苏丹6区原油管道尼罗河定向钻穿越技术

介绍了苏丹6区外输管道尼罗河定向钻干线穿越施工技术,对管道穿越施工中出现的问题从工程地质概况、管道穿越线路、管道的承压能力、地下打孔的孔径以及施工等方面进行了分析,提出了解决的办法,并对今后的类似工程提出了建议.     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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.     

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。     

基于ABAQUS软件的挡土结构土压力分析

在水利工程中,为了防止土体的水平移动,通常需要设置挡土结构,挡土结构的设计首先需要确定作用的荷载。文章利用有限元分析软件ABAQUS求解挡土结构的土压力,得到一些初步的成果,可为挡墙的设计和分析提供参考。     

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）     

水平定向钻施工数据采集及处理系统

目前水平定向钻施工中的数据长期依赖人工记录,容易出现人为误差、漏记现象,造成所记录的数据不能直观反映施工状况,不能科学高效地指导下一级扩孔施工.水平定向钻施工数据采集及处理系统通过压力变送器将扩孔扭矩、拉力、泥浆压力等施工数据进行实时采集,并将数据进行处理,提取出每根钻杆的最大扭矩、最大拉力、扩孔有效时间等参数,同时自动将这些数据绘制成对比曲线,直观反映定向钻穿越施工情况,科学预测下级扩孔可能出现的问题,从而提前制定预防措施.该系统的应用可降低施工风险,提高施工效率.     

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。     

水平定向钻回拖载荷预测模型

从弹性力学与非牛顿流体力学的角度出发,研究了与回拖载荷相关的变量,着重分析了回拖阻力的3个组成部分(管道质量及其引起的管土摩擦力、弯曲段阻力效应引起的阻力与泥浆拖曳阻力)的计算方法,三者求和并根据静力平衡条件可得回拖载荷。3项阻力在回拖载荷中均占有较高的贡献权重,且贡献权重在回拖过程中呈现动态变化。泥浆拖曳阻力是回拖阻力的重要组成部分,将其纳入可更准确地预测回拖载荷的动态特性。根据搜集的HDD安装试验数据,对预测模型进行实例验证,预测结果与试验数据之间良好的一致性表明所提方法的正确性。     

回拖浮力平衡技术在水平定向钻工程中的应用

在大口径油气管道水平定向钻回拖过程中,随着管径的增大,泥浆浮力对回拖的影响明显增大.为了减小因泥浆浮力引起的管道与成型孔的摩擦力,降低回拖风险,通过对水平定向钻回拖过程中泥浆浮力作用的计算分析,采用注水PE管配重技术与泥浆密度调节相结合的方法,平衡管道回拖过程中的浮力.通过浮力平衡减少了管道在孔洞内与土体的摩擦面积,摩...     

气动夯管锤和滑轮组在定向钻回拖中的应用

针对管道回拖过程中容易出现卡钻的问题,提出3种解决方法:夯管锤振击解卡、滑轮组解卡以及夯管锤和滑轮组配合解卡.以林头村抚河穿越工程为例,在夯管锤振击解卡和滑轮组解卡均失败的情况下,采用夯管锤和滑轮组配合解卡的现场操作工艺.结果表明:经过4d解卡施工,管道完全从孔洞中拖回地面,管道和防腐层完好无损,仅焊口处的防腐带略有剥裂.由于滑轮组行程存在一定弊端以及缺乏钢丝绳防护措施,夯管锤和滑轮组配合解卡的方法尚需进一步改进.(图5,参4)     

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。     

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。