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华伟建设洋浦一马村成品油管道工程$306定向钻穿越项目分析
发布时间:2024-01-30 18:18:17
引言
如何解决复杂地层的穿越技术和降低风险,确保施工质量,成为工程成败的关键。本文结合洋浦一马村成品油管道工程$306定向钻穿越项目,针对“黏土一岩石一黏土”的台阶状地层及大厚度大粒径碎石堆积层的复杂地质情况,介绍了从提高技术精度出发,通过串联扩孔器以达到修正孔洞的方案,成功解决了该类复杂地层的穿越技术难题。
4 定向钻穿越工序
4.1施工前准备
① 出、入土点选择。出入土点选择见穿越平面图1。图1 穿越平面图
图1 穿越平面图
② 穿越底层选择。
按照规范设计要求管道穿越层距路面垂直距离为7m,穿越层为风化玄武岩石层,岩石多裂隙碎块。
③ 穿越曲线设计。
穿越管段的出、入土角应根据穿越地形、地质条件和穿越管径的大小确定,入土角控制在12°,出土角控制在8°。穿越管段的曲率半径以1500D为宜(D为穿越管段外径)。
④ 钻机选型。
钻机设备的能力按设计穿越长度计算,故对穿越长度为281m的穿越进行钻机回拖力核算。
其中:
F计算回拖力;
I一穿越长度;
D 管道外径(包括防腐层厚度);
Ds一钢管外径;
ds一钢管内径;
δ钢管壁厚;
γs钢管容重,7.85x104N;
γ1泥浆重度,取12kN/m;
f摩擦系数,一般在0.1~0.3之间,取0.2:
K 粘滞系数,一般在0.01~0.O3之间,取0.02。
经计算:回拖力F=147kN。
根据国内以往的施工经验,一般设计时取回拖力的值为计算回拖力的1.5~3倍,本工程取2倍的安全系数,设计回拖力取值为不小于294kN,即选取回拖力大于294kN的钻机即可进行本次穿越。
本穿越工程安排施工钻机为68T,Zui大回拖力为680kN,满足施工需要。
⑤光缆穿越。
本工程与管道同沟敷设有一条通信硅管。在定向钻穿越河流时,为保证通信光缆顺利、安全通过,光缆采用加套管进行穿越,光缆在套管内通过。光缆套管采用φ114x6.4 20#无缝钢管,3PE防腐层。本次穿越硅管与线路一同采用定向钻穿越。
⑥ 管道穿越断面图,如图2所示。
图2 管道穿越角度示意图
4.2定向钻穿越
4.2.1定向钻施工工艺流程
使用水平定向钻机进行管线穿越施工,一般分为二个阶段:第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔;第二阶段是将导向孔进行扩孔,并将产品管线沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中,完成管线穿越工作。
4.2.2钻导向孔
① 制定详细周密的导向计划,曲线半径要大于钢管的弯曲半径。经计算,管道穿越管段曲率半径以1500D为宜(D为穿越段管道外径)。
②把好控向关。在导向孔钻进过程中使用无线控向系统,在出入土两侧和沿途做好标记,每根钻杆至少要测量一次数据以保证在整个控向过程中及时纠偏,从而达到曲线要求。
③ 导向孔钻进精度目标:导向孔曲线与设计曲线的偏移差半径不大于0.3m:出土点沿设计曲线应不大于0.3m,Zui大不超过0.5m;横向偏差应不大干0.3m,Zui大0.5m。
④导向施工周期:2015/1/15-2015/1/19,长度300m。
4.3分级扩孔
因管道穿越段有黏土层和玄武岩石层,所以根据穿越管线的管径大小(φ323.9x7.9 mm)选用了φ400 mm、φ500mm和qb600 mm三种回扩器对导向孔进行三级反向扩孔,既各回扩器各扩孔一次。每一级扩孔采用均匀旋转回拉和高压水射流相结合的方法,这样既能保证扩孔壁的厚度,又能排除过多的泥土;既能达到顺利拉管的目的,又能保证穿越之后被挤压的泥土在应力作用下自然回弹,使孔内不留下孔隙,地面不发生沉降。
① 扩孔的具体操作顺序如下:
导向孔施工完成→4O0 mm扩孔器扩孔→ 500 mm扩孔器扩孔→ 600 mm扩孔器扩孔。在实际施工时,可以根据施工现场的情况酌情增加扩孔的次数,但必须满足工程技术规范的要求。
② 回扩钻孔时流量计算与速率控制。回扩钻孔时,泥浆流量的大小是保证钻头在孔内充分破碎地层和排屑的前提,在计算时考虑钻孔的大小,回扩头的直径,回扩的速度来控制,在钻进过程中,泥浆流量与钻进速率成正比。
③ 钻孔回扩时的泥浆控制。在回扩钻进是时钻孔内泥浆的返流情况一直我们应注意的问题,泥浆返流是反映钻孔内成孔与清淤的好坏的唯一标准,回扩时我们应注意以下几点:
1)在配制泥浆时,一定要按照泥浆的指标进行配制,并派专人进行监管。
2)返出的泥浆要及时排出,保障孔内泥浆的流出通道,并且及时清理流动过程中的淤泥。
3)在钻进过程中,不断根据钻孔中泥浆的返流情况来确定泥浆量的大小,避免在钻进过程中出现液压锁。
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