水平定向钻施工重点环节介绍及经验交流

水平定定向钻钻施工工重点点环节节介绍绍及及经验验交流流四.泥浆配配置一.水平定定向钻钻概述述二.施工现现场勘勘察目录录三.穿越““仪器器”概概述，，流程程及曲曲线设设计五.施工过过程注注意问问题六.施工经经验一、水平定定向钻钻概述述1、发展展前景景随着城城市高高速现现代化化,地下管管网建建设迅迅速发发展,管道穿穿越由由于其其技术术综合合成本本低、、施工工周期期短、、环境境影响响小、、不影影响交交通、、施工工安全全性好好等优优势日日益受受到人人们的的青睐睐。但但面临临下述述问题题1)市场场竞竞争争激激烈烈,导致致价价格格下下降降2)地下下管管网网复复杂杂,增加加施施工工的的风风险险2、施工工艺1)、管线勘察2)、穿越曲线设设计3)、钻机进场4)、泥浆浆配置置5)、钻导向向孔6)、扩孔7)、回拖8)、环境保保护9)、地貌恢恢复一、水水平定向向钻概述述二、施施工现场场勘察一旦施工工地点确确定，应应对相应应区域进进行勘测测并绘制制详细准准确的地地质地貌貌图纸。。最终施施工的精精度取决决于这一一勘测结结果的精精度。1、地下管管线探测测城市地下下管线资资料残缺缺不全，，有的资资料精度度不高或或与现状状不符等等问题，，以致影影响地下下管线规规划建设设的科学学性和在在工程建建设过程程中挖断断、挖穿穿地下管管线的事事故时有有发生。。1）、地下下管线探探查地下管线线探查是是通过现现场调查查和不同同的探测测方法探探寻各种种管线的的埋设位位置和深深度方法：要求业主主提供工工程现场场地下管管网资料料寻找施工工现场周周围的工工作井，，查看管管线的走走向，情情况不明明打电话话让相应应负责部部门到现现场标明明询问当地地居民用管线探探测仪进进行测量量钻机出入入土点挖挖工作坑坑，至少少1.5米深二、施施工现场场勘察2）、地下下管线测测绘地下管线线测绘是是对已查查明的地地下管线线位置的的平面位位置和深深度进行行测量。。我们要沿穿越方方向，对对已探测测地下管管线的深深度及管管线走向向做出标标记；根据探查查结果，，对现场场地下管管网进行行复查，，准确掌掌握地下下各种管管线和其其他基础础设施的的分布及及埋深，，为导向向孔轨迹迹提供准准确的设设计依据据。2、地质勘勘察较长穿越越工程应应当让业业主提供供工程现现场的地地质勘察察报告，，根据地地质勘察察报告可可以进行行钻机及及钻具组组合的选选择，也也是我们们提供工工程报价价的依据据。二、施施工现场场勘察三、穿越越“仪器器”概述，流程及及曲线设设计1、导向仪仪三、穿越越“仪器器”概述，流程及及曲线设设计三、穿越越“仪器器”概述，流程及及曲线设设计操作界面面Locate(定位)PowerOff(关闭)SetUs(设定超声波测量值)Configure(设置)设置1Pt.Cal单点校准准，2Pt.Cal双点校准准，TeleCh信号频道道TargetDepth目标深度度，TargetPitch目标倾角角，°Grade/%Grade斜度/百分数，，UesMetric/UseEnglish使用公制制/使用英制制，Cold/NormalScreen冷暗/正常屏，，SetTime设定时间间，Code代码(维修用)，Exit退出。三、穿越越“仪器器”概述，流程及及曲线设设计2、碳棒的的磁力线线（信号号）三、穿越越“仪器器”概述，流程及及曲线设设计3、定位点点后定位点点中位线前定位点点三、穿越越“仪器器”概述，流程及及曲线设设计4、干扰信信号⑴.有源（主主动）干干扰包括高压压电缆，，变电站站，汽车车发动机机等所有有有主动动信号产生生的物体体。⑵.无源（被被动）干干扰包括大型型钢结构构，金属属护栏，，含盐量量高的地地层及金金属含量高高的地层层，所有有能够吸吸收并扭扭曲信号号的物体体。5、影响⑴.深度不准准确⑵.定位困难难⑶.角度面向向角丢失失6、解决办办法尽量远离离干扰，，调整工工作时间间，盲打打。7、碳棒超超过40℃（104℉℉）会发出出警报声声，碳棒棒一端的温度度点如果果变黑则则表示碳碳棒接触触到超过过104℃℃的温度，，应视为为失灵。。1、工程前前期的交交底，要要对工程程概况有有所了解解，根据据现场情况初初步确定定能否进进行穿越越施工，，及大概概需要的的长度、出入入土点位置置。2、物探，绘绘制物探图图根据现场情情况定出物物探范围，，物探一定定要做到细细致，把范围内的的井盖全部部打开，并并用雷迪跟跟踪探测，，确定管线走向向及与穿越越交叉处的的深度，注注意没有井井盖的管线，例例如由电线线杆下来的的电力，墙墙边的电信信等。物探完成后后绘制物探探图，具体体定出出入入土点位置置，测量预计穿穿越长度。。三、穿越““仪器”概概述，流程及曲线设计计3、设计导向向轨迹物探完成后后，根据距距离入土点点最近的管管线的深度度及距离，定出出入土角，，如果不能能达到所需需要的角度度可以适当延长长入土点与与管线之间间的距离；；根据距离离出土点最近的的管线的深深度及距离离，定出出出土角，如如果不能达到所所需要的角角度可以适适当延长出出土点与管管线之间的距离离；最后根根据与所有有管线交叉叉处的有效效安全距离定出出导向轨迹迹。有效安安全距离应应减去扩孔孔上浮的距离。。如果有弯弯曲度，可可以调整出出入土坑的的方向，尽量减减小导线轨轨迹的弧度度。三、穿越““仪器”概概述，流程及曲线设计计4、钻机入场场后的摆放放，定位，，角度等钻机入场后后，根据设设计出的导导向轨迹，，确定钻机机的摆放位置，，摆放钻机机尽量使入入土点和出出土点在一一条直线上，以以方便导向向，调整入入土角度尽尽量按照设设计的角度入土土。三、穿越““仪器”概概述，流程及曲线设计计5、导向由于有时物物探和导向向之间相距距时间较长长，所以导导向之前根据物物探图把管管线重新确确定一遍，，做到管线线心中有数，导导向时注意意轨迹与管管线之间的的距离，并并随时调整，如如果遇到障障碍可以调调整钻进方方向及深度度；如果遇到软软土或硬土土，角度调调整不能达达到要求时时，给操作工提提供的钻进进数据可以以有提前量量，但要随随时注意角度变变化。随时时与操作工工沟通，让让操作工知知道目前钻进的的进度，注注意土质变变化，调整整需要变化化角度的距离，，记录导向向记录，绘绘制三点定定位图。三、穿越““仪器”概概述，流程及曲线设计计三、穿越越曲线设计计在施工前要要求业主提提供穿越设设计图纸，，按照图纸纸提供的参参数进行施施工，如有有问题及时时与业主及及设计进行行沟通。如果业主没没有设计图图纸，要求求我们自己己进行设计计，可按如如下方式：：1、在曲线设设计时五个个关键参数数为：（1）入土角度度（（入土角通通常选择在在8--12度（14%-21%）之间），（2）最大穿越越深度（根根据地下管管线探测结结果）（3）曲率半径（（钢管：R大于、等于于1500D（D为钢管直径径）；PE，PVC管：R大于或等于于1500d和R大于或等于于1000D（d为钻杆直径径，D为待铺管直直径）（4）穿越长度度（（现场实际际测量）（5）出土角度度（（出土角应应控制在5-12度（8.7%-21%）之间，））钢管时出出土角5-8度（8.7%-14%）之间三、穿越““仪器”概概述，流程程及曲线设计2、选择合适适的曲率半半径1）曲率半径径不宜太小小，否则钻钻进时对钻钻杆偏磨严严重，并且且回拖管线线时摩擦阻阻力增大，，可能发生生卡钻的危危险。2）管线回拖拖来说，选选择曲率半半径越大越越好。但选择曲率率半径太大大时，则每每根钻杆的的可调角度度小，由于于钻机的倾倾斜角已确确定，则穿穿越深度太太深，有时时可能延长长钻进的长长度。根据穿越管管的管径、、穿越长度度、要求的的穿越深度度、地层条条件等选择择合适的曲曲率半径。。三、穿越越“仪器””概述，流流程及曲线设计三、穿越““仪器”概概述，流程程及曲线设计3、每根钻杆杆的深度算算法下一根钻杆杆的深度=现在的深度度-百分数×钻杆长度度例如现在在深度是是2米，角度度是20%，如果钻钻进，下下一根的深度度为2-20%×3=1.4米4、整体算算法⑴三角函函数根据需要要的深度度及管材材的曲率率半径算算长度⑵取中在平均曲曲率下，，根据入入土角度度，长度度和深度度的互算算角度/2×长度=深度，深度÷角度/2=长度三、穿越“仪仪器”概述，，流程及曲线设计6、施工过程中中角度变化的的简单计算方方法：3米钻杆为例，，穿越深度为为3米，此时仪器器离出土点距距离为30米，工作坑深深度1.5米，每根钻杆杆调整1％为0.03米，1.5/0.03=50即10根钻杆要累计计调整50个斜度（％））即每根调整整后角度为（（1、2、3、4、5、5、6、7、8、9）其和为50。每根钻钻杆增增加1％，平平稳上上升，，有利利于管管线回回拖。。四、泥泥浆浆配置置泥浆是是定向向钻穿穿越工工程中中非常常重要要的因因素，，可以以说，，泥浆浆的质质量，，很大大程度度上，，决定定了定定向钻钻施工工的成成与败败。泥泥浆一一般由由水、、膨润润土及及泥浆浆添加加剂等等配成成，根根据穿穿越工工程的的实际际情况况，泥泥浆的的成分分配比比需要要作适适当调调整泥浆的的质量量，主主要从从以下下三个个方面面来控控制：：1、水。。泥浆浆用水水，宜宜用碱碱性的的水.2、膨润润土。。宜用用钠膨膨润土土，不不使用用钙膨膨润土土，3、配置置好的的泥浆浆pH值控制制在8～10如果地地质情情况复复杂、、穿越越直径径和长长度较较大，，对泥泥浆的的性能能要求求就比比较高高，相相应要要采取取不同同的措措施，，通过过添加加泥浆浆添加加剂改改善泥泥浆性性能，，以确确保能能够穿穿越成成功。。四、、泥泥浆浆配配置置1、泥泥浆浆的的作作用用：：（1）泥泥浆浆具具有有适适当当的的粘粘度度和和流流动动性性，，携携带带钻钻屑屑能能力力强强，，使使钻钻屑屑在在孔孔底底呈呈悬悬浮浮状状态态，，通通过过泥泥浆浆的的流流动动使使钻钻屑屑能能够够顺顺利利返返出出地地面面。。（2）泥浆有较强强的护壁作用用，能够提高高孔壁的稳定定性，尤其对对于孔径较大大、容易坍塌塌的地层。（3）泥浆具有较较强的润滑性性能，为管线线回拖提供有有效的润滑作作用，特别是是当穿越长度度较长，加入入润滑剂降低低摩擦系数可可以降低管线线的回拖力。。（4）泥浆能够对对钻具起降温温作用。四、泥浆配配置2、常用泥浆化化学处理剂为了保证水平平定向钻进泥泥浆的稳定性性和提高泥浆浆的各种工艺艺性能，以适适应各种情况况下的钻进要要求，泥浆中中使用着各种种各样的泥浆浆添加剂。水水平定向钻进进泥浆常用的的泥浆添加剂剂有：A.纯碱；B.防塌剂；C.降失水剂；D.润滑剂；A.纯碱碳酸钠（Na2CO3），又叫苏苏打。纯碱碱在水中容容易电离和和水解，在在配制时加加入从而有有效地改善善粘土的水水化分散性性能，因此此加入适量量纯碱可使使泥浆的失失水下降，，粘度增大大。D.润滑剂它提高了泥泥浆的润滑滑性，从而而降低了摩摩擦力，减减少钻具与与泥浆的摩摩擦，可防防止粘附性性卡钻。四、泥浆浆配置3、泥浆在不不同地层的的配置1）、粘土层层的泥浆性性能要求及及组成A．其主要特特点：成孔孔性好，可可钻性好，，钻具在土土中旋转推推进、造斜斜和出土都都能比较好好的成孔，，不易坍塌塌，是最适适宜穿越的的地层。B.泥浆的组成成：膨润土+纯碱+降失水剂在一般的条条件下，采采用上面的的配合比；；施工中要要根据现场场的实际情情况进行适适当的调整整。2）、砂层和和细砂、卵卵石、砾石石（少量的的）地层的的泥浆性能能要求及组组成A．其主要特特点：成孔孔性一般，，易塌、易易漏失、吸吸水能力强强。导向孔孔和回扩孔孔时极易坍坍塌，泥浆浆含砂量高高造成机具具对岩屑的的重复破碎碎，机具和和设备磨损损较重。B.泥浆的组成成：膨润润土土（（一一级级））+防塌塌剂剂（（聚聚合合物物））+降失失水水剂剂+润滑滑剂剂在一一般般的的条条件件下下，，可可采采用用上上面面的的配配合合比比；；施施工工中中要要根根据据现现场场的的实实际际情情况况进进行行适适当当的的调调整整。。3）、、泥泥岩岩：：成孔孔性性极极好好的的泥泥岩岩，，这这类类岩岩层层在在管管径径小小、、距距离离短短的的情情况况下下，，一一般般用用清清水水就就可可以以完完成成工工程程，，但建建议议在在清清水水中中添添加加一一些些碱碱，，提提高高造造浆浆率率和和携携带带悬悬浮浮能能力力，，能能使使工工程程更更加加顺顺利利的的完完成成。。四、、泥泥浆浆配配置置4、泥泥浆浆粘粘度度值值表表地质状况粘土粉砂细砂中砂粗砂风化岩粘度（s)30~3530~4040~4540~4550~5545~50四、、泥泥浆浆配配置置用马马氏氏漏漏斗斗测测量量粘粘度度五、、施施工工过过程程中中注注意意问问题题1、设设备备就就位位、、安安装装、、调调试试定好好穿穿越越长长度度后后，，根根据据入入土土点点、、入入土土角角度度结结合合现现场场实实际际情情况况使使钻钻机机准准确确就就位位。。钻钻机机设设备备、、泥泥浆浆设设备备安安装装完完成成后后，，对对设设备备进进行行调调试试、、检检查查、、确确保保设设备备安安全全运运行行。。导导向向设设备备仪仪器器安安装装完完成成后后，，对对其其进进行行校校准准，，确确保保导导向向孔孔的的精精度度。。五、、定定向向钻钻施施工工工工艺艺2、导导向向孔孔钻钻进进要根根据据穿穿越越的的地地质质情情况况，，选选择择合合适适的的钻钻头头。。在导导向向孔孔钻钻进进时时，，每每钻钻进进一一根根钻钻杆杆，，至至少少测测量量一一次次方方向向及及钻钻头头的的实实际际位位置置，，对对探探测测点点要要做做好好标标记记。。根根据据仪仪器器显显示示数数据据进进行行及及时时调调整整，，保保证证所所完完成成的的导导向向孔孔曲曲线线符符合合设设计计要要求求。。司钻认真记录录钻进过程中中的扭矩、推推力、泥浆压压力。以便对对地质情况有有所了解，为为扩孔器孔径径及类型的选选择提供依据据，根据施工工经验对扩孔孔速度进行控控制。五、施工过过程中注意问问题五、定向钻钻施工工艺3、扩孔扩孔次序：根根据管径、钻钻机吨位及地地质条件确定定每级扩孔器器的选择，一一般扩孔至管管径的1.3~1.5倍，根据扭矩矩及拉力的大大小决定是否否需要清孔。。在扩孔和回拖拖过程中控制制钻进速度，，不宜忽快忽忽慢、甚至停停钻，这样会会导致所扩孔孔径严重变形形，在软硬交交界的地层中中尤为明显，，因此在施工工过程中要保保持匀速，当当因故停钻时时要定时活动动钻具。钻杆必须确保保连接到位、、牢固才可回回扩，以防止止回扩过程中中发生脱扣事事故。根据各种不同同土质配制不不同浓度的泥泥浆，使其扩扩孔时回拖力力的数值和扭扭距值控制在在钻机正常工工作参数之内内。回扩过程根据据不同地层地地质情况以及及现场出浆状状况确定回扩扩速度和泥浆浆浓度及压力力，确保成孔孔质量。五、施工过过程中注意问问题五、定向钻钻施工工艺4、回拖管线回拖时连连接顺序：动动力头—动力头保护短短节—钻杆—扩孔器—分动器—U型环—拖拉头—管线原则上要求扩扩孔（或清孔孔）与铺管一一气呵成，中中间不允许有有长时间的非非作业停顿。。回拖时钻机应应先开泵打水水，保证扩孔孔器排浆畅通通，当扩孔器器快要入土时时，同时指挥挥钻机旋转，，通过钻杆输输送泥浆到扩扩孔器，一边边旋转一边回回拉。回拉铺管过程程中，要密切切注意拉力、、扭矩、水压压等参数的变变化，同时还还要随时关注注现场有无异异常情况出现现，及时处理理多余的泥浆浆。拉管中要要派专人负责责装卸及运输输钻杆，以保保持整个拉管管作业的连续续性。入土和和出土之间密密切配合，用用对讲机互通通信息，随时时保持联系。。另外，对出土土处管线也要要派专人进行行维护，防止止管线划伤，，确保回拉时时管线安全及及行人安全。。五、施工过过程中注意问问题五、定向钻钻施工工艺5、回拖速度度管线回拖快慢慢三个因素1、孔壁的失水水量2、钻屑造浆性性能3、管材的长度度孔壁的失水量量：泥浆从扩扩孔器流出后后假如保留在在了孔中，经经过钻头的搅搅拌作用形成成湿滑的泥，，后面拖的管管材经过时将将起到一个很很好的润滑作作用，这样就就减小了回拖拖阻力。回拖拖管材时出土土坑中不停地地有泥浆流出出，那孔的失失水量一定很很小，润滑作作用就好。钻屑的的造浆浆性能能：不不论是是清水水、泥泥浆，，在扩扩孔时时会切切削下下钻屑屑，水水或泥泥浆与与这些些钻屑屑搅拌拌后就就会使使其性性能改改变。。如果果钻屑屑造浆浆性能能本身身就很很良好好的话话，就就会使使原来来的水水或泥泥浆长长时间间保持持性能能，但但如果果造浆浆性能能不好好就破破坏了了原泥泥浆的的效果果，大大大地地降低低了流流动性性、携携带孔孔内残残余物物和润润滑的的作用用，会会使回回拖力力大为为上升升。管材的长度度：管材越越长时摩擦擦距离越长长，回拖阻阻力越大。。措施：失水量大、、造浆性能能差、不论论管材长短短都宜保证证回拖力不不很大时快快拖；失水量小、、造浆性能能差或失水水量大、造造浆性能好好且管子长长时宜用偏偏快速度回回拖，管子子短时宜用用偏慢速度度回拖；五、施工工过程中注注意问题六、施工工经验在定向钻铺铺管施工过过程中，经经常发生一一些生产事事故，给施施工单位、、建设单位位及管线业业主带来严严重的经济济损失1、钻杆方方面1)、钻杆杆丝扣扭扭损钻杆的倾倾角远大大于了钻钻机塔架架的倾角角，加钻钻杆时由由于两根根钻杆的的夹角不不同，丝丝扣不能能对正，，斜着往往上拧，，丝扣严严重受损损；2）、钻杆杆磨损定期对钻钻杆进行行检查，，如磨损损，钻杆杆损伤、、严重弯弯曲等，，并做相相应标记记，3）、擅自加大大动力头头丝锥强强度动力头丝丝锥强度度提高，，那薄弱弱环节就就不在该该处而在在孔内的的钻杆上上了，动动力头丝丝锥保住住了，却却把孔中中的钻杆杆扭断了了。2、导向技技术导向工作作是定向向钻铺管管中的一一个重点点。虽然然从施工工流程来来看只是是一个施施工环节节，但是是整个工工程从扩扩孔、清清孔、拖拖管都无无一不受受导向轨轨迹的影影响。在在导向施施工前要要做到““胸有成成竹”，，事先计计划好所所需的轨轨迹数值值，使整整个轨迹迹尽量形形成一条条平滑的的曲线，，不宜猛猛纠硬调调。六、施施工经验验3、拖管中中断拖管时由于客客观原因限制制，中途需要要停顿，这时时要隔一段时时间向孔中送送一次冲洗液液，不能使孔孔内壁的残留留钻屑失水后后抱死管材六、施工经经验4管线线回回拖拖经经验验总总结结为了了避避免免不不必必要要的的损损失失，，提提高高水水平平定定向向钻钻铺铺管管工工程程施施工工的的成成功功率率，，保保证证管管线线铺铺设设的的质质量量达达到到设设计计要要求求，，我我们们应应该该对对施施工工不不断断进进行行经经验验总总结结，，它它包包括括以以下下五五个个方方面面内内容容：：4.1钻机机的的固固定定方方面面回拉拉管管材材时时，，钻钻机机是是不不能能移移动动的的，，而而一一般般情情况况下下，，钻钻机机的的自自重重根根本本无无法法与与铺铺管管的的回回拉拉力力相相抗抗衡衡，，因因此此钻钻机机必必须须用用地地锚锚固固定定住住。。25T钻机的的地锚锚，一一般是是用大大锤打打锚杆杆，把把钻机机前支支撑架架固定定在地地面上上。如如果回回拉力力很大大，在在必要要情况况下，，采用用钢丝丝绳套套住钻钻机大大梁，，然后后埋后后地锚锚将钻钻机拉拉住，，条件件允许许情况况下可可以租租用挖挖掘机机用钢钢丝绳绳拉住住钻机机六、施施工工经验验4.2钻具方方面回拉铺铺管钻钻具的的组合合扩孔器器与分分动器器连接接处有有起固固定作作用的的螺母母，螺螺母一一端专专门设设有插插销孔孔，组组装钻钻具时时必须须在插插销孔孔中穿穿入铁铁丝作作为插插销，，以防防止螺螺母在在回拉拉铺管管过程程中松松动脱脱落。。U形环属属易损损件，，一般般情况况下使使用的的是国国外进进口产产品，，因为为有些些国产产U形环强强度不不如进进口U形环的的强度度大，，容易易拉断断，使使用寿寿命短短，耐耐久性性也不不好。。U形环上上的固固定螺螺母要要用扳扳手拧拧紧，，并且且要插插上插插销，，防止止松动动脱落落。上述两两处是是很容容易被被忽略略的，，要特特别引引起重重视，，否则则可能能会造造成严严重的的事故故导致致拉管管失败败。六、施施工工经验验4.3扩孔方方面（1）孔内内的清清洁状状况。。如果没没有清清孔或或清孔孔不彻彻底，，拉管管时会会带出出大量量的残残余泥泥土，，影响响施工工场地地，并并且会会大大大增加加拉管管的回回拖阻阻力。。拉管时时，拉拉力和和扭矩矩都会会很大大，必必须再再次清清孔，，直到到孔内内残留留物较较少为为止，，然后后才能能进行行回拉拉铺管管作业业。所所以要要保持持孔内内清洁洁，不不要残残留过过多钻钻屑。。清孔时时，用用挤压压式扩扩孔钻钻头，，操作作钻机机慢拉拉快转转。利用扩扩孔器器的结结构形形状使使钻孔孔得到到径向向挤密密，既既能形形成完完好的的孔壁壁，也也对孔孔壁有有一定定的保保护和和巩固固作用用，多多余的的土体体被