定向钻穿越在管道工程中的应用

李银平(陕西化建工程有限责任公司,陕西杨凌712100)

定向钻穿越在管道工程中的应用

李银平(陕西化建工程有限责任公司,陕西杨凌712100)

随着当前社会地飞速发展，我国管线通道的分布也日益密集起来，而定向钻穿越在管道工程中，也有很高的利用价值。管道穿越水域的主要方法包括：沟埋敷设、裸露敷设、无沟敷设，而定向钻穿越则属于无沟敷设的一种。这种方式不光适用于水域敷设，在公路、铁路的穿越上，也被广泛利用。尤其是在地面情况较为复杂，施工周期要求较短，且需要穿过河流轨道的情况下，定向钻穿越无疑是不二之选。本文则从定向钻穿越的施工过程出发，深入探讨了定向钻穿越在管道工程中的作用。

定向钻穿越;管道工程;优势;应用

1 定向钻穿越的优势与适用范围

上个世纪七十年代初，定向钻穿越技术开始兴起，由于其操作简单方便，施工设计要求容易达到，施工管道更为稳定，且受恶劣天气与环境的影响较小，不受季节限制等特点，定向钻穿越技术在兴起的同时也开始广泛流行起来。同时，定向钻穿越技术对于河流运航方面不会造成影响，对生态环境有着一定的保护作用。与其他技术相比，施工周期短、人力需求小，从很大程度上减少了人物力资源的消耗浪费。正确地选择穿越路线，保证穿越路线最短，可以有效地节省施工材料，降低成本的投入，施工波及范围较小，对周围附属物的影响也相对较小。

定向钻穿越的优势巨大，使得其近些年来，在我国发展迅猛。

对于定向钻穿越技术的使用，首先需要对经济状况进行科学地对比、评估，毕竟定向钻穿越工程的施工成本较高，所以对于一些施工路线较长且较为繁琐的地段，并不建议使用。另外，因为钻机适宜穿越含有粘土、亚粘土、粉砾的地段，对于部分岩层较为松软，卵石砾直径不超过20mm，且含量小于百分之二十的地质地段，施工起来就比较困难，并不适合定向钻穿越的进行。因此，对于将要进行定向钻穿越施工的路段，应提前进行地质勘测，确保定向钻穿越工作能够合理有效地开展。最后，定向钻穿越手段也不适用于一些施工周期较长，且对钻头要求较高的工程。

2 定向钻穿越施工过程

定向钻穿越施工过程主要包括：前期准备工作、测量施工现场、道路整修、检验试压、设备进厂组装调控、校准控向系数、试钻、穿越管道发射沟就位、预扩孔、管线回拖、设备离场、地貌复原。综上，不难看出定向钻穿越工程步骤较多且复杂的特点。

2.1 施工前的准备工作

2.1.1 整修场地，测量放线

施工前，应修建相应的通道，供钻机入场。同时要对施工场地进行一定的整修，待土地压实之后，按照从上到下的顺序，依次铺设土工布和道板，确保施工场地土地的平整。按照施工图纸的要求，将管线中心轴线放出。另外，对于钻机的安置位置，泥浆池占地面积都需要进行精准地测量。要根据穿越管线地的大小、长度以及其地质状况，来确定最佳的安装位置与尺寸面积。

2.1.2 钻机安装调试

在整修场地，测量放线任务按照图纸顺利进行之后，应保证钻机中心线与出土点、入土点在一条直线上，且钻机的轨道和地面的夹角要比设计图纸中的入土角大。另外，在施工过程中，应该根据其施工场地的地质情况，采取相应的挖掘措施。要对地锚坑的尺寸进行合理的测算，在把地锚放入场地之后，应采取相应的加固手段，确保回拖管线时钻机的稳定性。之后，便是对机器设备以及相应运作系统进行安装调试，这里主要指的是钻机、泥浆系统、控向系统等。根据不同的地质情况，采取不同量的泥浆进行喷射。相关技术人员也应该及时检查钻机的各个部位，各个零件其运行情况，在各项数据都正常且准确无误的情况下，才能进行定向钻穿越工作。施工中任何问题的出现，都应该及时进行解决。

2.1.3 泥浆的配置情况与作用

在定向钻穿越工程中，泥浆的配置是不可缺少的步骤之一。可以说，泥浆的配置，直接关乎着施工成果的好坏。一旦配置得不正确，钻导向孔将不能有效成型使得回拖过程中的拖力增加，导致回拖工作无法顺利进行。其实，泥浆配制的作用还远远不止这些：

（1）泥浆的配置影响着钻导向孔的形成，而钻导向孔的作用则是将孔内的泥沙带出来，是孔内壁的情况维持稳定，同时，也减小了推进的摩擦力。

（2）配置优良的泥浆，可以起到保护孔壁的作用，从而预防地层的破坏坍塌。

（3）泥浆除了有保护孔壁的功能外，还是很好的润滑剂，具有较强的润滑能力，可以使施工过程中机械、孔壁的消耗磨损情况大大减少。

泥浆的构成主要分为两个部分：加了泥浆添加剂的膨润土和洁净的淡水。若配置材料中的矿物离子，如钙、镁、钾等含量较多的话，那么，配置泥浆的工作，则应该转移到实验室进行，可加入适量的NaOH或NaCO3对水质进行净化处理。泥浆与水的比例，要根据地形地质的不同进行相应的改变。常见的泥浆添加剂有降失水剂、提粘剂、防塌润滑剂等。添加剂的使用应严格遵守环保局相关规定，严格执行把控，确保周围环境不会受到污染。应给予膨润土足够的水化时间，以保证泥浆性能的稳定，而针对黏土层，因为其遇水膨化过于强烈，所以应采取如加入一定量改性淀粉等措施，来保证其不会失水。而在具体的施工过程中，相关施工人员应定时对泥浆的粘度进行检测，确保在它失水干掉之前，能够及时采取相应的补救手段。而针对回流的泥浆，施工队也应该建立相应的收集设施，使泥浆能够被有效地回收利用。泥浆的循环利用，在保护环境的同时，也大大降低了定向钻穿越工程的成本投入，是一件一举两得的工作。

3 导向孔与管线的相关工作

3.1 导向孔的钻进

如果条件允许，施工人员可以将定向钻穿越管的曲率半径尽量取大一些，1500D左右最为合适。这样的做法，可以使得在管线回拖过程中，阻力降到最小。而穿越管的入土角度，应保持在9°至12°左右，出土角度则是4°到8°。定向钻穿越工程中，导向管的钻进是核心环节之一，需要对其进行严格地把关，确保其不存在任何质量问题。钻杆的折角应随着穿越管段的不同，而发生相应地改变，对于这些改变，施工人员也应该做好相应的记录。折角过大过小，都会使管线超出相应的弹性系数范围，从而增加了在管线回拖时的所需拉力。另外，要对地面信息进行追踪，保证出土、入土位置的准确。在开凿工作进行之前，要认真地对施工场地的地质进行分析探讨，从而确定科学合理的控向方案。

3.2 管线的回拖工作

作为定向钻穿越工程的最后一个环节，管线回拖工作同样至关重要。在对管线进行回拖之前，应先检查各个部位连接是否牢固；在对管线进行回拖之时，应确保回拖工作能够一气呵成，避免长时间停工而导致回拖阻力增大。若发现回拖力波动或异常，应该立马停止作业进行检查，从而采取相应解决方案。

4 “几接一”在定向钻穿越工程中的应用

在定向钻的出土端，有时候可能会出现管线焊接长度不够的问题，针对这一问题，我们可以在提前制作焊接管线的时候，对焊接管线进行分段，然后依次按段焊接。但这样的操作手段同样也存在着一定的问题，例如不能保证施工进行的连续性，使其停顿时间过长，导致管线回拖过程中的阻力增大。因此这样操作的风险也是极大的。想要合理对该技术进行操作，首先要确保泥浆的良好配置，增长孔成型后所维持的时间；其次是保证管道的曲率半径够大，安全系数够高；最后则需要各个部门以及相关技术人员之间的配合协作。另外，要在开钻工作实施之前，做好相关的应急预案，使施工队在遇到困难时，能够及时采取应对方案，从而确保工作的后续开展。

5 结语

社会在进步，时代在发展。管线的布控在我们的生活环境中也越来越密集，其管道工程也处于蓬勃发展的势态。而定向钻穿越技术，由于其拥有操作简单方便，施工设计要求容易达到，所施工的管道更为稳定，且受恶劣天气与环境的影响较小，不受季节限制等特点，因此可以广泛地运用于管道工程的施工中去。

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