定向钻穿越工程施工方案-中石油管道局

1、.中山-广州天然气管道工程中山段程度定向钻穿越施工任务招标书 第三部分：技术部分PAGE ：.；PAGE 18中国石油天然气管道局定向钻穿越工程施工方案1穿越施工工艺流程定向钻穿越施工程序如以下图所示：清管、测径开工验收钻导向孔穿越管线回拖预扩孔洗孔，回拖预备接桩丈量放线修筑便道、场地铺垫钻机进场组装、调试地貌恢复2 丈量放线根据设计交底桩与施工图纸放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。3 进场道路及场地的平整3.1 入土点钻机作业、出土点场地及进场便道本次中山-广州天然气管道定向钻穿越中共投入6台钻机，各钻机施工场地要求各异，详细每条河流的穿越场地要求

2、详见表6-1各河流穿越施工场地及暂时进场道路施工表。序号河流称号施工钻机入土点场地入土点进场道路出土点场地出土点进场道路1横门水道HK45070m70m，入土点开挖表层700m3花岗岩碎石后回填素填土100m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm400m长4m宽铺垫厚度40cm2三宝沥HK150C5555m，需对入土点多处的鱼塘进展抽水约5000m3，清淤2000m3，对场地进展碎石土铺垫约6000m3需修筑入土点进场便道约400m，铺垫碎石土约900m3，并在便道下放置4排总长约120米水泥涵管供水流经过40m40m铺垫厚度40cm200m铺垫厚度40cm3洪奇沥HK45070

3、m70m铺垫厚度40cm200m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm400m长4m宽铺垫厚度40cm4正涌HK150C55m55m铺垫厚度40cm500m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm500m长4m宽铺垫厚度40cm5利生围水道HDR-22060m60m铺垫厚度40cm400m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm500m长4m宽铺垫厚度40cm6三宝沥支流DD-62560m60m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm600m长4m宽铺垫厚度40cm7卢四顷水道DD-33060m60m铺垫厚度40cm60

4、0m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm800m长4m宽铺垫厚度40cm8陈十顷水道HK100C55m55m铺垫厚度40cm600m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm600m长4m宽铺垫厚度40cm9温五顷水道DD-62560m60m铺垫厚度40cm100m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm100m长4m宽铺垫厚度40cm10十二股涌HDR-22060m60m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm11南洋滘DD-33060m60m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40

5、cm40m40m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm表1各河流穿越施工场地及进场道路施工表3.2 地锚坑及排浆池挖、砌泥浆池穿越两岸各1个及地锚坑，泥浆池尺寸如以下图。泥浆池内铺土工布，池内周围用用发掘机压实，必要时周围用砖堆砌、钉桩，防止泥浆池塌方。地锚坑中心线在穿越管线中心线上，地锚坑尺寸为6m4m1.8m。挖泥浆池及地锚坑时要留出足够边坡，泥浆池及地锚坑尺寸如下图：地锚坑深：1.84m3m20m14m泥浆池深：2.5m6m20m地锚坑完成后，将地锚放入，用混凝土加固。如下表示图：3.3入土点钻机场地和出土点平面布置表示图 参见附图一和附图二 钻机场地平面布置图和出土点场地平面

6、布置图。4 定向钻施工4.1 1条河定向钻穿越工程概略及穿越地层横门水道改线定向钻穿越：穿越长度1296米，管径660，主要穿越地层为淤泥质土、粘土。三宝沥水道改线定向钻穿越：穿越长度900米，管径660，主要穿越地层为淤泥、淤泥质粉质粘土。洪奇沥水道定向钻穿越：穿越长度1272米，管径762，主要穿越地层为淤泥质粘土、粉细砂、淤泥质粉质粘土。正涌水道定向钻穿越：穿越长度452米，管径660，主要穿越地层为淤泥、粘土层。利生围水道定向钻穿越：穿越长度460米，管径660，主要穿越地层为淤泥质土、粘土。三宝沥支流定向钻穿越：穿越长度1200米，管径660，主要穿越地层为淤泥质土。卢四顷水道定向钻

7、穿越：穿越长度760米，管径660，主要穿越地层为淤泥质土。陈十顷水道定向钻穿越：穿越长度450米，管径660，主要穿越地层为淤泥质土。温五顷水道定向钻穿越：穿越长度450米，管径762，主要穿越地层为淤泥质土。十二股涌定向钻穿越：穿越长度690米，管径762，主要穿越地层为淤泥质土。南洋滘水道定向钻穿越长度450米，管径762，主要穿越地层为淤泥质土。4.2 主要施工钻机安排序号河流称号穿越规格定向钻穿越长度拟投入施工钻机横门水道66014.31296HK450三宝沥水道66014.3900HK150C洪奇沥水道76219.11272HK450正涌水道66014.3452HK150C利生围水

8、道66014.3460HDR-220三宝沥支流66014.31200DD-625卢四顷水道66014.3760DD-330陈十顷水道66014.3450HK100C温五顷水道76219.1450DD-625十二股涌76219.1690HDR-220南洋滘水道76219.1450DD-330本次穿越工程中拟施工的11条河根据其穿越的长度，将11条河流穿越义务共分成三部分，各部分定向钻穿越施工组织描画如下：第一部分：1200米以上长间隔 穿越：包括横门水道穿越660，1296米、洪奇沥水道穿越762，1272米、三宝沥支流穿越660，1200米。1)钻机及配套设备就位:将钻机就位主管穿越中心线位置

9、上，钻机就位完成后，进展系统衔接、试运转，保证设备正常任务。2)丈量控向参数:按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在管中心线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进展对比，并做好记录。3)泥浆配制及反复利用:泥浆是定向穿越中的关键要素，穿越主要经过地层为泥岩，按泥浆工艺要求及地质资料编写泥浆方案，并根据实践需求配制出符合要求的泥浆，措施如下：a)水源就近取用河水，用水泵保送至水罐内，在水罐中沉淀、过滤，并对水质进展化验，到达运用要求后配浆。b)按照指定的配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配制性能满足要求的泥浆。c)回流泥浆的处置：钻机场地和管线场地各有一个返浆搜集池，各有一套回收系统。泥浆经过

10、泥浆池搜集，再经过回收系统处置后再利用。d)剩余泥浆的处置：与环卫部门协商，施工剩余泥浆拉运到当地渣滓填埋场。3)钻机试钻开钻前做好钻机的安装和调试等一切预备任务，确定系统运转正常、钻杆和钻头清扫终了，严厉按照设计图纸和施工验收规范进展试钻，钻进1-2根钻杆后检查各部位运转情况，各种参数正常后按次序钻进。4)钻导向孔钻孔期间按照“数字管道的要求，建立穿越曲线数据库，采集控向数据，如每个测站点的Inc、Az、Away、Right、Elev 值。对钻杆等主要施工器具进展分级管理和运用，用后及时保养和检修，以防潜在工程事故的发生，确保施工的平安。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，本钻导向孔的钻具组

11、合是：9-1/2牙轮钻头+造斜短节+7无磁钻铤+5-1/2钻杆控向对穿越精度及工程胜利至关重要，并直接关联到主管穿越。在开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻注重每一个环节，仔细分析各项参数，相互配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔时，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，到达出土准确，成孔良好。导向孔施工表示图5)预扩孔针对660外径的横门水道穿越和三宝沥支流穿越采用以下三级扩孔，每次预扩孔都将进展钻杆和钻具的倒运及钻具衔接。扩孔级别如下：第一次扩孔：24桶式扩孔；第二次扩孔：32桶式扩孔；第三次扩孔：38桶式扩孔；洗 孔: 36桶式洗孔。762外径的洪奇沥穿越那么采用以下四级扩孔

12、，每次预扩孔都将进展钻杆和钻具的倒运及钻具衔接。扩孔级别如下：第一次扩孔：24桶式扩孔；第二次扩孔：32桶式扩孔；第三次扩孔：38桶式扩孔；第四次扩孔：44桶式扩孔；洗 孔: 42桶式洗孔。扩孔施工表示图管道回拖针对660外径的主管回拖，拟采用的钻具组合为：36桶式扩孔器+250T回拖万向节+6-5/8钻杆+穿越管线。针对762外径的主管回拖，拟采用的钻具组合为：42桶式扩孔器+300T回拖万向节+6-5/8钻杆+穿越管线。管道回拖优先采用注水发送沟的方式进展发送，在受地形地势条件下，那么采用滚轮架或者草垛支护的方式进展管道发送。管道回拖施工表示图在回拖时进展延续作业，防止因停工呵斥阻力增大，

13、管线回拖前要仔细检查各衔接部位的结实。清管测径：回拖完成后，单独对回拖终了的管道进展清管测径。泥浆处置、地貌恢复：及时进展钻机场地剩余泥浆的处置和设备转场，并对地貌进展恢复。第二部分：500米至900米的中间隔 穿越：包括三宝沥水道660，900米、卢四顷水道穿越660，760米、十二股涌水道穿越762，690米。1)钻机及配套设备就位:将钻机就位主管穿越中心线位置上，钻机就位完成后，进展系统衔接、试运转，保证设备正常任务。2)丈量控向参数:按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在管中心线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进展对比，并做好记录。3)泥浆配制及反复利用:泥浆是定向穿越中的关

14、键要素，穿越主要经过地层为泥岩，按泥浆工艺要求及地质资料编写泥浆方案，并根据实践需求配制出符合要求的泥浆，措施如下：a)水源就近取用河水，用水泵保送至水罐内，在水罐中沉淀、过滤，并对水质进展化验，到达运用要求后配浆。b)按照指定的配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配制性能满足要求的泥浆。c)回流泥浆的处置：钻机场地和管线场地各有一个返浆搜集池，各有一套回收系统。泥浆经过泥浆池搜集，再经过回收系统处置后再利用。d)剩余泥浆的处置：与环卫部门协商，施工剩余泥浆拉运到当地渣滓填埋场。3)钻机试钻开钻前做好钻机的安装和调试等一切预备任务，确定系统运转正常、钻杆和钻头清扫终了，严厉按照设计图纸和施工验收规范

15、进展试钻，钻进1-2根钻杆后检查各部位运转情况，各种参数正常后按次序钻进。4)钻导向孔钻孔期间按照“数字管道的要求，建立穿越曲线数据库，采集控向数据，如每个测站点的Inc、Az、Away、Right、Elev 值。对钻杆等主要施工器具进展分级管理和运用，用后及时保养和检修，以防潜在工程事故的发生，确保施工的平安。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，本钻导向孔的钻具组合是：9-1/2牙轮钻头+造斜短节+7无磁钻铤+5-1/2钻杆控向对穿越精度及工程胜利至关重要，并直接关联到主管穿越。在开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻注重每一个环节，仔细分析各项参数，相互配合钻出符合要求的导向孔，

16、钻导向孔时，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，到达出土准确，成孔良好。导向孔施工表示图5)预扩孔针对660外径的三宝沥水道穿越和卢四顷水道穿越采用以下三级扩孔，每次预扩孔都将进展钻杆和钻具的倒运及钻具衔接。扩孔级别如下：第一次扩孔：24桶式扩孔；第二次扩孔：32桶式扩孔；第三次扩孔：38桶式扩孔；洗 孔: 36桶式洗孔。762外径的十二股涌穿越那么采用以下四级扩孔，每次预扩孔都将进展钻杆和钻具的倒运及钻具衔接。扩孔级别如下：第一次扩孔：24桶式扩孔；第二次扩孔：32桶式扩孔；第三次扩孔：38桶式扩孔；第四次扩孔：44桶式扩孔；洗 孔: 42桶式洗孔。扩孔施工表示图管道回拖针对660外径的

17、主管回拖，拟采用的钻具组合为：36桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。针对762外径的主管回拖，拟采用的钻具组合为：42桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。管道回拖优先采用注水发送沟的方式进展发送，在受地形地势条件下，那么采用滚轮架或者草垛支护的方式进展管道发送。管道回拖施工表示图在回拖时进展延续作业，防止因停工呵斥阻力增大，管线回拖前要仔细检查各衔接部位的结实。清管测径：回拖完成后，单独对回拖终了的管道进展清管测径。泥浆处置、地貌恢复：及时进展钻机场地剩余泥浆的处置和设备转场，并对地貌进展恢复。第三部分：450米至460米的短间隔 穿越：包括正涌水

18、道穿越660，452米、利生围水道穿越660，460米、陈十顷水道穿越660，450米、温五顷水道穿越762，450米以及南阳滘水道穿越762，450米。1)钻机及配套设备就位:将钻机就位主管穿越中心线位置上，钻机就位完成后，进展系统衔接、试运转，保证设备正常任务。2)丈量控向参数:按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在管中心线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进展对比，并做好记录。3)泥浆配制及反复利用:泥浆是定向穿越中的关键要素，穿越主要经过地层为泥岩，按泥浆工艺要求及地质资料编写泥浆方案，并根据实践需求配制出符合要求的泥浆，措施如下：a)水源就近取用河水，用水泵保送至水罐内，在水

19、罐中沉淀、过滤，并对水质进展化验，到达运用要求后配浆。b)按照指定的配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配制性能满足要求的泥浆。c)回流泥浆的处置：钻机场地和管线场地各有一个返浆搜集池，各有一套回收系统。泥浆经过泥浆池搜集，再经过回收系统处置后再利用。d)剩余泥浆的处置：与环卫部门协商，施工剩余泥浆拉运到当地渣滓填埋场。3)钻机试钻开钻前做好钻机的安装和调试等一切预备任务，确定系统运转正常、钻杆和钻头清扫终了，严厉按照设计图纸和施工验收规范进展试钻，钻进1-2根钻杆后检查各部位运转情况，各种参数正常后按次序钻进。4)钻导向孔钻孔期间按照“数字管道的要求，建立穿越曲线数据库，采集控向数据，如每个测站点

20、的Inc、Az、Away、Right、Elev 值。对钻杆等主要施工器具进展分级管理和运用，用后及时保养和检修，以防潜在工程事故的发生，确保施工的平安。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，本钻导向孔的钻具组合是：9-1/2牙轮钻头+造斜短节+7无磁钻铤+5-1/2钻杆控向对穿越精度及工程胜利至关重要，并直接关联到主管穿越。在开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻注重每一个环节，仔细分析各项参数，相互配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔时，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，到达出土准确，成孔良好。导向孔施工表示图5)预扩孔针对660外径的正涌水道穿越、利生围水道穿越以及陈十顷水道穿

21、越采用以下三级扩孔，每次预扩孔都将进展钻杆和钻具的倒运及钻具衔接。扩孔级别如下：第一次扩孔：24桶式扩孔；第二次扩孔：32桶式扩孔；第三次扩孔：38桶式扩孔；洗 孔: 36桶式洗孔。762外径的温五顷水道穿越和南阳滘水道穿越那么采用以下四级扩孔，每次预扩孔都将进展钻杆和钻具的倒运及钻具衔接。扩孔级别如下：第一次扩孔：24桶式扩孔；第二次扩孔：32桶式扩孔；第三次扩孔：38桶式扩孔；第四次扩孔：44桶式扩孔；洗 孔: 42桶式洗孔。扩孔施工表示图6管道回拖针对660外径的主管回拖，拟采用的钻具组合为：36桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。针对762外径的主管回拖，拟采用的

22、钻具组合为：42桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。管道回拖优先采用注水发送沟的方式进展发送，在受地形地势条件下，那么采用滚轮架或者草垛支护的方式进展管道发送。管道回拖施工表示图在回拖时进展延续作业，防止因停工呵斥阻力增大，管线回拖前要仔细检查各衔接部位的结实。7清管测径：回拖完成后，单独对回拖终了的管道进展清管测径。8泥浆处置、地貌恢复：及时进展钻机场地剩余泥浆的处置和设备转场，并对地貌进展恢复。5 穿越施工难点以及应对措施5.1横门水道施工难点及应对措施：本次横门水道穿越长度长达1296米，且穿越地址中有部分粘土层，因此在穿越过程中会对扩孔和回拖呵斥较大的难度影响。我

23、公司在进展该工程施工时将采取如下措施：泥浆方面：淤泥质粘土和粉质粘土在钻导向孔阶段易缩径，呵斥钻杆或管道被粘卡，呵斥扭矩和拉力的增大，推进困难。对泥浆的要求比较高。因此在泥浆的运用控制上采取如下措施：1按照实验室确定好的泥浆配比用优级级膨润土加上泥浆添加剂，配出符合要求的泥浆。 2泥浆在各阶段的大致配方为：钻导向孔：4%高效膨润土+0.3%insta-vis plus+0.2%纯碱+0.1%钻液宝。泥浆粘度坚持在45s左右，必要时参与适量的重晶石粉来调理泥浆的比重，泥浆排量约为0.8立方/分钟。3扩孔阶段的泥浆配方大致为：6%优质膨润土+0.3%insta-vis plus+0.2%纯碱。淤泥

24、地层中泥浆粘度坚持在55s左右，淤泥质粘土和粉质粘土地层中泥浆粘度坚持在40s左右，必要时参与适量的重晶石粉来调理泥浆的比重，泥浆排量约为1.3立方/分钟。4回拖阶段的泥浆配方大致为6%优质膨润土+0.3%insta-vis plus+0.2%纯碱。泥浆粘度坚持在50s左右，必要时参与适量的重晶石粉来调理泥浆的比重，泥浆排量约为1.3立方/分钟。5为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，添加泥浆储存罐和泥浆快速水化安装。6由于扩孔间隔 较长，为保证孔洞内泥浆充足，扩孔器前后方600米各安装一个泥浆短节。7泥浆的回收利用：钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆搜集池，泥浆经过泥浆池搜集，再经过

25、泥浆回收系统回收再运用。预扩孔和回拖：扩孔期间，根据扩孔器在粘土层内的司钻数据如拉力、扭矩以及转速等情况，如假设遭遇扭矩大进尺慢等难点，那么可将扩孔器由桶式扩孔器调整为飞旋式切割刀和桶式扩孔器组合进展扩孔施工；在扩孔和回拖期间，卡钻事故的发生将给穿越的胜利带来很大的风险，为此我们充分做好应急措施预备，在现场预备大吨位的250吨滑轮组，以备扩孔或回拖卡钻时进展抢险。针对在回拖过程中能够出现卡滞导致回拖力大幅变大，在出土点预先安装滑轮组，以备在出现卡滞景象时及时将钢管拽出，经洗孔后重新进展回拖作业；粘土层回拖要一气完成，中间尽量减小停顿时间，否那么孔内容易发生切屑堆积，孔内泥浆循环不通畅，呵斥粘土

26、抱管景象。滑轮组安装运用表示图 我公司曾于2005年在珠海-中山一期天然气管道工程进展横门水道的穿越，该穿越长度为990米，管径660，该工程在施工过程中曾发生泥包钻呵斥扩孔扭矩大的景象，后经调整扩孔器方式和调整泥浆配方后，胜利完成了该条河流的穿越施工。5.2 洪奇沥水道穿越施工难点及应对措施：本次洪奇沥水道穿越施工管径为762，长度达1272米，且穿越部分地层为粉细砂，因此在穿越施工中容易产生回拖时砂层抱管景象，针对该施工难点，我公司将采取如下应对措施：泥浆配制：运用高效膨润土进展配浆，在泥浆中经过添加PAC等性能添加剂，提高泥浆的携带性和流动性，泥浆的粘度要求为，在导向孔施工阶段为70秒至90秒，扩孔和回拖阶段的粘度为80秒至100秒。最后在回拖过程中，添加减阻光滑剂，降低管道在回拖过程中产生的阻力。管道回拖：管道定向钻施工的最后一环，回拖作业的成败直接决议着整个定向钻工程的成败。因此在回拖前作业如导向孔作业及扩孔、洗孔作业仅要求其质量和时间的延续性。在管道回拖时如遇到回拖力添加至超出估计的最大平安拉力时，可判别为管道在孔洞中遭遇孔壁坍塌导致抱管景象产生。出现此种情况时，可立刻在管尾安装夯管锤进展锤击，使管道遭到夯管锤的