定向钻穿越施工手册课件.ppt

水平定向钻穿越施 工 技 术 手 册辽河油田油建二公司穿越工程分公司二零一一年五月一. 编制依据及相关内容1、油气输送管道穿越工程施工规范 GB 50424-20072、石油天然气建设工程施工质量验收规范 管道穿跨越工程 SY 4207-2007GB 50424-2007验收规范中与定向钻穿越有关的内容:水平定向钻穿越施工一般规定1.1穿越深度应符合下列规定:穿越河流等水域时,穿越管段管顶埋深应在河流最大冲刷线2.5m以下,且穿越管段管顶到河床底部的最少距离宜大于穿越管径的1015倍,且不小于6m对防洪等级高的河流,应根据不同的地质类别,适当增加穿越深度穿越铁路、公路时,穿越管段管顶埋深应符合铁路、公路等相关部门的规定1.2穿越施工时入土角、出土角的大小,应根据地质、地形条件和穿越管段的材质、管径来确定入土角宜为820,出土角宜为412必要时,可适当调整入土角、出土角的大小1.3水平定向钻穿越的曲率半径应符合设计要求曲率半径不宜小于1500D,且不得小于1200D1.4在管道入土端和出土端外侧各预留保持不少于10m的直管段1.5适合水平定向钻机施工的地质条件为岩石、砂土、粉土、粘性土对仅在出土点或入土点侧含有卵砾石等不适合水平定向钻施工的地质条件时,经采取措施后也可进行水平定向钻穿越施工。

1.6地质材料准备应符合以下规定:施工前应熟悉地质类别、地质构造及地质的性质施工前,建设方应按现行国家标准GB 50021的要求向施工单位提供地质报告其类容包括但不限于以下类容:勘察目的、任务要求和依据的技术标准拟建工程概况勘察方法和勘察工作布置场地地形、地貌、地层、地质构造、岩土性质及其均匀性各项岩土性质指标,岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值地形水埋藏情况、类型、水位及其变化土和水对建筑材料的腐蚀性可能影响工程稳定的不良地质作用的描述和对工程危害程度的评价场地稳定性和适宜性的评价若有不足部分,施工单位可向建设单位提出补堪申请报告地质报告应附下列图表:勘探点平面布置图工程地质柱状图工程地质剖面图原位测试成果图表室内测试成果图表1.7管道穿越控向点位置应按下列公式计算:见第七章相关计算1.8钻机拖拉力的计算和钻机的选择应符合下列规定:见第七章相关计算1.9应根据泥浆泵排量确定切割刀、扩孔器的泥浆喷射孔的个数,泥浆喷射孔的个数应按下式计算:N=Q/R2VQ：泥浆泵正常排量（m3/min）N：扩孔器喷射孔个数（个）R：喷射孔半径(m)V：要求泥浆的喷射速度（m/min）1.10水平定向钻穿越施工前,建设方应提供完整的施工图。

施工图的内容应包括:设计说明书管道穿越施工平面图、管道穿越断面图出入土点的角度和位置在穿越区域内有地下障碍物时,地下障碍物的位置、埋深,应标注在施工图上1.11施工便道及场地应符合下列规定:施工便道应具有足够的承载力,宽度应大于4m,弯道的转弯半径应大于18m,并与公路平缓接通施工用水应符合配制泥浆的要求施工场地应能满足施工作业的要求1.12穿越管段预制应符合下列规定:穿越管段的组对、焊接、检验及补口等应符合本规范第5章的要求穿越管段预制应在最后一级扩孔前完成1.13钻机安装调试应符合下列规定:根据施工场地规划,设备依次进场就位钻机宜安装在穿越中心线上锚固件应安装牢固有线控向系统的调校地点应选在不受磁场干扰的区域调校时探头在同一位置宜多次测量,并取多次测量值的算术平均值作为方位角基准值设备安装完成后应进行整体试运转,确保设备工作正常在条件具备的情况下,应使用人工磁场1.14钻机场地应符合下列规定:小型水平定向钻机的安装场地可为40m40m,大型水平定向钻机的安装场地一般约为60m60m安装场地应根据钻机及附属设备的要求,结合现场条件进行布置钻机场地内应设泥浆池,其大小应根据泥浆用量确定。

泥浆池不宜放在穿越中心线上1.15管段预制场地应符合下列规定:穿越管段预制场地宜设在出土点附近,在出土点应设一个30m30m的钻具操作场地管段预制场地宜与入土点出土点成一线穿越管段的预制场地的长度宜为设计水平长度加20m,宽度应符合现行国家标准GB 50369的有关规定若因场地限制预制管段不能直线布置,应在出土点保持不少于100m的直管段,方可采取弹性敷设2.测量放线2.1测量放线前,应根据设计给出的控制桩位、设备情况、工程情况、地形地貌等编制施工场地平面布置图2.2应用测量仪器放出穿越中心线,并确定穿越入土点、出土点2.3根据穿越入土点、出土点及穿越中心线,确定钻机安装场地、管线侧施工场地泥浆池以及穿越管段预制场地的边界线,并撒上灰线3.穿越施工3.1钻导向孔应符合下列规定:控向操作应由经过培训合格的人员操作,控向系统的功能应满足工程的需要导向孔应根据设计曲线钻进每钻进一根钻杆宜采集一次控向数据根据采集的空闲数据,及时调整,使穿越曲线符合设计要求钻导向孔时,钻杆折角宜符合规定见第五章4.1钻杆折角表导向孔实际曲线一设计穿越曲线的偏差不应大于1%,且偏差应符合下表规定:3.2扩孔应符合下列规定:最终扩孔直径应根据不同的管径、穿越长度、地质条件和钻机能力确定。

一般情况下,最小直径与穿越管径的关系应符合下表规定:(mm)注:管径小于400mm的管线,在钻机能力允许的情况下,可直径扩孔回拖扩孔宜采取分级、多次扩孔的方式进行扩孔过程中,如发现扭矩、拉力较大,可采取洗孔作业;洗孔结束后,再继续进行扩孔;扩孔结束后,如发现扭矩、拉力仍较大,可再进行洗孔作业3.3回拖应符合下列规定:回拖前,应完成以下事项: 连接前应用泥浆冲洗钻杆,确保钻杆内无异物 连接后应进行试喷,确保水嘴畅通无阻 旋转接头内应注满黄油,旋转应良好 回拖前应对钻机、泥浆泵等设备进行保养和小修管段回拖时,如管径大于1m,宜采用浮力控制措施回拖宜按下列要求采用发送沟或发送道的方式发送: 采用发送沟时应符合下列规定: a 在回拖前,应将穿越管段放入发送沟发送沟应根据地形出土角确定开挖深度和宽度.一般情况下,发送沟的下底宽度宜比穿越管径大500mm b 管道发送沟内应注水一般情况下,管沟内最小注水深度宜超过穿越管径的1/3 c 采取措施,使管道入土角与实际钻杆出土角一致 采用发送道方式时应符合下列规定: a 根据穿越管段的长度和重量确定托管架的跨度和数量 b 托管架的高度设计应满足预制管段弯曲曲率的要求。

c 托管架的强度、刚度和稳定性应满足设计要求回拖钻具连接的顺序宜为:钻机 钻杆 扩孔器 旋转接头 U型环 拖拉头 穿越管段回拖时宜连续作业特殊情况下,停止回拖时间不宜超过4h3.4施工完毕后,应清理场地,恢复地貌3.5泥浆应符合下列规定:根据不同的地质条件,应在泥浆实验室试配并确定不同的泥浆配方在施工过程中,应根据地质情况和钻进工艺,调整泥浆的配方和泥浆的性能在整个施工过程中,泥浆宜回收、循环使用泥浆粘度的现场测量宜用马氏漏斗,每2h测量一次泥浆粘度应根据地质情况确定,也可按下表确定SY 4207-2007验收规范中与定向钻穿越有关的内容:1.定向钻作为单位工程时的分部、分项工程与检验批的划分:2.定向钻穿越工程2.1成孔与回拖2.1.1导向孔钻进2.1.1.1一般项目根据施工图要求的入土点和出土点坐标放出管道中心轴线,并确定钻机安装位置和蓄水池、泥浆池、回收池的占地边界线泥浆配置应根据地质条件和管径大小确定粘度、密度钻进施工时应做好泥浆回收,防止污染环境施工钻进应根据设计曲线钻导向孔,并应随钻随测量,做好记录施工前应对钻杆和套管进行清扫,不应有杂物,钻杆质量应满足钻进要求2.1.1.2主控项目导向孔钻进曲线的曲率半径应符合设计要求。

检验数量:全部检查检验方法:检查施工记录入土点坐标符合设计要求检验数量:入土点检验方法:仪器测量导向孔曲线允许偏差及其检验数量、检验方法应符合表2的规定2.1.1.3质量验收记录导向孔钻进检验批质量验收记录应符合表A.13(见第九章)2.1.2导向孔扩孔2.1.2.1一般规定a扩孔应根据地质条件与管径大小分次逐步扩大b扩孔时应注意两端的石头和杂物等不要进入导向孔中2.1.2.2主控项目扩孔的孔径应满足管道回拖要求一般情况下,穿越管段直径小于或等于219mm时,最小扩孔直径宜比管径大100mm;穿越管段大于219mm且小于610mm时,最小扩孔直径宜为管径的1.5倍;穿越管段直径大于或等于610mm时,最小扩孔直径宜比管径大300mm检查数量:全部检查检验方法:检查施工记录2.1.2.3质量验收记录导向孔扩孔检验批质量验收记录应按表A.14(见第九章)2.1.3回拖2.1.3.1一般规定a穿越管段组装焊接长度应核实设计长度后,再加长20mb回拖前应将试压使用的放空阀和压力表割除,并应将端头封堵c穿越管段回拖前应检查切割刀和扩孔器内各泥浆喷嘴是否通畅,合格后方可将穿越管段与钻具连接d穿越管段回拖前应将管段摆放在发送托管支架上货放入发送沟内,发送沟内不应有石块等硬物与植物根,沟内应放水。

e穿越管段回拖施工宜连续进行,特殊情况停留时间不宜大于24hf出土角度较大时,在回拖过程中应采取措施保证管道曲率半径不宜过小g采用支架或发送沟回拖管道时,应满足出土角的坡度要求,并应保证管道支点受力均匀2.1.3.2主控项目穿越管道回拖前应对管道防腐层及补口进行检查检验数量:全部检查检验方法:检查电火花检漏记录2.1.3.3质量验收记录管道回拖检验批质量验收记录应按表A.15(见第九章)第二章 概述一.施工原理1、利用水平定向钻机在障碍物（如河流、公路、铁路和沟渠等地面构筑物）下面沿预定轨迹钻一导向孔，钻头在障碍物一侧入土，从另一侧出土，然后利用钻机通过钻杆把要敷设在障碍物下面的管道沿导向孔回拖到钻机一侧的地面出土，如图示：2、定向钻孔法敷设管道的关键是按照预先设计的曲线钻出圆滑的导向孔其原理是：钻机通过钻杆推动钻头沿预定的轨迹前进，泥浆系统提供的高压泥浆流经过钻杆内腔，由钻头水嘴喷射泥浆冲刷钻头前端的泥土并起到冷却润滑和固定孔壁作用，从而减少钻杆旋转和推进的阻力，钻孔的方向控制（控向）及泥浆的配制对导向孔的质量有重要影响钻头的位置及钻进方向有两种控制方式：地面无线控制方式是用手提式信号接收装置，接收钻头内发射器发出的信号，由控向员进行分析判断；有线式控向方式由控向员根据计算机提供的钻头在孔内的位置参数实施控制。

两种方式均包括方向测定和动态调整过程二.施工特点1、施工质量好：采用定向钻孔法敷设障碍物下埋地管道，其埋深能够满足设计要求，有效地避免了常规开挖穿越往往因埋深不足给管道安全运行留下的隐患2、节省工程投资，施工人员少：实现了完全的非开挖施工，节省大量的人力和挖沟费用且不影响交通及航运3、 减少施工占地，避免了开挖管沟对环境造成的破坏，可最大限度地减少对工农业生产的影响4、施工周期短，实现了由地表到地表的非开挖施工，大大缩短了施工工期5、灵活机动性强：从普通电缆管（一般加套管或PVC管）到大口径钢质管道穿越障碍都可采用长度从数十米到上千米（长度较短时，须认真衡量经济性）三.适用范围1、 适用于管道穿越湖泊、沼泽、河流、高等级公路、多股铁路及其它不宜进行开挖施工的地段2、 穿越管道的埋深：穿越施工分别在穿越段的两端进行，穿越管道段的最低点覆土厚度一般在6m-30m之间，具体深度要根据实际情况和设计确定3、 适合水平定向钻机施工的地质条件为岩石、砂土、粉土、粘性土对仅在出土点或入土点侧含有卵砾石等不适合水平定向钻施工的地质条件时，经采取措施后也可进行水平定向钻穿越施工4、 穿越点具备钻机安置场地和管线组装场地，穿越管段中线与地上或地下的高压动力线路、通讯电缆的距离按有关规范要求应大于50m。

第三章 定向钻穿越技术质量要求一.一般要求1、当穿越地层土质为粘土、砂土、淤泥时，出土点精度为纵向不大于穿越长度的1%，横向不大于穿越长度的。