卵石层地质条件下定向钻穿越工艺与设备优化

针对水平定向钻施工中穿越大厚度、大粒径卵石层这一技术难题,以洛阳-驻马店成品油管道黄河定向钻穿越工程为例,介绍了在厚度达38m,卵石粒径为80～250mm,卵石含量极高的卵石层中,采用水平定向钻机、顶套管机、大粒径卵石破碎器的联合施工工艺。建立了模拟套管顶进路径的数学模型,并拟出了套管在卵石层中的行进曲线,确定了顶管最佳入土角度,应用导向孔定位对接系统,成功完成了对大厚度、大粒径卵石层的穿越。针对套管的铁磁性影响周围地磁场,进而影响导向系统对钻头导向的问题,研制出导向孔对接定位系统。以普通顶管机及其相关施工工艺原理为基本设计依据,研制出专用于卵石层定向钻穿越的顶管钻机。洛阳-驻马店成品油管道黄河定向钻穿越工程的施工工艺,可为今后应用水平定向钻穿越卵石层施工提供借鉴。     

大口径管道定向钻对穿工程设计优化与施工

西气东输二线泾阳泾河穿越是目前我国管径最大的管道长距离定向钻对穿工程,穿越地层主要为卵石层、粉砂层及粉质黏土层。在φ1219大口径钢管穿越设计中采用"大开挖深基坑埋管+长距离夯套管+定向钻对穿"的组合穿越方案,并在施工中实现了优化扩孔器组合、调整泥浆性能、使用推管机协助管道回拖等多种技术创新,成功解决了两岸厚卵砾石层穿越,河床高硬塑性粉质粘土层扩孔时卡钻、抱钻以及管道回拖卡管等施工技术难题,可供类似管径定向钻穿越工程参考。     

大型江河定向钻玻璃钢防护层技术应用

在大型江河定向钻穿越工程中,如何做好穿越管道的防腐层保护,避免管道穿越过程中防腐层的机械损伤,确保工程质量和后期运行安全,同时降低回拖阻力,提高穿越工程的施工效率,是目前设计和施工中需要解决的重要难题。以江都-如东天然气管道项目长江定向钻穿越工程为例,其是国内同管径中最长的大型江河定向钻穿越,工程投资大,质量要求高,为防范回拖过程中砾石层对穿越管道3PE防腐层磨损、划伤及补口套滑脱、撕裂两类主要风险并降低回拖阻力,引用环氧玻璃钢外防护层技术为穿越管道防腐层提供机械性能保护,现场人员结合设计开展环氧玻璃钢防护层涂覆工艺研究,并在该穿越工程大规模实际应用中取得了良好效果,可为今后同类型江河定向钻穿越工程的设计和施工提供借鉴与参考。     

地质条件对定向钻穿越的影响与应对措施

在长输油气管道工程设计中经常遇到黄土塬、游荡性大型河流、山体等不同地形地貌,如砾砂、卵石层、溶蚀性地层等多种地层条件及其组合。针对不同地形、地貌条件,对穿越曲线设计和泥浆工艺设计进行分析,结果表明:穿越曲线设计是定向钻穿越成功的基础;结合地形、地貌,设计具有针对性的穿越曲线是实现穿越工艺方案的关键;根据定向钻穿越地层的不同地层结构岩性,设计具有针对性的泥浆配比工艺参数,可以有效降低卡钻、抱钻及回拖阻力过大等风险;定向钻穿越时,灵活应用定向钻的单边钻、对向钻、水平钻穿越组合技术手段可解决传统技术手段难以解决的问题。     

齐青管道定向钻穿越铁路的方案设计与施工

介绍了齐鲁石化-青岛输气管道首次应用水平定向钻施工技术穿越蓝烟铁路的概况,论述了蓝烟铁路水平定向钻穿越方案的设计和实施过程,给出了穿越段钢套管的选用和管道防腐等程序,对定向钻穿越铁路的施工安全性进行了评估.     

水缆同步回拖技术在岩石定向钻中的应用

西气东输二线东段管道沿线地质复杂,为了解决定向钻穿越施工问题,针对西气东输二线锦江定向钻穿越现状,采用水下光缆与主管道同步回拖技术进行施工.结合工程实例,阐述了水缆的选择、光缆固定方式、定向钻成孔质量控制、应力释放与缠绕、风险预测及防范措施等,对施工中光缆的受力情况进行了分析,其设计回拖力为6.894 kN,仅为主管道回拖力的1.19％.水缆同步回拖技术在该工程的成功应用,在国内尚属首次,有效缩短工期约20％,施工成本比传统穿越钢套管降低约80％.该技术可以有效应用于穿越岩石等复杂地质结构,具有较好的经济效益和社会效益以及较高的推广价值.     

管道定向钻穿越河流施工风险控制

由于施工条件复杂,导向孔钻进、管道扩孔及回拖过程存在不可见性,定向钻穿越施工时经常出现冒浆、卡管、钻机故障等作业风险,一旦控制措施失当,会对整个工程施工产生较大的负面影响。结合某天然气管道定向钻穿越河流施工,讨论了影响定向钻施工的各种风险因素,并针对潜在的风险源,制定了详尽的风险控制措施,主要包括：优化施工工序,优选钻具组合,确定与其地质条件相适应的泥浆参数,严格进行钻进轨迹控向,采取卡管风险削减措施等,成功穿越了地下粗砂层,避免了钻机推拉力不足、抱管及大面积冒浆等现象的发生,保证了定向钻施工作业的顺利实施,为今后类似工程的施工提供了参考。（图1,表1,参6）     

水平导向对接技术在赣江穿越中的应用

赣江定向钻穿越是丰城-鹰潭段输气管道的控制性工程之一,工程包括河床和滩地两次穿越,管径大,距离长,穿越地层地质复杂。为了解决复杂地质条件河流的穿越问题,基于定向钻技术现有经验,对钻进工艺参数和泥浆系统参数进行了深入计算、分析和研究,基于两种非开挖技术夯套管隔离卵石和水平导向孔对接技术的各自特点,将二者结合应用,成功实现穿越。     

定向钻穿越管道外涂层应用现状与发展趋势

对目前国内外用于水平定向钻穿越(Horizontal Directional Drilling,HDD)的单层熔结环氧粉末、双层熔结环氧粉末、熔结环氧粉末十聚氨酯面层、环氧涂层十环氧聚合混凝土面层、多层粉末涂层、聚乙烯防腐层的应用现状进行了分析.指出国外的定向钻穿越管道多数采用双层环氧,而国内定向钻穿越管道基本采用3LPE,结构比较单一.随着管道建设项目的增多和路由的限制,越来越多的管道将采用HDD技术进行施工,多层粉末涂层、熔结环氧粉末十聚氨酯面层、环氧涂层十环氧聚合混凝土面层将成为未来涂层的发展趋势,选择合理的涂层可在减少涂层损伤的同时保持较高的经济性.     

钱塘江定向钻一次穿越的应力分析

通过对镇海炼化－杭州康桥成品油管道定向钻穿越设计进行动态模拟计算，建立了钱塘宽定向钻穿越钻导向孔，预扩孔，管段回拖三种工况的数学计算模型，通过有限元的分割计算，得到穿越过程中每个节点的受力状况，从而为钱塘江定向钻穿越设计提供了理论依据，确定了钱塘江定向钻一次穿越2308m顺利完成。     

西二线渭河水平定向钻孔洞剖面质量控制

近年来，随着西气东输一线、二线的建设，水平定向钻穿越管径已达到1219mm，使后续的扩孔孔径增至1600rain以上，进而使扩孔级数增加，极易产生孔洞剖面形状不规则，导致坍塌、卡钻、甚至穿越失败。为此，分析了成孔质量的影响因素，包括穿越地层性质、扩孔级差、扩孔直径、泥浆性能、钻具组合、钻具泥浆喷嘴布置，机械操作技术等。提出采用轻量化钻具、调整喷嘴的喷射方向、在钻具直径变化较大处增加导向器、优化钻具组合等方法提高水平定向钻孔洞剖面成孔质量。该方法在西二线渭河穿越施工中成功应用，孔洞质量控制水平得到明显提升，提高了水平定向钻在中粗砂等低承载力地层的穿越能力，降低了施工风险。（图4，表2，参7）     

定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析

针对庆铁老线嫩江定向钻穿越回拖时管子发生径向变形问题,对管子变形、设计参数和施工过程进行了分析,认为设计选取的管子壁厚偏薄以及施工中可能存在不可预见的外力等因素是造成管子变形的主要原因,指出应根据穿越的深度和地质情况,采取增加管子壁厚、限制回拖的泥浆压力等措施,以确保管道设计的安全可靠。     

定向钻穿越引发的环境地质问题机理分析

定向钻穿越技术自20世纪80年代引进以来，在管道穿越方面得到了广泛采用，到目前为止，已成功穿越大小河流上百条。随着大口径长输管道的兴建，定向钻穿越在某些特殊的工程地质和水文地质条件下，有引发塌陷坑、地面沉降和管涌等环境地质问题的潜势，为此，对可能产生这些环境地质问题的机理进行了分析。     

One-Pass水下管道检测系统在定向钻穿越管段中的优化应用

为保证穿越河流管段的正常运行,需要定期检测管道埋深.针对定向钻穿越大埋深管道检测过程中电磁信号不稳定导致检测结果不准确的问题,通过改变不同埋深穿越管段的电磁信号校准方法,对One-Pass水下管道检测系统进行优化,提高其在定向钻穿越管道检测中的检测精度.结果表明:利用优化后的电磁信号校准数据计算得到的结果与实际情况的符...     

管道水平定向钻穿越技术的特征分析

简述了驻马店-信阳天然气输气管道淮河水平定向穿越施工的地质条件和设备的配置,介绍了管道水平钻进的入射角、出口角、曲率半径和深度等设计要素的确定方法,分析了导向钻孔、扩孔、回拖受力的特点和计算方法,并针对施工技术难点提出了相应的解决方案.     

非开挖水平定向钻进导向孔的轨迹控制

在非开挖水平定向钻进(HDD)穿越施工过程中,为了避免钻具损坏地下管道,降低工程风险,需要控制穿越轨迹,其中导向孔的施工是最关键的工序之一。通过分析钻具性能参数及地层条件因素,建立了导向钻头在地层中造斜时的造斜强度和曲率半径计算模型。在施工的入土端,利用模型计算得到为钻进预定深度所需要的造斜起点及造斜距离;在施工的出土端,由已知的造斜起点计算造斜距离,确保最终按照设计要求平滑钻至出土点(坑)。使用该方法可以达到轨迹控制的要求,通过工程实践验证了其实用性。