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。     

长吉输油管道松花江穿越卵石层设计方案

分析了长吉输油管道松花江段工程水文地质情况,通过对定向钻穿越与隧道穿越方案进行比较,确定松花江穿越工程采用顶套管隔离卵石层的方法进行定向钻穿越.从穿越层位的选择、出入土点的选择、设计参数的确定、穿越技术措施以及卵石层穿越设计等方面介绍了穿越施工的设计及施工要求,为管道穿越卵石层的设计提供了宝贵的经验.     

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。     

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。     

小型定向钻现场穿越试验及应用

在公路,铁路,河流及其它障碍物下敷设地下管道时,采用常铁挖沟埋管法施工难度较大,由中国石油天然气管道科学研究院最新研制的ＤＺ－１小型定向钻为各类地下管道的敷凤提供了一种先进的方法,该设备采用高压射流钻井工艺,具有钻进效率高,钻具结构简单,设计合理等特点,在两次现场试验中,成功了实钻了三眼定向孔,介绍了现场试验和实际应用情况。     

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.     

长距离复杂地层水平定向钻穿越管道施工技术

外钓岛—册子岛水平定向钻穿越管道工程穿越曲线超长,地质条件极为复杂,施工难度很大。通过对穿越管道工程特点及施工难点的分析,在导向孔钻进、扩孔工艺及泥浆控制等方面采取技术措施,解决了超长距离导向孔施工钻杆的失稳问题,以及长距离管道回拖中存在的钻机推力过大、管道易损坏等施工难题,实现了外钓岛—册子岛海底管道的定向钻穿越。     

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）     

管道水平定向钻穿越夯套管结构计算

在油气管道水平定向钻穿越工程中,在出入土端采用夯套管方式隔离不良地层是目前非开挖领域中常用的技术措施,而套管壁厚的选取和结构计算仍基于经验数据进行。通过分析套管与土的摩擦、套管端部阻力、套管所受弯曲应力等,结合给水、排水行业中的顶管方法和非开挖领域的工程施工实际情况,提出了套管夯入的极限长度公式,套管壁厚、套管环向应力、套管纵向应力的计算方法,以及套管的稳定性分析方法。某穿越夯套管工程的应用实践表明:理论计算数据与工程施工实际数据吻合,可为水平定向钻技术的应用和发展提供可靠的理论依据。     

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）     

水平定向钻管道穿越孔底泥浆的力学特性

将水平定向钻(HDD)回拖过程中孔底泥浆的流动假定为幂律流体在同心环形空间中的稳定流动,考虑内管轴向运动对流场分布的影响,根据Navier-Stokes方程推导泥浆压力梯度与管道外表面泥浆剪切应力的解析计算方法。基于搜集的HDD工程实例采用该解析方法进行数据分析,并与现有Baroid经验公式、SPE经验公式和Polak经验公式的计算结果进行对比。结果表明:由解析方法求得的泥浆压力梯度与实测值相差最小;泥浆拖曳阻力是回拖载荷的重要组成部分,计算中不可忽略;扩径比是泥浆压力梯度与剪切应力计算中敏感性最强的因素。     

黄河定向钻穿越事故分析

定向钻穿越河流是一种比较先进的施工方法，采用合适的钻进工艺，可以穿越许多类型的地层，有较宽的适用范围，但穿越的成功与否要受到许多客观条件的影响，如钻进工艺，泥浆性能与地质条件的适应性，操作人员的素质，设备能力的大小等，从某工程黄河穿越的多次受挫过程分析发现以上条件的重要性，据此提出了不同地层条件下所适合钻进工艺的建议。     

大口径管道定向钻穿越复杂地层的设计与施工

西气东输二线举水定向钻穿越工程中,采用原定向钻单穿设计方案施工时,管道拖至覆盖层与岩层交界面处时受阻致使回拖失败。按照顺气流方向向右平移10m后重新进行穿越,实施对穿方案,并在原设计方案的出土端采用开挖、夯套管及注浆加固处理松软覆盖层的方法,最终成功穿越。分析首次穿越失败原因:未加固覆盖层、穿越管径过大以及扩孔器较重等因素共同作用导致扩孔时出土端覆盖层下沉,覆盖层与岩石交界面处形成台阶,使管道回拖卡阻。总结施工经验,在大管径定向钻穿越软硬交错复杂地层的设计与施工中,务必加固上部覆盖层,且扩孔、修孔、洗孔、回拖过程应连续进行,在特殊情况下,停止回拖时间不宜超过4h。     

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...     

中粗砂地层大型定向穿越工程施工工艺

抚河φ1 016管道穿越工程地层主要为中粗砂层及砾砂层,地下水丰富,地层无胶结质、整体性差,孔壁稳定性差,大口径定向钻进施工具有相当大的风险.基于此,充分分析了施工层位地质状况,结合以往施工经验确定了该工程采用四级扩孔程序,泥浆选用优质复合型非开挖专用膨润土,并添加高分子纤维素进行增效处理.实践表明,通过分析地层资料、合理设计施工程序、优化选取泥浆参数以及实时控制施工过程,可有效提高水平定向钻进在同类地层施工中的一次成功率.     

水平定向钻铺管过程中回拖力计算方法的改进

针对目前水平定向钻穿越施工时回拖力只考虑管道回拖力而忽略钻杆和扩孔器回拖力的问题,提出应综合考虑穿越地层地质条件、管道拉力、孔壁摩擦力和流体阻力等因素,建立回拖力的计算模型.介绍了ASTM (American Society of Testing and Material)的回拖力计算方法,并在其基础上推导了考虑钻杆和扩孔器回拖力的回拖力计算方法.通过对两个不同地层条件的工程实例进行模拟计算,考虑钻杆和扩孔器回拖力的回拖力与实际回拖力的最大误差为2.4％,计算结果比仅考虑管道回拖力时更接近实际回拖力.     

模糊层次分析法在管道穿越方案优选中的应用

介绍了当前管道穿越的主要备选方案,包括沟埋敷设、隧道施工和定向钻施工等。针对层次分析法(Analytical Hierarchy Process,AHP)用于方案优选时存在的不足,引进模糊一致矩阵的概念,利用模糊数学的研究成果,将AHP扩展到模糊环境中,提出了改进模糊层次分析法,解决了层次分析法一般标度繁琐、判断矩阵一致性困难等问题。介绍了该方法的原理和实施步骤,并结合某工程实例,确定了最优穿越方案,验证了该方法的可行性和优越性。该方法操作简单,易于编程,可以推广应用。     

Resource-saving technology and equipment for growing rape

A resource-saving technology of producing rape on the basis of a new set of equipment with guaranteed routine service is developed and checked in practice.