(xù)進行，除非不可抗拒原因，中間不得停頓。28）管線防腐補口完成后，管線回拖前，在防腐帶的兩側(cè)分別用熱熔膠進行涂抹，避免在回拖過程中將 防腐帶拉傷或折起。2濟南市鳳凰路道路建設原油管線遷改工程施工施工組織設計圖：熱熔膠涂抹保護熱縮套定向鉆穿越是一項風險性非常大的施工方法，地質(zhì)資料不準，泥漿配比不合適，控制參數(shù)不當?shù)容^多因 素都會導致出現(xiàn)卡鉆、塌孔、出土點偏差過大、管線無法回拖等問題，針對出現(xiàn)的不同問題應

19、及時解 決。19 .剩余泥漿處理剩余泥漿的計算：根據(jù)以往施工經(jīng)驗，鉆導向孔有28%左右的剩余泥漿，預擴孔有67%左右的剩 余泥漿，回拖管線有44%左右的剩余泥漿。即：剩余泥漿=（7i Ri 4-71R2+tiRio ） x Lx67%+tiR鉆頭 2xLx28%+7iRw2xLx44%在入、出土點分別配置一套泥漿回收系統(tǒng)和泥漿泵，將出土點回收的泥漿用泥漿泵，通過鉆桿將泥漿 回收到入土點儲漿罐。鉆進回流泥漿經(jīng)泥漿池收集沉淀后用泥漿泵送至儲漿罐，沉淀棄渣約鉆進泥漿總 量的15%用罐車送至當?shù)丨h(huán)保部門指定的位置排放。20 .穿越出土點偏差較大應對措施圖：泥漿凈化回收系統(tǒng)1）施工前做好穿越長度、出入土

20、點標高和磁方位角的測量，尤其是磁方位角的測量誤差控制在0.1 °范 圍內(nèi)。2）若穿越場地周圍干擾因素過強，采用人工磁場輔助測量糾偏措施。21 .穿越過程冒漿的應對措施1）詳細掌握地層巖土的不均勻性，制定不同地層穿越施工時的泥漿排量參數(shù)。2）施工過程中及時調(diào)整鉆進速度、泥漿排量和泥漿壓力。3）施工過程中避免越級擴孔和增加適量的添加劑。4）采用環(huán)保泥漿原料，及時處理因冒漿引發(fā)的問題。22 .管孔塌孔的應對措施1）根據(jù)擴孔施工中扭矩的變化情況和返漿成分判斷成孔情況，調(diào)整泥漿配比，增大泥漿護壁功能攜帶泥 沙能力。2）改變泥漿排量和鉆進速度。3）降低擴孔級差，增加擴孔次數(shù)。23 .卡管應對措施

21、1）穿越曲線合理，最后一級擴孔時逐步增大潤滑劑比例，減少孔內(nèi)摩擦阻力。2）調(diào)整穿越管道入土角度，采用適合的管道發(fā)送方式。3）做好設備維護和易損件備貨，保證設備運轉(zhuǎn)正常。5）配備卷揚機、滑輪組和鋼絲繩等機具設備，出現(xiàn)卡管后及時將被卡管道拽出，重新穿越。1滑輪組穿越主管解卡方向拉力方向地錨圖：采用滑輪組解卡示意圖6）在管道回拖時如遇到回拖力增加至超出預計的最大安全拉力時，可判斷為管道在孔洞中遭 遇孔壁坍塌導致抱管現(xiàn)象產(chǎn)生。出現(xiàn)此種情況時，可立即在管尾安裝夯管錘進行錘擊，使管道受到夯管錘的振擊后，擺脫穿越孔洞對其的束縛，從而回拖作業(yè)得以繼續(xù)進行。夯管錘的使用安裝如下圖所示。穿越主管夯管錘解卡方向錘擊

22、方向圖：夯管錘安裝使用示意圖7）若單使用滑輪組尚不能將管道拽出，則可使用夯管錘與滑輪組的組合方式進行解卡，具體 的安裝使用示意圖如下圖所示：一滑輪組穿越主管分管錘解卡方向圖：滑輪組與夯管錘結(jié)合使用解卡示意圖24.鉆桿斷裂應對措施施工過程中，若鉆桿發(fā)生斷裂，在分析確定斷裂位置后，采用打撈器的方式進行打撈，從而保證施工的快速恢復，確保鉆孔的正常鉆進。24.HSE管理為了達到規(guī)范施工，滿足設計和業(yè)主要求，有效地防止施工作業(yè)中的各種傷害，保護員 工的安全和 健康，防止對環(huán)境造成污染和破壞，創(chuàng)一流施工業(yè)績，在該項穿越工程施工中全面推行HSE管理。1）管道穿越工程施工應遵守國家和行業(yè)有關健康、安全與環(huán)境的法律、法規(guī)及相關規(guī)定。2）管道穿越工程施工應制定可行的施工作業(yè)安全措施和應急預案，配備足夠的應急資源并進行應急演練。3）做好施工交通安全管理工作，運輸機械應定期保養(yǎng)，各機械部