油气长输管道定向钻穿越施工技术探讨.pdf

TOTAL CORROSION CONTROLVOL.37 No.07 JUL.202316经验交流Experience Exchange技术油气长输管道定向钻穿越施工技术探讨孙晓宇（大庆油田工程建设有限公司油田工程事业部，黑龙江 大庆 163000）摘 要：定向钻穿越施工属于油气长输管道施工中的重要组成部分，具有施工效率高且经济实惠的特点，并且适用于多种施工条件。但是从实际上来看，定向钻穿越施工过程中存在较多施工风险，所以为了提升油气长输管道施工效果，本文主要针对油气长输管道定向钻穿越施工技术进行探讨，以供参考。关键词：油气长输管道定向钻施工技术中图分类号：TE44 文献标识码：A DOI：10.13726/ki.11-2706/tq.2023.07.016.03Discussion on Directional Drilling Through Construction Technology of Oil and Gas Long Distance PipelineSUN Xiao-yu(Oilfield Engineering Division,Daqing Oilfield Engineering Construction Co.,Ltd.Daqing 163000,China)Abstract:Directional drilling through construction is an important part of the construction of long distance oil and gas pipeline.It has the characteristics of high construction efficiency and economic benefits,and is suitable for a variety of construction conditions.However,in fact,there are many construction risks in the construction process of directional drilling through.Therefore,in order to improve the construction effect of long distance oil and gas pipeline,this paper mainly discusses the construction technology of directional drilling through long distance oil and gas pipeline for reference.Key words:oil and gas long distance pipeline;directional drilling;technique of construction作者简介：孙晓宇(1982)，男，吉林辉南人，工程师，本科，主要从事油气田地面项目管理工作。0 引言油气资源属于我国重要的能源资源，在当代长输管线建设水平不断提升的背景下，油气长输管道施工工艺持续更新，如果在进行施工的过程中，需要经过不可拆除的建筑物，或是经过大型河流等区域，则需要采用定向钻穿越施工技术。从整体上来看，该项施工技术较为先进，不仅穿越精度较高，且能针对管道敷设方向进行充分把控，也就有利于提升油气长输管道的施工效果，所以针对油气长输管道定向钻穿越施工技术进行探讨具有重要意义。1 长输管道定向钻穿越施工1.1 基本概念定向钻穿越施工技术属于一项非开挖铺管技术，在管道铺设遭遇建筑、湖泊、河流时，或是遭遇其它不适合开挖的区域时，可以呈现出显著优势，适合在不含大型卵石的地层以及含水地层中应用，但是不可应用于砾石层，其中管材通常为PE管全面腐蚀控制第37卷第07期 2023年07月17经验交流Experience Exchange技术或是钢材，直径为2001200mm。1.2 施工原理实际应用定向钻穿越施工技术时，需要应用的施工设备包括定向钻机、导向仪和导向钻头等，需要使用定向钻进技术按照既定的钻孔轨迹修建一个基本处于水平状态的先导孔，在先导孔钻头穿越障碍物并于另一端露出之后，将导向钻头卸下，再安装直径更大的扩孔钻头，以及直径相对扩孔钻头较小的待铺设管道，之后开展反向扩孔工作，同时将待敷设管线拉入到钻孔当中，根据管线实际直径以及钻机能力，进行数次扩孔之后，再铺设管线，直至全部钻杆被拉回，即为完成管道铺设工作1。1.3 主要特点传统形式的管道施工，需要首先开挖，之后进行埋管操作，不仅对于地质的要求较高，且易导致环境受到破坏，而在应用长输管道定向钻穿越施工技术时，需要首先针对环境进行调查，之后不需要进行开挖操作，所以对于环境的破坏程度相对较小。将定向钻施工模式应用于长输管道施工当中，其可以体现出以下几个方面的特点：（1）不会出现阻碍交通、破坏绿地植被等情况；（2）不受季节限制，施工周期较短，所需施工人员数量较少；（3）管道敷设过程中，敷设方向和埋深的调节较为便捷；（4）可以进行长距离的管道弧形敷设，保障管道顺利绕过地下障碍物，施工过程安全可靠；（5）定向钻埋深通常超过3m，在穿越河流时，埋深则需在河床下方的718m，因为地层内部的氧气极为稀薄，且其他腐蚀性物质数量较少，所以防腐和保温的效果均较为良好；（6）定向钻施工的进出场地速度较快，不仅整体施工效率较高，造价也可得到有效控制。2 定向钻穿越施工技术在油气长输管道中的应用2.1 前期准备2.1.1 施工道路在准备施工道路时，应该考虑到施工现场重型设备的配置工作，尽量应用已有道路进行各项设备和材料的运输，非必要不建设临时施工道路，以控制施工成本。如果需要建设临时施工道路，则应尽量提升该道路的利用率。2.1.2 施工设计如果管道需要经过河流，在设置覆盖层厚度时，需要充分考虑到河流的流量特征、季节性洪水冲刷深度以及未来可能出现的加深和加宽情况，并在其中合理设置管道位置，根据管道位置确定覆盖层的厚度范围，以尽量提升覆盖层厚度的合理性。之后再针对施工地点进行细致的地质勘查，明确穿越层厚度。一般来说，覆盖层厚度应在6m以上，穿越施工的入土角通常为8182。2.1.3 钢管预制在定向钻穿越出土点之外5m左右的位置，布管预制成品，其长度应相对设计长度多出35m。进行管道焊接之后，对其外观进行检查，在对其焊接效果进行无损检查，确认合格后，按照相关规定进行严密性测试和耐压测试，再进行焊口防腐处理，之后还应针对防腐位置，实施电火花防腐检漏操作，确认钢管品质完全符合相关标准之后，即可将其放置于滚轮托架上作为备用。2.2 钻导向孔在入土点的一侧安装定向钻机，根据地质情况选择适宜的钻头以及导向板或是使用地下泥浆马达，之后在钻机推力的支持下，或是在泥浆马达的作用下，钻头能够持续旋转并切削地层，同时持续行进，在此过程中，还应持续进行测量工作，并根据实际情况合理调整钻头的角度和行进方向，以保障导向孔曲线与设计标准完全符合，直至钻头在预定位置出土，即为导向孔钻孔作业完成。在此过程中，需要注意的是，进行侧向控向十分重要，通常TOTAL CORROSION CONTROLVOL.37 No.07 JUL.202318经验交流Experience Exchange技术需要采用电子测量设备结合地面接收设备进行侧向控向，在此过程中，可以获取钻头自身的磁方位角，以及钻头所在位置的倾斜角，并主要针对钻头的倾斜角进行适度的上下控制。通过掌握钻头磁场变化，可以了解穿越施工的精度，但是在部分情况下，磁场读数能够受到影响，例如钢结构与电力线路即能导致磁场读数准确性不足，所以允许穿越出土点导向孔位置存在一定的偏差，一般应将偏差控制在310m之间，宽度则不可超过3m。并且，在进行钻孔施工的过程中，需要注意完善控制和测量工作，采用穿地雷达以及陀螺仪等设备进行定位，保持每两根相邻的钻杆之间相隔9m。2.3 扩孔施工完成导向孔施工作业以后，应该将起始杆以及导向钻头卸下，再安装回扩钻头实施扩孔施工。扩孔过程中，应该注意保持泥浆量适宜，同时随机检测泥浆性能参数，并合理调节其中的各项指标。通常情况下，一次扩孔施工应划分成为35个阶段，在最后一个阶段使用挤扩式钻头，而若回扩扭矩较大，同时回拖力较大，则应增加回扩操作一次，以保障孔壁整体的成型效果良好，且稳定性符合相关要求。并且，因为进行定向钻穿越施工的区域，通常土质的稳定性相对薄弱，所以还应在泥浆混配系统中适当加入稀释粉，以起到润滑钻杆、固化洞壁的作用。且钻进回扩时，应该注意记录施工中产生的各项数据，如果发现轴线角度、顶拉力等方面存在异常，应该立即暂停施工查明原因，采用合理的措施进行有效处理后，再继续施工3。2.4 回拖预制管道经过扩孔施工以后，地下孔各方面参数均与回拖标准相符合，此时可以连接钻杆、扩孔器、回拖活节和待安装管道，之后开始进行回拖操作，使用钻机转盘作为动力，带动钻杆旋转后退，以起到回拖管道的作用。因为孔中泥浆量较大，所以管道在孔内处于悬浮状态，并且可以在管壁与孔洞之间起到润滑作用，既能保护管道防腐层，也可削弱回拖阻力。2.5 多接一工艺油气长输管道定向钻穿越施工过程中，在受到施工场地限制时，需要应用多接一技术，也就需要在完成管道回拖操作以后，将其与另一管道进行衔接，同时暂停回拖操作，焊接管道并进行防腐检测，确认与施工标准相符合之后，继续进行回拖操作，直至完全按照预设线路完成管道铺设。在进行多接一操作的过程中，如果施工时间过长，将有可能导致钻机出现卡钻现象，并导致严重的损失所以多接一操作的时间必须少于5h。并且从实际上来看，在进行多接一操作的过程中，耗时最长的部分即为焊接，并且如果焊接效果不合格，后续施工能够受到的影响更大，所以还需严格控制焊接质量，以提升管道回拖的施工效果，同时避免施工过程中出现各类风险4。3 结语当代我国油气运输事业快速发展，油气长输管道的建设施工受到了越来越多的重视，为了提升油气长输管道的建设施工效果，需要将定向钻穿越施工技术应用于其中，注意完善前期准备工作、转导向孔操作以及扩孔施工操作，并在回拖管道和多接以施工过程中加强施工质量控制，以提升油气长输管道的质量和使用效果。参考文献1 王学,何少炜,陆鹏州.油气管道定向钻长距离穿越粉细砂地层安全控制技术J.中国储运,2022(07):68-69.2 王绥昊,龙小贺,王诗雅.地质复杂地段油气管道水平定向钻穿越施工方法J.化工管理,2021(31):189-191.3 王国炜,顾士国,刘琳,郭延飞.油气输送管道水平定向钻下穿公路涉路工程技术评价研究J.路基工程,2021(04):169-172.4 李永明.水平定向钻技术在油气输送管道工程中的研究与应用J.山东化工,2019,48(24):123-124.