巖層水平定向鉆進(jìn)鋪管施工工藝

巖層水平定向鉆進(jìn)鋪管施工工藝在短距離穿越工程中的應(yīng)用關(guān)鍵詞：巖石鉆機(jī)、頁巖、風(fēng)化巖、水平定向鉆、山區(qū)、短距離導(dǎo)讀：巖層水平定向鉆進(jìn)鋪管技術(shù)是目前水平定向鉆進(jìn)鋪管施工技術(shù)的熱點和難題。我國地域遼闊,不少區(qū)域的地層是由巖石構(gòu)成,因此對巖層水平定向鉆進(jìn)鋪管施工工藝進(jìn)行研究顯得尤為迫切和必要。我公司地處皖南山區(qū)，本地的地層大多有巖石、頁巖、風(fēng)化石構(gòu)成，巖層水平定向鉆進(jìn)鋪管施工工藝在本地區(qū)顯得其為重要。本文針對巖層水平定向鉆進(jìn)鋪管施工工藝在短距離穿越工程中的應(yīng)用作簡單的介紹。概述：近年來，隨著國家輸油輸氣管道工程的大規(guī)模鋪開，以及城市建設(shè)中燃?xì)?，電力、電信，水源及污水管道的大發(fā)展，使得我國的非開挖行業(yè)如日中天，非開挖穿越工程施工技術(shù)，裝備逐漸成熟。但巖石穿越技術(shù)對很多施工單位來講還是很陌生，本講的內(nèi)容是根據(jù)皖南山區(qū)穿越工程特點和我公司對巖石穿越技術(shù)的理解，對現(xiàn)有巖石導(dǎo)向方案加以總結(jié)，同時對巖石擴(kuò)孔技術(shù)加以探究，希望能夠?qū)I(yè)界同仁能有所幫助。下面以皖南某地燃?xì)夤艿来┰焦こ虨槔骱唵握f明。工程簡介：池州市東外環(huán)（清溪大道-大學(xué)城）中壓天然氣管道工程，本次燃?xì)夤艿腊惭b工程中有13處需用水平定向鉆進(jìn)鋪管施工工藝進(jìn)行鋪設(shè)。經(jīng)過我公司組建的勘查小組現(xiàn)場勘查結(jié)果其中有4處需用巖層水平定向鉆進(jìn)鋪管施工工藝進(jìn)行鋪設(shè)，每段長度從45米到300米不等。施工組織：項目組織機(jī)構(gòu)針對本工程規(guī)模、特點和技術(shù)要求，我公司選派施工經(jīng)驗豐富、責(zé)任心強(qiáng)、曾多次承建燃?xì)夤芫€工程施工的項目負(fù)責(zé)人，配備技術(shù)水平高的技術(shù)人員，組建導(dǎo)向鉆進(jìn)燃?xì)饫茼椖拷?jīng)理部，具體組織機(jī)構(gòu)如下：

專業(yè)施工隊與人員構(gòu)成：組建操作水平較高的專業(yè)施工隊伍：導(dǎo)向鉆進(jìn)鋪管隊，確保工程的高效、高質(zhì)量并按期完成。每支專業(yè)隊人員構(gòu)成如下表：管線勘察隊拉管施工隊一拉管施工隊二工作坑施工隊負(fù)責(zé)人程晉雙錢彬張光耀楊金牛管理人員2121測量工2222由工1111焊工112機(jī)械工2222壯工48883所用主要機(jī)械設(shè)備和儀器：序號設(shè)備名稱規(guī)格數(shù)量1管線探測儀RD40001套2非開挖鉆機(jī)ZT-252臺3鉆桿3mX①73mm200根4導(dǎo)向泥漿馬達(dá)①90mm1套5回擴(kuò)、拉管鉆具①320、①420各1套6泥漿泵1臺7導(dǎo)向儀Eclipse1套8對講機(jī)Motorola2對9經(jīng)緯儀索佳皿1套10水泵BW-50010臺施工方法鉆機(jī)由地面導(dǎo)向穿過探坑鉆進(jìn)到接收坑位出土。然后回擴(kuò)孔至探坑，擴(kuò)孔完成后，由接收坑開始回拖管線至探坑完成管線鋪設(shè)作業(yè)。本次工程有4段巖石鉆進(jìn)，現(xiàn)以300米段施工方法做簡單說明。1管線探測、測量放線由專業(yè)管線探測、測量人員將施工現(xiàn)場地形及地下管線測繪成圖，并按照設(shè)計圖紙將擬鋪管線位置、探坑位置測放到施工現(xiàn)場，固定好定位樁。2水平導(dǎo)向孔鉆進(jìn)泥漿馬達(dá)導(dǎo)向鉆進(jìn)法泥漿馬達(dá)驅(qū)動導(dǎo)向鉆進(jìn)法是目前國內(nèi)外最通用的巖石導(dǎo)向鉆進(jìn)方法。適用于25t以上各型非開挖鉆機(jī)，尤其是大型非開挖鉆機(jī)。適用于各類地層。泥漿馬達(dá)也稱螺桿鉆具，一般與牙輪導(dǎo)向鉆頭和有線或無線探棒倉配合使用。正常鉆進(jìn)時，鉆桿與馬達(dá)一起旋轉(zhuǎn),打直孔；當(dāng)需要導(dǎo)向時，馬達(dá)彎點母線與探棒12點方向調(diào)整一致，鉆桿及馬達(dá)外殼不旋轉(zhuǎn)，只提供反扭矩和給進(jìn)力，馬達(dá)轉(zhuǎn)子在泥漿泵的液力驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)導(dǎo)向鉆進(jìn)。水平定向鉆用的馬達(dá)彎角一般在1.5-3%之間,根據(jù)管線設(shè)計軌跡曲率不同選擇不同的彎角。針對此段工程特點，我們選擇泥漿馬達(dá)鉆進(jìn)系統(tǒng)完成導(dǎo)向作業(yè)。導(dǎo)向施工是將鉆機(jī)放在地面，進(jìn)行導(dǎo)向施工，首先將泥漿馬達(dá)連接好，連接順序：牙輪導(dǎo)向鉆頭與泥漿馬達(dá)轉(zhuǎn)子連接，導(dǎo)向儀器艙連接在馬達(dá)后面，然后連接鉆桿。儀器探棒安裝在導(dǎo)向儀器艙里，調(diào)整儀器方位角12點的位置與馬達(dá)造斜彎點的方向一致；再將鉆桿按預(yù)先設(shè)計好的位置固定，按入射角20%鉆進(jìn),并嚴(yán)格按設(shè)計軌跡鉆進(jìn)到斜槽,調(diào)平鉆桿進(jìn)行拉管段導(dǎo)向孔施工，一定要保證導(dǎo)向的科學(xué)合理。導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)先在地面沿鉆進(jìn)方向測放標(biāo)高點，每3米一個，再按預(yù)先設(shè)計的鉆孔軌跡在Eclips導(dǎo)向探測儀監(jiān)測下進(jìn)行鉆進(jìn)，導(dǎo)向探測儀跟蹤測量每鉆進(jìn)3m鉆頭的實際位置，若發(fā)現(xiàn)鉆孔軌跡與設(shè)計軌跡不符時，立刻進(jìn)行糾正，保證鉆孔的準(zhǔn)確性，并做好記錄；控制坡度利用導(dǎo)向儀的測得的深度、傾角（最小增量0.1%）、面向角等值，控制鉆機(jī)鉆進(jìn)及泥漿供給，確保坡度的準(zhǔn)確性。回巖石擴(kuò)孔鉆進(jìn)導(dǎo)向孔鉆完以后，就要根據(jù)管道直徑大小進(jìn)行擴(kuò)孔了（本次管材為?250燃?xì)釶E管）。本段工程距離300米，擴(kuò)孔排渣要求高，選用巖石擴(kuò)孔器選用固定牙輪式擴(kuò)孔器。牙輪式擴(kuò)孔器的優(yōu)點：水力破巖、排渣順暢，減少巖渣堆；鉆頭本體導(dǎo)向螺旋帶設(shè)計，導(dǎo)正及導(dǎo)渣效果_-_-好，減少鉆頭重復(fù)破碎。當(dāng)導(dǎo)向鉆頭到達(dá)下管探坑以后，在鉆孔軌跡與設(shè)計軌跡符合時，及時停止泥漿給進(jìn)及鉆進(jìn)，挖好集水坑，當(dāng)預(yù)擴(kuò)孔至①420孔徑后（本次拉管不加套管，應(yīng)甲方的要求，加清洗孔一遍），再做好拉管頭，依次連接擴(kuò)孔鉆頭、分動器、拉管頭，擬鋪管線。擬鋪管線在場地全部焊接起來，管直接放置在地面上，一次性拉管完成。泥漿配制與控制鉆進(jìn)中使用的定向鉆專用泥漿可冷卻、潤滑鉆頭，軟化地層，輔助破碎地層、調(diào)整鉆進(jìn)方向，攜帶鉆屑，穩(wěn)定孔壁，回拖時潤滑管壁。配制泥漿應(yīng)使用中性水，保證泥漿中無固結(jié)物質(zhì)存在，以防堵塞導(dǎo)向鉆具及擴(kuò)孔鉆頭上的水眼，還要注意水化時間，還要根據(jù)工序及地層按比例添加純堿等泥漿添加劑，及時調(diào)節(jié)泥漿的粘度、比重等指標(biāo)，確保泥漿性能可靠。回拉管時除了控制泥漿的粘度、比重等指標(biāo)外，還要根據(jù)返漿情況：泥漿攜帶的鉆屑粒徑、粘度、返漿量控制泥漿泵的流量及壓力；由于回拉管需要的鉆進(jìn)泥漿量大，應(yīng)預(yù)先準(zhǔn)備不少于5立方的泥漿，存放在泥漿池內(nèi)，隨時根據(jù)使用量補(bǔ)充。管線下減小泥漿壓力、流量，放慢拉管速度。泥漿的選擇、配比以及使用說明：本次工程施工選用由銅陵納基膨潤土技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的API高效膨潤土，API高效膨潤土性能:高濃縮,高造漿率、易于混合，低固相含量，高懸浮力，清除輸送鉆屑，冷卻潤滑鉆具，穩(wěn)定鉆孔。

API高效泥漿產(chǎn)品參數(shù)：產(chǎn)品ZH801產(chǎn)品描述高造漿率型造漿率（bbl/ton）220濾失量/cmV10膠凝強(qiáng)度（10min）〉10含沙量（％）V1.5高效土用于不同地層配比方案：一般地層:15-30公斤/立方；砂礫地層:30-42公斤/立方；高漏失地層:42-48公斤/立方。后語：巖層水平定向鉆進(jìn)鋪