大中型河流定向鉆穿越施工方案

大中型河流定向鉆穿越施工方案1工程簡介該標段大中型河流定向鉆穿越包括涪江定向鉆穿越和水磨河定向鉆穿越，穿越斷面共涉及兩條天然氣管道和一條光纜套管定向鉆穿越，分別為元壩-德陽輸氣管道工程江油試驗段建設項目的涪江管道D711定向鉆穿越和光纜套管D114定向鉆穿越，綿陽-江油天然氣輸氣管線工程建設項目的涪江天然氣管道D323.9定向鉆穿越。涪江穿越入土點位于涪江西岸江油市九嶺鎮(zhèn)中和村4組，出土點位于涪江東岸江油市龍鳳鎮(zhèn)周脊村。光纜套管位于兩條天然氣管道中間，天然氣管道與光纜套管間距6m，涪江定向鉆穿越水平長度878.4m，實長884.15m，屬于水域大型穿越，管道防腐采用帶有防護層的三層PE加強級防腐層。入土角13.0°,入土點卵石厚度約8.8m，采用開挖溝槽安裝①813X11鋼套管隔離卵石，鋼套管長度為54m；出土角10.0°，出土點卵石厚度約8.4m，采用開挖溝槽安裝①813X11鋼套管隔離卵石，鋼套管長度為55m；鋼套管嵌入基巖不小于1m。水磨河穿越入土點位于水磨河南岸龍鳳鎮(zhèn)龍云村4組，出土點位于水磨河北岸龍云村5組。穿越斷面由東向西依次為本工程管道、元德輸氣管道和光纜套管，間距分別為10m和20m。穿越水平長度315m，實長317.35m，屬于水域中型穿越，管道防腐采用帶有防護層的三層PE加強級防腐層。入土角13.6°,出土角8.0°。為保證穿越成功，施工中嚴格遵守設計要求和規(guī)范規(guī)定，各工種、崗位認真負責，密切配合，做好充分準備，仔細分析各種可能發(fā)生情況，制訂相應處理措施，控向、司鉆制定鉆進方案，保證導向孔曲線平滑；泥漿崗位全面掌握地質資料按地層配制，保證鉆孔需要，使成孔良好。

2定向鉆穿越流程2定向鉆穿越流程3施工準備工作3.1定向鉆場地規(guī)劃由于本工程與元德輸氣管道試驗段共同使用施工場地，定向鉆入土點即鉆機場地規(guī)劃為涪江穿越6400m2,水磨河穿越5600m2；出土點即回托場地包括回托操作和回托管道用地規(guī)劃為涪江穿越19100m2,水磨河穿越12000m2。使用推土機或人工平整，布置鉆機場地和排漿池，其中安置鉆機部位鋪墊面積26mX4m,保證鉆機的進場就位，在穿越中心線的一側挖排漿池(20mX15mX2m)。焊接作業(yè)帶可利用部分線路段的施工作業(yè)帶寬度，自出土點前30m開始，長度為穿越長度

+30m，組裝場地前30米用于管線連頭。鉆機下方鋼板鉆機下方鋼板定向鉆場地規(guī)劃簡圖3.2定向鉆段管道預制整個穿越段管道單獨進行清管和試壓，試壓采用電動柱塞泵，上水選用潛水泵和離心泵，試壓用水均就近河道提取，沉淀凈化后使用。試壓后安裝收發(fā)球筒，采用清管器清除管道內殘余水分。3.3水力發(fā)射溝試壓合格的管道布置在定向鉆穿越入土點一側的發(fā)送溝內，管溝充水，具備發(fā)送條件，進行定向鉆拖管施工。完成穿越后若穿越段不能立即與兩端線路相連，應在穿越段兩端焊上封頭，以防管內進入雜物。3.4排漿池、地錨準備挖、砌排漿池2個（兩處穿越兩岸各1個），作為廢漿回收地，防止廢漿流散污染環(huán)境。排漿池的尺寸為：20mX15mX2m。挖地錨坑1個：尺寸為4mX2mX1.6m。穿越主管時地錨擋板前緊貼擋板均勻個8m長，壁厚為510的槽鋼。在地錨前緊貼長8米的鋼板樁，鋼管樁高出地面0.5米在地錨和鋼板樁之間用8#槽鋼焊接牢固。3.5管線回拖力計算及定向鉆設備選型由于各處定向鉆穿越長度不等，根據(jù)設計說明，及國內、外的施工經(jīng)驗，回拖力的值為計算回拖力的1.5-3倍計算，涪江管線回拖力約為64t，水磨河管線回拖力約為24t，施工設備性能見下表：主要施工設備性能表HBR206D-100Z鉆機發(fā)動機功率495HP(369kw)最大扭矩68000Nm/31rpm32000Nm/75rpm最高轉速75rpm入土角調節(jié)范圍8度一22度最大穿越能力①813mm@820米最大推拉力2200001b(150T)最大擴孔直徑1300mm鉆機結構拖車式鉆機總重量43T（拖車安裝）泥漿主罐發(fā)動機功率單臺425Hp（兩臺）最大流量2X1500L/min最大壓力25Mpa泥漿回收設備振動篩、除砂器、除泥器4定向鉆施工工藝4.1鉆前準備泥漿用料準備:施工用淡水取河水放入水罐，經(jīng)沉淀后利用；膨潤土及必要的添加劑及時運到。鉆機及配套設備就位:將鉆機就位主管穿越中心線邊側。鉆機就位完成后，進行系統(tǒng)連接、試運轉，保證設備正常工作。測量控向參數(shù)：按操作規(guī)程標定控向參數(shù)，本穿越工程現(xiàn)場地形復雜，不利于測量，為保證數(shù)據(jù)準確，在管中心線的五個不同位置測取，且每個位置至少測四次，進行對比，并做好記錄。泥漿配制：按本次穿越泥漿工藝要求及地質情況編寫配制方案，確定正確的混合次序，按不同的地層配制出符合要求的泥漿。4.2鉆機試鉆各系統(tǒng)運轉正常、鉆桿和鉆頭清掃完畢后試鉆，鉆進1-2根鉆桿后檢查各部位運行情況，各種參數(shù)正常后按次序鉆進。4.3鉆導向孔導向孔鉆進注意事項首先進行主管線導向孔鉆進。導向孔的鉆進是整個定向鉆施工的關鍵，需要嚴格按設計圖紙鉆導向孔，鉆孔偏差符合設計要求?？叵驅Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P重要，并直接關聯(lián)到主管穿越，開鉆前仔細分析地質資料，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)，互相配合鉆出符合要求的導向孔，鉆導向孔要隨時對照地質資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達到出土準確，成孔良好。定向鉆鉆進曲線應嚴格按照穿越施工規(guī)范和設計圖紙曲線要求進行，施工前應進行試鉆。其中，導向孔曲線與設計曲線的偏移量半徑不大于2m；出土點沿設計軸線的縱向偏差不大于穿越長度的1%,且不大于3m；橫向偏差應不大于穿越長度的2%，且不大于2m。過程控制用HBR206D-100Z鉆機水平定向鉆機進行本次穿越工程的主管線施工，按操作規(guī)程標定控向參數(shù)，為保證數(shù)據(jù)準確，在管中心線的2個不同位置測取，且每個位置至少測3次，進行對比，并做好記錄；利用探頭對方位角進行測量，可以保證穿越曲線的偏差滿足設計要求，為保證鉆導孔時呈“S”形我方應用的是英國Sharewell公司生產(chǎn)的MGS定向系統(tǒng)，確保出土位置準確無誤，曲線平滑，在磁場干擾較大的地方可布線圈來滿足MGS定向系統(tǒng)的磁場的穩(wěn)定性。其鉆導向孔的鉆具組合是：12〃齒鉆頭+7〃無磁鉆鋌+65/8〃鉆桿控向設備采用英國Sharewell公司生產(chǎn)的MGS定向系統(tǒng)，在整個穿越過程中采用地面信標系統(tǒng)(Tru-Truckersystem)配合MGS系統(tǒng)進行準確跟蹤定位，確保出土位置準確無誤，曲線平滑。導向孔鉆進示意圖4.4泥漿控制泥漿是定向穿越中的關鍵因素，施工時將針對不同的地層采用不同的泥漿，由于穿越地段有粉土層，地質情況比較復雜，對泥漿的要求比較高，為克服對付這種不利因素，將采取以下措施：1）泥漿在各個階段所起的作用如下：鉆導向孔階段要求盡可能將孔內的泥沙攜帶出孔外，同時維持孔壁的穩(wěn)定，減少推進阻力；預擴孔階段要求泥漿具有很好的護壁效果，防止地層坍塌，提高泥漿攜帶能力；擴孔回拖階段要求泥漿具有很好的護壁、攜砂能力；同時還有很好的潤滑能力，減少摩阻和扭矩；2）泥漿用于不同地質狀況的應對措施由于粘土層容易水化膨脹而導致徑卡鉆，針對該層，泥漿的失水性能是關鍵。因此，在提高粘度的同時加入定量的改性淀粉來控制失水；中砂層成孔性差，易沉砂，可在泥漿中加入正電膠，形成一種“液體套管”。為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時間，在用量不改變的情況下，采取增加泥漿儲存罐的數(shù)量，在此工程將使用1個配漿罐和5個泥漿攪拌罐。3）泥漿的配置水源就近用水龍帶取用河水，河水在水罐中沉淀、過濾后配漿。按照事先確定好的泥漿配比用一級膨潤土加上泥漿添加劑，配出合乎要求的泥漿。使用的泥漿添加劑有：降失水劑、提粘劑和防塌潤滑劑等。所加添加劑采用進口的環(huán)保型食品添加劑，符合環(huán)保要求。4）回流泥漿的處理：鉆機場地和管線組裝場地各有一個20mX15mX2m返漿收集池，泥漿通過排漿池收集，經(jīng)沉淀之后處理。4.5預擴孔4.5.1預擴孔程序擴孔采用分級進行擴孔，最小擴孔直徑不小于1.5倍管道直徑。導向孔完成，鉆頭及蒙乃爾管（無磁鉆鋌）出土后及時拆卸，裝上檢查合格的14＂擴孔器進行預擴孔。因穿越距離長扭矩大，卸鉆鋌和鉆頭時，采用液壓卸扣鉗保證及時卸扣。對于光纜套管不需擴孔就可以進行鋼套管（D114）回托；對于本工程管線（D323）需進行一次14〃刮刀擴孔器擴孔即可；對于元德輸氣管線穿越為了整個穿越萬無一失，整個預擴孔過程采用以下六級擴孔。第一級采用14〃刮刀擴孔器進行第一次預擴孔；第二級用20〃桶式式擴孔器；第三級用26〃桶式式擴孔器。第四級用32〃桶式式擴孔器；第五級用38〃桶式式擴孔器。第六級用42〃桶式式擴孔器。預擴孔鉆進示意圖按穿越長度及預擴孔次數(shù)倒運鉆桿，按程序進行鉆桿、鉆具的清潔和連接。擴孔工作完成后，將鉆桿與擴孔器、旋轉接頭、卸扣、準備好的回拖管段相連，進行管線回拖作業(yè)。4．6管線回拖4.6.1回拖方式的選擇回拖是定向穿越的最后一步，也是最為關鍵的一步，在回拖時采用的方式是：鉆桿+麻花鉆桿+14〃（42〃）桶式擴孔器+100T回拖萬向節(jié)+100TU形環(huán)+穿越管線。在回拖時進行連續(xù)作業(yè)，避免因停工造成阻力增大。管線回拖前要仔細檢查各連接部位的牢固，并在100T回拖萬向節(jié)和回拖管道之間增加兩個抗拖力為100T的卸扣，調整在回拖過程中的角度?；赝锨皺z查:按設計和規(guī)范要求對管線檢漏，以規(guī)定電壓不擊穿為合格，管道入土前設專人仔細檢查處理。4.6.2回拖管線檢查合格后，將準備好的回拖管頭焊接到管線上，并進行加強，保證拖管頭焊接牢固（最大抗拖力在100t以上）；然后將回拖管段放進發(fā)送溝中準備回拖，管線入溝時注意保護好防腐層，避免劃傷擴孔器。內各通道及各泥漿噴嘴是否暢通，確認合格后方可以連接。管線回托示意圖4.7剩余泥漿的計算與處理4.7.1根據(jù)以往施工經(jīng)驗，鉆導向孔有10%左右的剩余泥漿，預擴孔有30%左右的剩余泥漿，回拖管線有40%左右的剩余泥漿。4.7.2以上的泥漿將采用泥漿回收系統(tǒng)進行回收確保泥漿的二次重復利用，并達到HSE的質量、安全、環(huán)保要求。5環(huán)保措施及泥漿處理5.1在定向鉆施工前，先配制一定量的泥漿，并將泥漿樣本送到當?shù)丨h(huán)保部門進行化驗，符合要求后方可使用；達不到環(huán)保要求時要更換泥漿用料，并重新配制泥漿進行化驗，直到配制出符合環(huán)保要求的泥漿。5.2鉆機場地與焊接場地的泥漿處理:在鉆機場地和焊機場地各挖一個排漿池，收集儲存返回的泥漿，用泥漿回收裝置將泥漿池中的泥漿回收再利用。本工程中焊接場地的泥漿通過光纜套管輸送到鉆機場地泥漿池再利用。根據(jù)不同的地質情況和施工中的返漿情況，進行泥漿回收作