水平定向钻管道穿越技术的最新发展

为了实现更大管径、更长距离的管道穿越,提高我国水平定向钻的穿越施工能力和装备水平,对国内外水平定向钻管道穿越技术的最新发展情况进行分析,总结了近几年国内外大型水平定向钻穿越工程和采用的新工艺、新装备,目前水平定向钻管道穿越技术开始向大型工程、大型钻机和大型钻具的方向发展。研制开发了最大回拖力高达1 500 t的水平定向钻机,壁厚为一般钻杆厚度两倍的厚壁钻杆,杆体直径为244 mm的钻杆,机动灵活的模块化钻机,用于硬岩地层的PDC钻头和PDC扩孔器牙轮等水平定向钻新装备。此外,水平定向钻正向扩孔技术也得到越来越多的应用。这些最新发展对于促进我国水平定向钻施工技术与装备水平的提高和业务发展具有重要的指导意义。     

川气东送管道工程长江穿越

川气东送管道穿越长江7处,总长15.3 km.通过分析管道穿越方式和选择穿越方案的技术要点,最终基于不同穿越点的地理位置、地质情况和技术难点,分别采用了盾构隧道、钻爆隧道及定向钻穿越方式.其中:南京定向钻长江穿越,创长输管道定向钻穿越长江最长和管径最大的世界纪录;忠县长江隧道穿越创长输管道过江隧道净空断面最大的国内纪录...     

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。     

水平定向钻在引洮二期工程(六干渠)输水管线穿越中的应用研究

目前,水平定向钻施工技术已广泛应用于市政管道、油气管道的建设。本文以水平定向钻施工在引洮二期工程(六干渠)输水管线穿越中的应用为实例,分析水平定向钻施工在水利工程建设中的优缺点,为水平定向钻施工技术在水利工程中的应用提供参考。     

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。     

3300m长江定向钻穿越弹性敷设漂管施工

水平定向钻穿越技术是目前管道铺设施工的一项重要施工工艺,在世界各国及各个行业得到广泛应用。由于穿越距离较长,作业带难以满足管道一次性预制需求,3 300 m长江定向钻穿越作业带可用部分只有1 km,要达到一次性预制存在巨大的拆迁量,而采用＂二接一＂＂三接一＂等施工方法对长距离管道回拖存在较大风险,为了确保管道一次性回拖成功,采用弹性敷设、过路、过河等措施实现长距离管道一次性预制。通过对管道强度进行应力计算以及现场多次测量,最终采取管道弹性敷设漂管进美人港河的预制方案,实现了1 km管道陆地部分预制,2 km管道进入美人港河漂管的实施方案。实践证明,该措施大大降低了管道回拖力,减少了拆迁量,为管道的一次回拖成功奠定了基础,为今后的长距离定向钻穿越提供了重要参考。（图1,参6）     

基于ABAQUS的定向钻穿越钻具受力分析

定向钻导向孔钻进和扩孔过程中,钻杆经常由于疲劳损伤而断裂.在缺少相关规范要求的情况下,对于某超长距离定向钻穿越工程,运用大型有限元软件ABAQUS,建立了钻柱-孔洞全孔模型,综合考虑钻柱服役环境、岩土对钻柱的摩擦碰撞及泥浆的浮力等作用,分别对导向孔钻进、扩孔钻进两种工况下的受力情况进行了有限元分析,对钻杆寿命进行了安全性评价.模拟结果表明:超长定向钻导向孔钻进宜采用对穿;在导向及扩孔过程中,钻杆使用时间超过288 h后,宜更换钻杆.采取有限元法对钻杆受力进行分析,可以有效指导定向钻穿越施工.     

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。     

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。     

水平定向钻在水利工程中的应用技术

结合定向钻在穿越淮北大堤中的运用,介绍非开挖水平定向钻进技术在水利工程中的应用,以为水平定向钻在水利工程中的进一步应用提供参考。     

滩海油气管道敷设方法

介绍了滩海区域油气管道的施工方式,即牵引法、铺管船法和定向钻法,分析了这三种施工方法的分类、特点和施工步骤。指出滩海管道施工方法,应根据不同工程的具体情况,综合考虑滩海的海况和地质状况,以及各种施工方式的效率、经济性和安全性等,选择一种或几种较合适的敷设方法。     

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...     

含缺陷海底管道横向屈曲行为的数值模拟

海底管道在制造、敷设及运行过程中不可避免地会产生局部或整体初始几何缺陷。为了研究海床表面敷设的含缺陷管道横向屈曲行为,建立了含5种初始几何缺陷管道的横向热屈曲非线性数值计算模型,并验证了有限元模型的准确性,重点分析了缺陷类型、不直度对管道横向屈曲行为的影响。结果表明:横向屈曲变形是海底管道安全运行的一个重要威胁,不直度越大,临界温升越小,管道越容易发生横向热屈曲;在不直度相同的条件下,管道初始几何缺陷中心处曲率绝对值越小,抗横向热屈曲能力越强。基于无量纲分析法,提出了适用于含多种通用的初始几何缺陷海底管道的临界温升计算一般表达式,以期为海底管道抗热屈曲工程设计提供参考。     

大牛地气田管网系统仿真模拟及优化

随着大牛地气田的开发,气井压力逐渐降低,分析气田管网的运行状况,优化存在问题的管道对保证天然气正常输送具有重要意义。采用TGNET软件建立大牛地气田管网系统仿真模型,以单位长度压降为指标对管网运行现状进行分析,针对单位长度压降较大的管道,采用敷设副管的方法进行优化。基于TGNET软件对优化后管网进行模拟,优化后管道的单位长度压降降幅平均值为79．4％,3-阀室2、5—2、21-阀室B管道集气站最低出站压力分别降低0．09MPa、0．21MPa、0．06MPa。结果表明：敷设副管能够降低管道压力损失和集气站出站压力,起到延缓气田增压时机的作用。（图6,表3,参7）     

冻土区埋地油气管道管沟融陷机理

为了治理冻土区埋地油气管道管沟融陷工程病害,通过对管道病害现场调查,结合现场地质勘探、含水量试验测试及管周土体温度监测,分析了融陷病害的发生机理,并结合管沟融陷形成因素,提出了相应的防治措施。结果表明:冻土区埋地油气管道管沟融陷病害的发生与地层土质、土体含冰量、冻土类型、管道热扰动及施工方式等因素有关;冻土区埋地油气管道的敷设应选择合理的施工季节,综合分析冻土环境因素,确定合理的管道埋设深度,设置管道隔热保温措施,加强管道运行状态监测和科学管理,从而保证管道安全运行。研究成果可为冻土区埋地油气管道的设计、施工及安全运营提供借鉴。     

杭州湾海底管道铺设技术

介绍了甬沪宁进口原油管道杭州湾海底管道穿越工程,针对杭州湾特殊的自然环境,确定采用自掩埋法,并在管道顶部安装阻流器,增加管道的稳定性。通过比选确定,在北岸段较陡峭的海坡处,采用水平定向钻施工方法,入土点及出土点均在海水中。在南岸拖管施工中,创造了大口径海底管道拖管3400m的纪录。     

热油管道非稳态流动传热数值模拟研究进展

随着计算机技术和计算方法的发展,求解热油管道非稳态流动传热问题的数值方法得到了更广泛的使用。从管道防腐层大修过程非稳态流动传热的数值模拟、冷热油交替顺序输送管道非稳态流动传热的数值模拟和双管同沟敷设管道非稳态流动传热的数值模拟三个方面介绍了近三年来热油管道非稳态流动传热数值模拟研究的进展和发展趋势。     

CFRP修复城市燃气管道焊缝缺陷的可行性

焊缝缺陷是城市燃气管道一种常见的缺陷类型,严重降低管道的承压能力,进而影响管道的安全运行.管道缺陷CFRP修复技术作为一种新型免焊管体修复技术,具有施工方法简单、无需动火、修复效果优异等特点.分析了CFRP修复城市燃气管道焊缝缺陷的可行性:依据力学理论计算结果,要抵抗焊缝完全开裂时管道断裂产生的轴向剪切力,焊缝的CFRP的单边铺设长度不小于287 mm;全尺寸爆破试验、压力波动试验以及模拟管道带压弯曲应力试验结果表明,修复后的管道可完全恢复承压能力,并具有优异的耐压力波动性能和抗弯曲应力性能.应用研究表明,CFRP修复技术存在局限性,无法修复缺陷程度超过80％及泄漏型的管道缺陷.     

埋地油气管道并行敷设技术发展现状

国内几个大型管道工程项目相继采用并行敷设技术施工。介绍了中亚天然气管道、西部原油成品油管道、大连新港-大连石化原油管道的工程概况。一些学者基于现有标准和规范,分别从工程、经济、安全、设计等角度探讨了油气管道并行敷设管间距的确定原则;一些学者则借助数值模拟计算方法,分析了成品油管道对与其同沟敷设的加热输送原油管道的热力影响规律;另有工程技术人员针对并行敷设技术在具体实施和运用过程中存在的施工、防腐、维修等难题,对施工工艺进行了有益的探索。而综合考虑多种因素对管间距的影响,输气管道与输油管道、输气管道的同沟敷设,以及同沟敷设管道工艺系统和站场设置的优化,将成为油气管道同沟敷设技术领域的新课题。