泄洪区定向钻穿越施工方案

根据坤宇定向钻施工经验总结，泄洪区定向钻穿越为两根工作管，双穿施工，管线总长度为7000m，分四次穿越，穿越工作管直径为φ323.9、φ273.1.单根穿越长度为1750m，因地处泄洪区，穿越地层主要为中粗砂层，及粉质粘土层，属于大型穿越工程。

定向钻机确定

因管线单根穿越长度为1750m，坤宇定向钻团队拟采用对穿技术施工，调遣两台钻机分别从两侧同时进行导向孔钻进，到达对接区域时，利用交流磁场、轴向磁铁、泥浆压力短节等辅助两钻头进行对接作业，最终达到一侧钻头成功进入另一侧导向孔内，完成整个导向孔作业。根据施工部署，计划调遣德国海瑞克公司生产的HK500T钻机和250T钻机进行施工。

施工准备

1、取得河流穿越通过权

2、组织技术人员编写针对每个穿越工程的施工方案并包监理和业主审批。

测量放线

1、采用经法定计量部门校验合格的经纬仪进行测量放线。

2、测量、放线人员应由参加接桩的测量技术人员主持。测量人员接桩后对长度进行复测。

3、根据入土桩和出土桩放出施工作业带的边界线，包括入土端作业场地、出土端作业场地和管线预制作业带。

4、根据控制桩定出定向钻穿越的入土点和出土点，根据入土点和出土点放出钻机中心线。

5、对穿越控制桩进行引桩，引桩的桩位要布置在作业带以外，并安装牢固防止被破坏。

6、当管道沿线与地下构筑物或其他隐蔽工程交叉时，放线应在交叉范围两侧作出明显标志。地下障碍物标志桩应注明障碍物名称、埋深和尺寸。

地锚坑及泥浆池

挖、砌泥浆池2个（穿越两岸各1个）。泥浆坑尺寸为45m×45m×2m，泥浆坑内铺土工布，防止泥浆渗漏。泥浆坑如下图所示。

地锚坑及泥浆池

挖地锚坑2个。地锚坑中心线在穿越中心线上，地锚坑尺寸6m×3.5m×1.8m

地锚坑完成后，地锚坑内先用砖在四周砌砖墙，将地锚（5m×2m×1.6m）放入后，地锚与墙的余空填混凝土加固。入土侧的地锚在前面紧贴地锚打8个Ф219×8, 长8米的钢管桩, 出土侧的地锚在前面紧贴地锚打6个Ф219×8，长8米的钢管桩,钢管桩高出地面0.5米,在地锚和钢管桩之间用8#槽钢焊接牢固。

地锚坑及泥浆池

钻机及配套设备就位

将施工钻机就位在穿越中心线位置上，主钻机就位于入土侧，辅助钻机就位于设计出土点侧，钻机就位完成后，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。

测量控向参数

按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在穿越轴线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录，取其有效值的平均值作为控向Line Az值。

钻机试钻

开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作，试钻1～2根钻杆后，确定系统运转正常，即可正常钻进。

主管线导向孔钻进施工

对接穿越需用两台钻机协同作业完成，其中HK500T为主施工钻机，HK250T为辅助钻机，对接点设置在离主钻机1650米处，对接点前、后50米范围（共100米）之内为对接区。

交流磁信号电缆和水下交流磁靶铺设：针对本工程，铺设交流电缆线圈，回路在穿越中心线上游200-300米之间，形成闭合交流电缆线圈，在穿越过程中将作为导向孔穿越Paratrack II控向系统的磁信号源。交流线圈的备用方案：在穿越入（ 出）土点与大堤之间，河道中间200多米区域铺设交流电缆线圈。

测量控向参数：校准导向孔穿越Paratrack II控向系统，标定控向参数，为保证数据准确，在穿越中心线的不同位置测取，进行对比，并做好记录。

1、主钻机钻进

使用ParatrackⅡ控向系统和磁信号电缆，主施工钻机沿着设计穿越曲线钻进约1680m，HK500T钻机的钻具组合为：

9-5/8″牙轮钻头+造斜节和7″无磁钻挺+800m5″钻杆+830m6-5/8″钻杆。

为了减小钻具在地层内的钻进阻力，防止产出压杆失稳现象，在钻进1000m左右时，沿着钻杆钻入Φ325×8mm套管450m。

2、辅助钻机钻进

当主钻机HK500T钻进导向孔时，辅助钻机HK250T同时进行钻进，同样使用ParatrackⅡ控向系统和磁信号电缆，沿着设计穿越曲线钻进约850m，其间两钻机相互协调钻进的速度，确保在同一时间内进入对接区域。该钻机的钻具组合为：

9-5/8″牙轮钻头+造斜节和7″无磁钻挺+600m5″钻杆+250m6-5/8″钻杆。

为了减小钻具在地层内的钻进阻力，在钻进至500m时，沿着钻杆钻入Φ325×8mm套管400m。

当辅助钻机钻头到达对接区域时，启动钻头短节内预先安装的目标磁铁，该目标磁铁负责在对接时，引导主钻机的钻头钻进。

3、导向孔对接

当主钻机的探头接近对接区域时，利用人工交流磁场检查穿越的方向和深度，判断是否复合对接要求。如果不符合对接要求，则调整穿越的方位角和倾斜角，直至达到符合对接要求。钻机也同时进行钻进，并利用人工交流磁场准确定位。在主钻机钻进至1650m左右时停止钻进，此时HK500T钻机的探头便可探测到HK250T钻机的目标磁铁，并可测算出两者之间的距离。

两台钻机相互协调工作，时主钻机的探头与辅助钻机的目标磁铁之间的间距控制在5m以内时，即可进行双方导向孔的对接。当两个钻机的钻头处于一个导向孔轨道内时即为对接成功。对接成功后，辅助钻机逐步回退钻杆，同时，主钻机一边采集辅助钻机目标磁铁的磁信号，一边利用采集的磁信号控制钻机方向，使之逐步向辅助钻机已形成的导向孔平缓趋进，直至沿HK250T钻机的已完成的导向孔出土，完成整个导向孔的穿越。

4、预扩孔作业

当导向孔完成，套管拆除后，即可连接扩孔器，开始扩孔作业 。

φ323进行一级扩孔，预扩孔都进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。采用全新5-1/2″S-135钻杆进行扩孔作业。用18″桶式扩孔器进行预扩孔；

φ273进行五级扩孔，每次预扩孔都进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。采用全新5-1/2″S-135钻杆进行扩孔作业。用16″桶式扩孔器进行预扩孔；

在每级扩孔施工中，要认真观察扩孔情况。如果发生扩孔不顺畅等，则需进行一次洗孔。实际扩孔尺寸根据现场情况进行调整。

根据地质情况及上一级扩孔情况，合理确定下一级的扩孔尺寸和扩孔器水咀的数量和直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力，减少岩屑床的生成。

在扩孔中，为保证泥浆的性能、用量。将在出土点侧安装一套泥浆处理系统，与钻机侧的泥浆系统同时进行“对注作业”。

因穿越距离太长，根据以往穿越工程经验，每级扩孔加6个喷浆短节，防止缩孔，使泥浆在孔内处于流动状态，减小钻具扭矩。

管线回拖

回拖是定向穿越的最后一步，也是最为关键的一步。回拖采用的钻具组合为：

1、5-1/2″S-135钻杆+16″桶式扩孔器+500T万向节+φ323穿越管线。

1、5-1/2″S-135钻杆+16″桶式扩孔器+500T万向节+φ273穿越管线。

在回拖时进行连续作业，避免因停工造成阻力增大。管线回拖前要仔细检查各连接部位的牢固。

为保证回拖的顺利和防腐层不受破坏，将采取以下措施：

措施一：管线回拖采用发送沟的方式进行。在挖发送沟时，计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度，确保发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓。

措施二：在回拖作业时，增加高润滑泥浆，使高润滑泥浆象薄膜一样附着于防腐层表面，减小回拖阻力，保护防腐层。

措施三：回拖前后，准备好补口、补伤材料和器具及电火花检漏仪，安排专人巡视管线。

地貌恢复

穿越完成后，及时进行设备转场、剩余泥浆处理、地貌恢复和警示牌安装。在施工过程中，多余泥浆采用罐车外运至环保部门指定的地方。（本文来自山东坤宇管道工程有限责任公司）

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