石油管道水平定向钻进施工技术分析

李轩绮

（大连瓦房店中石油昆仑燃气有限公司，辽宁 瓦房店 116318）

1 水平定向钻的工作原理及介绍

水平定向钻的原理就是以定向钻机为主导的同时在导向仪的辅助下进行对所测地域的导向和探测。定向钻机具备极高的导向效果，在钻头达到施工所需深度时，楔形钻头能够切换成锥形扩孔器装置，能够更加精确地达到施工要求。水平定向钻机就是在不挖开地表面的情况下对地下铺设公用设施的一种工具，它的应用广泛，适用于沙土、黏土等特殊地质情况，但是它不适用于地下水位较高的地层等。在我国，大部分地区都可以利用水平定向钻进技术进行施工。施工环境温度可在-15～45℃进行。目前的发展趋势也是多元化发展，例如：大型化、微型化、超深度导向监控等，所以水平定向钻的应用将越来越广泛。

2 水平定向钻施工的特点

（1）现在一说施工，人们印象中就会出现施工现场嘈杂的声音。但是，水平定向钻施工时，不会对交通造成阻碍，也不会对施工现场的植被造成破坏，更不会影响周围人正常的生活秩序。在这种模式下，传统施工模式的嘈杂将不会出现，对周围环境的影响也降到了最低，例如，在城市埋管时，遇到地下河床，水平定向钻技术可以对周围环境不造成破坏。（2）由于水平定向钻钻头达到对应深度时，就可以切换钻头继续进行操作，现代化的施工设备施工精度极高，更加方便管道的铺设和调整，更好地迎合施工的需求，并且能够让管道更加科学地绕过地下障碍物。（3）水平定向钻技术也不受时令的影响，而且对比传统施工方式，所需的劳动力少，作业进程远远高于传统模式，而且由于仪器的极高精度和准度，施工的成功率高，且完工后安全隐患少。（4）水平定向钻施工方式进出场地所需时间短，效率高，且可以根据实际施工地点进行灵活的微调，它所需要的成本相对于其他模式要低，不仅能达到节约成本的目的，还能提高施工效率。（5）在对施工地质进行勘测完毕后，水平定向钻所装的预扩孔可以根据管道直径的1.3～1.5倍把钻孔达到施工所预期的大小。

3 水平定向钻施工存在的缺陷

（1）因为水平定向钻施工是结合了传统施工技术的一种新型技术，所以这项技术并没有完全成熟，并没有统一的技术参考标准。因此，对其工程的验收和认定就有了一定的难度。（2）因为水平定向钻不像传统的开槽铺设施工那样进行回填，所以，这就对施工材料沉降有着极高的要求，让其在实际运用中存在一定的风险。

4 我国油气管道的特点

因为我国的地貌复杂，不同地区有着不同的地质地貌，所以，我国油气管道的特点也比较烦琐。到2020年3月，我国的油气管道长度已经有15万km，新建天然气管道达3万多公里之多，而新建的原油管道达1万km。按照这个发展趋势，油气管道的建设依然是重中之重。

由于国家对油气建设有着持续的投入，所以出现了很多新的施工技术。在技术发展的过程中，不仅是对技术的创新，更是对我国石油建设技术有着质的提升。如今，我国的管道输送效率已经比以往传统管道的效率提高了20个点。虽然我国管道的运输一直在持续发展，但与世界顶尖的大国有着不小的差距，所以我国要不断提高技术的创新，更快的让我国油气管道迈入世界顶尖的行列。

5 水平定向钻在石油管道中的基本应用

（1）首先是对导向孔钻进行分析，确保钻进过程不能出现钻孔偏移的情况，保证钻孔的精准度，以免影响整个石油管道布置的进度。（2）在施工的过程中，扩孔技术是其中不可或缺的一部分，因为整个技术主体环节的需要，所以在开展扩孔的时候，要格外地注重细节，让施工得以很好地进行。对于钻头的选择也要按照要求的规格进行操作，确保钻头精准度。（3）管道回托也是实际施工中会出现的操作，它是基于水平定向钻下进行的。这种技术能够很好地防范钻孔暴露时间过长对壁面造成一定的影响。在回拖的过程中，让钻孔达到规定的清洁度的同时也让壁面更加光滑，这样就会让整个工程顺利进行，也有利于施工人员的安全保障。

6 水平定向钻在石油管道工程需注意的问题

针对上述所陈列的问题进行探究，首先，相关施工人员可以选择以下方式：可以采用同孔敷设进行推进，它主要是基于石油主管道和光缆套管的相关操作进行实际操作的，它可以在实际施工中让回拖铺设的效果得到提升。对于一般施工方式来说，采用同孔敷设的方式不仅可以节约成本而且可以缩短工期，但在扩径直径和穿越距离时容易受到限制。而且，石油主管道和光缆套管之间的缠绕也会使回拖阻力增加，甚至是让缆线出现断裂的情况。所以，在用这个方式进行操作时，要对施工地区地貌做好全面的勘察，制定出精准的方案后开展施工。除了同孔敷设以外，还可以采用分别敷设的方式来进行施工。这种方式注重石油主管道和光缆管道相互间隔的施工效果，从而降低石油主管道回拖的阻力，让施工更加有保障。

在实际开展施工的过程中，施工的材料也格外重要，因为施工材料决定了整个工程的质量。在选择管道材料时，让相关的专业人士进行采购，在确保与光缆材料的协调性，同时也要保证材料在实际施工中能够正常地进行推进作业，在确定施工材料的同时也要进行性价比的工作，让工程既能达到节约成本的同时保证工程质量。

在进行管道回拖的时候，对回拖阻力的问题也有相应的解决方法。一般情况下，直接回拖硅芯管和回拖钢管，就必定会因管道直径过小导致相对拉力不良的情况。所以，保证相关工作的顺利进行以及让工程达到最佳的效果非常重要。就当前来说，减少管道回拖阻力的方式通常都是以成孔的方式来进行。因为管道回拖这个步骤非常重要，所以相关施工人员一定要按照作业标准进行，利用科学合理的操作方式辅助作业，让管道回拖达到所预期的情况，进而让整个管道工程能够顺利进行，提高工程的质量。

7 水平定向钻的施工工艺步骤

（1）测量放线。①标志桩：根据设计好的标准对所需要穿越的起止位置进行确定标记。②边界桩：在施工的时候，临时的占地区域的两侧边界线需要布置好标记，以50m为单位进行间隔。轴向桩与临时占用之间的边界也要设置一条100m的标记，可以用绳索等进行标记，使其错开灰白线，完成管道线路的铺设。在完成放样后，要清除障碍，然后对数据进行记录。（2）场地选择和布置管道。在确定钻机场地和布管场地后，要对实际的情况进行分析后，确定入土点，保证钻机能够顺利进行。布管场地常为狭长型，通常需要穿越布管场地80m左右，对宽度也有一定的要求，所以只要可以选择直线线路就不要选择弯路。（3）管道焊接。在进行管道焊接前，要确保管口没有过多的异物，焊接时要对每组焊接时间良好地把控，防止因时间过长而需要再次清理管口。清管器使用时，要选择柔软的物质，让其能够充分地与管壁接触，达到近乎完美的程度。同时，在进行焊接的时候也要打起十二分精神。（4）钻前检验。在钻前对焊接、防腐等方面做好检验，确保后续工程能够正常进行，进而提高整个管道工程的质量。（5）安装钻机。在安装钻机的时候，确保钻机的位置处于最佳位置上，然后进行整个系统的检验，确保在钻机作业的过程中不会出现不稳定的情况影响进程。（6）钻机试钻。在钻机安装好调试好系统后，对钻机进行试钻，保证其稳定性。此时，专业的技术人员要对其进行数据的验收，试钻的深度一般为40m，将数据参数进行统计，确定数据稳定后进行钻孔。（7）钻导向孔。在钻导向孔的时候，对其进行检测，确保穿越曲线已经达到技术标准，一旦出现问题，就要及时解决。由于导向孔将直接影响最终的成孔，所以要严格按照已经规划好的标记轨道进行作业。同时做好数据记录，以便钻机能够精准进行。通过数据来做好各个细节的调整，让导向孔的进行得到优化。（8）清孔。在扩孔完成后，就要进行清孔了。对泥浆的选择和参数要做好研究，同时进行清孔的相关操作人员也要时刻保持高度紧张状态，记录好数据参数，在确保质量的同时确保实际施工能够正常地进行。（9）管道回拖时，提前将准备工作做好，将发送沟清理完毕。回拖时要准备好足够的补口等材料以及专业设备。为了避免塌方和损害壁面的完整性，可以用两台起吊机同时进行。管道回拖完毕后，及时进行抽干积水和回填工作。

8 结语

总而言之，国家的经济发展越来越快，管道工程也日益增多，水平定向钻作为近年来先进的技术，让我国在石油管道技术方面有显著的提升，但是，这项技术还需要在实践中慢慢得到完善，让我国石油管道工程技术得到质的提升，提高管道的运输效率。