按SY/T 6968—2021等规范进行定向钻设计时注意事项及常见问题

庞鑫峰

国家管网集团工程技术创新有限公司

石油行业标准SY/T 6968《油气输送管道工程水平定向钻穿越设计规范》[1]于2014 年发布，2021年再次修编，是第一本专门用于指导油气管道定向钻设计的规范，该规范是对GB 50423《油气管道穿越工程设计规范》[2]的有利补充，且具有很强的可操作性，对其后的定向钻设计起到了很好的指导作用[3-7]。鉴于设计人对规范部分条款理解不够深入，加之近年定向钻技术的发展及工程实践带来的新思考，以相关标准条文为入手点，对设计层面的常见问题或典型问题略举加以分析阐述。对于各规范规定不一致的地方加以说明，以期广大设计人员能够做到有章可循，不拘泥条款，合理利用规则变通运用，注重实践，更好地为工程服务。

1 穿越位置及穿越长度选择

1.1 相关标准规定

SY/T 6968—2021 中3.0.11 规定对于河道摆动较大的河段应进行河势分析。

5.0.3规定穿越位置选择，宜避开下列区域：①深泓线摆动大的河段；②岸坡区岩土松软、不良地质作用发育且对穿越工程稳定性有直接危害或潜在威胁的河段。

1.2 工程案例

某国外管道穿越某河流，位置如图1 所示。包括主河道穿越、岔河穿越和江心滩线路三部分。穿越段共包括2 条管道和1 条光缆套管，其中管道为Φ 1016 天然气管道、Φ 813 原油管道光缆套管为Φ 114。主河道定向钻穿越水平长度分别为1 530 m，岔河定向钻穿越水平长度为778 m，于2011 年完成穿越段施工。

图1 穿越位置卫星影像图Fig.1 Satellite image of crossing position

穿越河段地层为：西岸覆盖层为第四系冲洪积物细砂、中砂，下伏上新世弱胶结砂砾岩、砂岩；东岸覆盖层为第四系砾砂层，下伏上新世弱胶结砂砾岩、砂岩。

主河道定向钻入土点在东岸，距离左岸360 m，出土点位于西岸，距离右岸130 m，从砂岩中穿越。

2011 年雨季过后，河水对堤岸冲刷严重。主河道定向钻穿越出土点距离岸边的距离从130 m 减少至60 m，穿越管道的埋设深度从19 m 减少至4 m（图2）。

图2 主河道西岸岸线变化图Fig.2 Change of the west bank line of the main channel

岔河位置洪水对堤岸冲刷严重。河道穿越入土点距离岸边的距离从330 m 减少至200 m，穿越管道的埋设深度从22 m 减少至18 m（图3）。

图3 岔河冲刷后纵断面图Fig.3 Longitudinal section of Chahe river after scouring

从大范围卫星影像（图4）可看出整个江河道变化比较剧烈。对于汊道外形的河道，洲头、洲尾的冲淤消长。有的河流汊道内河床的纵向冲淤，以及主、支汊的易位变化周期并不长。此外游荡型河流平面上最显著的特点之一就是沙洲的发展变化。一次洪水过程，随着水位的涨落变化，就会发生消长。有的游荡型河流的沙洲变化幅度十分惊人。

图4 大范围河道卫星影像图Fig.4 Satellite image of large-scale river channels

1.3 建议

定向钻穿越点不宜选择在河道弯曲、易改道、易变洲滩、汇流口、分流口等冲淤河流形态变化频繁的河段，还需考虑河道变化的影响。另外穿越长度、出入土点离岸边的距离都应适当加大。

2 定向钻与建构筑物距离

2.1 相关标准规定

2.1.1 SY/T 6968—2021

标准5.0.4 规定定向钻穿越轴线应符合下列要求：①并行穿越时，并行间距不宜小于8 m；②当情况特殊或受地形及其他条件限制时，定向钻穿越管道与建（构）筑物的距离不应小于5 m，并应满足施工间距要求。

2.1.2 GB 50424—2015

标准6.3.1 规定钻导向孔应符合下列规定：导向孔实际曲线与设计穿越曲线的偏差不应大于1%，且偏差应符合表1 的规定[8]。

表1 导向孔允许偏差Tab.1 Permissible deviation of guide holem

2.2 说明与认识

（1）2013 版定向钻设计规范[9]第7 款“定向钻穿越管道与建筑钢不应小于8 m”是考虑定向钻左右偏差最大值±3 m、不小于8 m 可保证定向钻在建筑物附近穿越时稳定，在正常施工偏差情况下，也能满足管道保护法[10]规定的净距5 m 的要求。如果实际设计时间距确实难以达到不小于8 m 要求，可以考虑对穿越偏差提出相对苛刻的要求，必要时还需协商或取得相关协议。一些穿越设计中，设计人往往忽略了该条要求，造成定向钻距离建构筑物或桥梁基础距离过小。2021 版定向钻穿越规范强调与建构筑物间距不应小于5 m，其中“应满足施工间距要求”实际上就是强调施工偏差及场地布置要求。

1.2方法两组患者均在全麻状态下实施手术,需注意让患者在手术前6~8h严禁进食进水,以免术中因麻药反应产生呕吐,呕吐物堵塞气管造成危险。对照组实施开放型手术,即将脑颅打开将瘤体清除。观察组采用显微手术方式治疗,具体操作如下。

（2）距离建筑物距离小时，出入土点附近长度应尽量深穿，以防止出现周边建筑地面冒浆问题。

（3）定向钻与建筑物间净距是考虑水平净距还是空间实际距离，目前在法律、法规、工程实践中存在一定的认识差异。从法理上看规定管道与建筑物净距不小于5 m，是以管道穿越不影响建筑物基础稳定性、保证建筑物安全为目的，深穿一般可有效降低相关风险，但工程实践中目前还较难形成统一共识。

3 场地布置及征地面积

3.1 相关标准规定

3.1.1 SY/T 6968—2021

标准7.0.3 规定小型钻机的安装场地宜为40 m×40 m，大型钻机的安装场地宜为60 m×60 m。泥浆池不应设在穿越轴线上。

3.1.2 GB 50424—2015

标准6.1.14 规定钻机场地应符合下列规定：①小型水平定向钻机的安装场地可为40 m×40 m，大型水平定向钻机的安装场地可为60 m×60 m；②泥浆池不宜放在穿越中心线上。

标准6.3.2 规定定向钻导向孔对接穿越施工应符合下列规定：①对接穿越施工准备应符合规定；②施工场地应进行平整铺垫，主钻机施工场地面积宜为3 600 m2，辅助钻机施工场地面积宜为1 600 m2。

3.2 对比与应用

（2）从GB 50424 中的规定可以看出辅助钻机占地面积40 m×40 m，是按小型钻机标准考虑的。

（3）作为设计文件中征地面积确定依据的以上规定，实际中可以酌情考虑调整。对于小管径穿越的小钻机，例如油气田集输类管道由于一般管径较小，钻机场地按20 m×30 m 考虑即可。但对于大管径长距离或岩石类地层定向钻钻机场地，由于泥浆处理设施等占地的增大，可考虑场地放大至60 m×80 m。

4 规定与计算

4.1 相关标准规范

SY/T 6968—2021 标准10.4.1 规定定向钻穿越施工阶段，穿越管段在扩孔回拖时，应核算空管在泥浆压力作用下的径向屈曲失稳。按下列公式进行核算：

式中：ps为泥浆压力，MPa；pyp为穿越管段所能承受的极限外压力，MPa；pcr为钢管弹性变形临界压力，MPa。

4.2 重视与关注

（1）2013 版行标式（1）F——穿越管段强度设计系数，表述中误写为管道强度设计系数，该系数是由铁木辛柯弹性力学推导而来，为安全系数1.67 的倒数，该系数在2021 版规范中直接调整为0.6，以便与油气管道强度设计系数区分。该问题在设计文件审查中经常出现，设计人常常误取为0.5、0.4，应引起注意。

（2）式（2）是个一元二次方程，有两个解，应取小值。

5 结论

以上仅例举了在遵循定向钻相关规范进行油气管道定向钻设计时，部分常见或典型问题，期望对广大设计人员能有所启发和帮助。由于定向钻工程是一门实践性非常强的学科，随着工程技术的进步、工程实践经验的丰富以及遇到的工程问题越来越复杂，必然会推动定向钻设计技术的进步，在遵循相关规范进行设计时，注重规范间的联系与区别，建立发展、实事求是的设计理念，灵活运用规则，注意与工程实际相结合，最终解决工程问题。