岩层水平定向钻进铺管施工工艺 在短距离穿越工程中的应用
关键词：岩石钻机、页岩、风化岩、水平定向钻、山区、短距离 导读：
岩层水平定向钻进铺管技术是目前水平定向钻进铺管施工技术的热点和难题。我国地域辽阔,不少区域的地层是由岩石构成,因此对岩层水平定向钻进铺管施工工艺进行研究显得尤为迫切和必要。我公司地处皖南山区，本地的地层大多有岩石、页岩、风化石构成，岩层水平定向钻进铺管施工工艺在本地区显得其为重要。本文针对岩层水平定向钻进铺管施工工艺在短距离穿越工程中的应用作简单的介绍。 概述：
近年来，随着国家输油输气管道工程的大规模铺开，以及城市建设中燃气，电力、电信，水源及污水管道的大发展，使得我国的非开挖行业如日中天，非开挖穿越工程施工技术，装备逐渐成熟。但岩石穿越技术对很多施工单位来讲还是很陌生，本讲的内容是根据皖南山区穿越工程特点和我公司对岩石穿越技术的理解，对现有岩石导向方案加以总结，同时对岩石扩孔技术加以探究，希望能够对业界同仁能有所帮助。下面以皖南某地燃气管道穿越工程为例作简单说明。 工程简介：
池州市东外环（清溪大道-大学城）中压天然气管道工程，本次燃气管道安装工程中有13处需用水平定向钻进铺管施工工艺进行铺设。经过我公司组建的勘查小组现场勘查结果其中有4处需用岩层水
平定向钻进铺管施工工艺进行铺设，每段长度从45米到300米不等。 施工组织： 项目组织机构
针对本工程规模、特点和技术要求，我公司选派施工经验丰富、责任心强、曾多次承建燃气管线工程施工的项目负责人，配备技术水平高的技术人员，组建导向钻进燃气拉管项目经理部，具体组织机构如下：
2专业施工队与人员构成：
组建操作水平较高的专业施工队伍：导向钻进铺管队，确保工程的高效、高质量并按期完成。每支专业队人员构成如下表：
3所用主要机械设备和仪器：
施工方法
钻机由地面导向穿过探坑钻进到接收坑位出土。然后回扩孔至探坑，扩孔完成后，由接收坑开始回拖管线至探坑完成管线铺设作业。本次工程有4段岩石钻进，现以300米段施工方法做简单说明。 1管线探测、测量放线
由专业管线探测、测量人员将施工现场地形及地下管线测绘成图，并按照设计图纸将拟铺管线位置、探坑位置测放到施工现场，固定好定位桩。
2 水平导向孔钻进泥浆马达导向钻进法
泥浆马达驱动导向钻进法是目前国内外最通用的岩石导向钻进方法。适用于25t以上各型非开挖钻机，尤其是大型非开挖钻机。适用于各类地层。泥浆马达也称螺杆钻具，一般与牙轮导向钻头和有线或无线探棒仓配合使用。正常钻进时，钻杆与马达一起旋转,打直孔；当需要导向时，马达弯点母线与探棒12点方向调整一致，钻杆及马达外壳不旋转，只提供反扭矩和给进力，马达转子在泥浆泵的液力驱动下旋转，从而实现导向钻进。水平定向钻用的马达弯角一般在1.5-3%之间,根据管线设计轨迹曲率不同选择不同的弯角。
针对此段工程特点，我们选择泥浆马达钻进系统完成导向作业。导向施工是将钻机放在地面，进行导向施工，首先将泥浆马达连接好，连接顺序：牙轮导向钻头与泥浆马达转子连接，导向仪器舱连接在马达后面，然后连接钻杆。仪器探棒安装在导向仪器舱里，调整仪器方位角12点的位置与马达造斜弯点的方向一致；再将钻杆按预先设计好的位置固定，按入射角20%钻进,并严格按设计轨迹钻进到斜槽,调平钻杆进行拉管段导向孔施工，一定要保证导向的科学合理。 导向孔的钻进先在地面沿钻进方向测放标高点，每3米一个，再按预先设计的钻孔轨迹在Eclips导向探测仪监测下进行钻进，导向探测仪跟踪测量每钻进3m 钻头的实际位置，若发现钻孔轨迹与设计轨迹不符时，立刻进行纠正，保证钻孔的准确性，并做好记录；控制坡度利用导向仪的测得的深度、倾角（最小增量0.1%）、面向角等值，控制钻机钻进及泥浆供给，确保坡度的准确性。 3 回岩石扩孔钻进
导向孔钻完以后，就要根据管道直径大小进行扩孔了（本次管材为φ250燃气PE管）。本段工程距离300米，扩孔排渣要求高，选用岩石扩孔器选用固定牙轮式扩孔器。牙轮式扩孔器的优点：水力破岩、排渣顺畅，减少岩渣堆；钻头本体导向螺旋带设计，导正及导渣效果好，减少钻头重复破碎。
当导向钻头到达下管探坑以后，在钻孔轨迹与设计轨迹符合时，及时停止泥浆给进及钻进，挖好集水坑，当预扩孔至Ф420孔径后（本次拉管不加套管，应甲方的要求，加清洗孔一遍），再做好拉管头，依次连接扩孔钻头、分动器、拉管头，拟铺管线。拟铺管线在场地全部焊接起来，管直接放置在地面上，一次性拉管完成。 4泥浆配制与控制
钻进中使用的定向钻专用泥浆可冷却、润滑钻头，软化地层，辅助破碎地层、调整钻进方向，携带钻屑，稳定孔壁，回拖时润滑管壁。
配制泥浆应使用中性水，保证泥浆中无固结物质存在，以防堵塞导向钻具及扩孔钻头上的水眼，还要注意水化时间，还要根据工序及地层按比例添加纯碱等泥浆添加剂，及时调节泥浆的粘度、比重等指标，确保泥浆性能可靠。回拉管时除了控制泥浆的粘度、比重等指标外，还要根据返浆情况：泥浆携带的钻屑粒径、粘度、返浆量控制泥浆泵的流量及压力；由于回拉管需要的钻进泥浆量大，应预先准备不少于5立方的泥浆，存放在泥浆池内，随时根据使用量补充。管线下减小泥浆压力、流量，放慢拉管速度。
泥浆的选择、配比以及使用说明：本次工程施工选用由铜陵纳基膨润土技术开发有限公司生产的API高效膨润土，
API高效膨润土性能:高浓缩,高造浆率、易于混合，低固相含量，高悬浮力，清除输送钻屑，冷却润滑钻具，稳定钻孔 。
API高效泥浆产品参数：
高效土用于不同地层配比方案：一般地层:15-30公斤/立方；砂砾地层:30-42公斤/立方；高漏失地层:42-48公斤/立方。 后语：
岩层水平定向钻进铺管施工工艺穿越工程是一项高风险
的系统工程，对钻机的穿越能力、钻机的固定、钻具的选择、导向系统的选择以及穿越过程中各个环节的配合有很高的要求。在施工过程有效的解决各个环节出现的技术难点是整个穿越工程的关键。
合肥隆科兴非开挖工程有限公司 工程技术部:程晋双 2010年9月5号
岩层水平定向钻进铺管施工工艺 在短距离穿越工程中的应用
关键词：岩石钻机、页岩、风化岩、水平定向钻、山区、短距离 导读：
岩层水平定向钻进铺管技术是目前水平定向钻进铺管施工技术的热点和难题。我国地域辽阔,不少区域的地层是由岩石构成,因此对岩层水平定向钻进铺管施工工艺进行研究显得尤为迫切和必要。我公司地处皖南山区，本地的地层大多有岩石、页岩、风化石构成，岩层水平定向钻进铺管施工工艺在本地区显得其为重要。本文针对岩层水平定向钻进铺管施工工艺在短距离穿越工程中的应用作简单的介绍。 概述：
近年来，随着国家输油输气管道工程的大规模铺开，以及城市建设中燃气，电力、电信，水源及污水管道的大发展，使得我国的非开挖行业如日中天，非开挖穿越工程施工技术，装备逐渐成熟。但岩石穿越技术对很多施工单位来讲还是很陌生，本讲的内容是根据皖南山区穿越工程特点和我公司对岩石穿越技术的理解，对现有岩石导向方案加以总结，同时对岩石扩孔技术加以探究，希望能够对业界同仁能有所帮助。下面以皖南某地燃气管道穿越工程为例作简单说明。 工程简介：
池州市东外环（清溪大道-大学城）中压天然气管道工程，本次燃气管道安装工程中有13处需用水平定向钻进铺管施工工艺进行铺设。经过我公司组建的勘查小组现场勘查结果其中有4处需用岩层水
平定向钻进铺管施工工艺进行铺设，每段长度从45米到300米不等。 施工组织： 项目组织机构
针对本工程规模、特点和技术要求，我公司选派施工经验丰富、责任心强、曾多次承建燃气管线工程施工的项目负责人，配备技术水平高的技术人员，组建导向钻进燃气拉管项目经理部，具体组织机构如下：
2专业施工队与人员构成：
组建操作水平较高的专业施工队伍：导向钻进铺管队，确保工程的高效、高质量并按期完成。每支专业队人员构成如下表：
3所用主要机械设备和仪器：
施工方法
钻机由地面导向穿过探坑钻进到接收坑位出土。然后回扩孔至探坑，扩孔完成后，由接收坑开始回拖管线至探坑完成管线铺设作业。本次工程有4段岩石钻进，现以300米段施工方法做简单说明。 1管线探测、测量放线
由专业管线探测、测量人员将施工现场地形及地下管线测绘成图，并按照设计图纸将拟铺管线位置、探坑位置测放到施工现场，固定好定位桩。
2 水平导向孔钻进泥浆马达导向钻进法
泥浆马达驱动导向钻进法是目前国内外最通用的岩石导向钻进方法。适用于25t以上各型非开挖钻机，尤其是大型非开挖钻机。适用于各类地层。泥浆马达也称螺杆钻具，一般与牙轮导向钻头和有线或无线探棒仓配合使用。正常钻进时，钻杆与马达一起旋转,打直孔；当需要导向时，马达弯点母线与探棒12点方向调整一致，钻杆及马达外壳不旋转，只提供反扭矩和给进力，马达转子在泥浆泵的液力驱动下旋转，从而实现导向钻进。水平定向钻用的马达弯角一般在1.5-3%之间,根据管线设计轨迹曲率不同选择不同的弯角。
针对此段工程特点，我们选择泥浆马达钻进系统完成导向作业。导向施工是将钻机放在地面，进行导向施工，首先将泥浆马达连接好，连接顺序：牙轮导向钻头与泥浆马达转子连接，导向仪器舱连接在马达后面，然后连接钻杆。仪器探棒安装在导向仪器舱里，调整仪器方位角12点的位置与马达造斜弯点的方向一致；再将钻杆按预先设计好的位置固定，按入射角20%钻进,并严格按设计轨迹钻进到斜槽,调平钻杆进行拉管段导向孔施工，一定要保证导向的科学合理。 导向孔的钻进先在地面沿钻进方向测放标高点，每3米一个，再按预先设计的钻孔轨迹在Eclips导向探测仪监测下进行钻进，导向探测仪跟踪测量每钻进3m 钻头的实际位置，若发现钻孔轨迹与设计轨迹不符时，立刻进行纠正，保证钻孔的准确性，并做好记录；控制坡度利用导向仪的测得的深度、倾角（最小增量0.1%）、面向角等值，控制钻机钻进及泥浆供给，确保坡度的准确性。 3 回岩石扩孔钻进
导向孔钻完以后，就要根据管道直径大小进行扩孔了（本次管材为φ250燃气PE管）。本段工程距离300米，扩孔排渣要求高，选用岩石扩孔器选用固定牙轮式扩孔器。牙轮式扩孔器的优点：水力破岩、排渣顺畅，减少岩渣堆；钻头本体导向螺旋带设计，导正及导渣效果好，减少钻头重复破碎。
当导向钻头到达下管探坑以后，在钻孔轨迹与设计轨迹符合时，及时停止泥浆给进及钻进，挖好集水坑，当预扩孔至Ф420孔径后（本次拉管不加套管，应甲方的要求，加清洗孔一遍），再做好拉管头，依次连接扩孔钻头、分动器、拉管头，拟铺管线。拟铺管线在场地全部焊接起来，管直接放置在地面上，一次性拉管完成。 4泥浆配制与控制
钻进中使用的定向钻专用泥浆可冷却、润滑钻头，软化地层，辅助破碎地层、调整钻进方向，携带钻屑，稳定孔壁，回拖时润滑管壁。
配制泥浆应使用中性水，保证泥浆中无固结物质存在，以防堵塞导向钻具及扩孔钻头上的水眼，还要注意水化时间，还要根据工序及地层按比例添加纯碱等泥浆添加剂，及时调节泥浆的粘度、比重等指标，确保泥浆性能可靠。回拉管时除了控制泥浆的粘度、比重等指标外，还要根据返浆情况：泥浆携带的钻屑粒径、粘度、返浆量控制泥浆泵的流量及压力；由于回拉管需要的钻进泥浆量大，应预先准备不少于5立方的泥浆，存放在泥浆池内，随时根据使用量补充。管线下减小泥浆压力、流量，放慢拉管速度。
泥浆的选择、配比以及使用说明：本次工程施工选用由铜陵纳基膨润土技术开发有限公司生产的API高效膨润土，
API高效膨润土性能:高浓缩,高造浆率、易于混合，低固相含量，高悬浮力，清除输送钻屑，冷却润滑钻具，稳定钻孔 。
API高效泥浆产品参数：
高效土用于不同地层配比方案：一般地层:15-30公斤/立方；砂砾地层:30-42公斤/立方；高漏失地层:42-48公斤/立方。 后语：
岩层水平定向钻进铺管施工工艺穿越工程是一项高风险
的系统工程，对钻机的穿越能力、钻机的固定、钻具的选择、导向系统的选择以及穿越过程中各个环节的配合有很高的要求。在施工过程有效的解决各个环节出现的技术难点是整个穿越工程的关键。
合肥隆科兴非开挖工程有限公司 工程技术部:程晋双 2010年9月5号