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【管道工程論文】輸氣管道工程定向鉆施工工藝應(yīng)用

上傳人:冷*** 文檔編號(hào):18922915 上傳時(shí)間:2021-01-04 格式:DOCX 頁(yè)數(shù):5 大?。?5.45KB
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1、【管道工程論文】輸氣管道工程定向鉆施工工藝應(yīng)用 摘要:水平定向鉆施工工藝最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代,其是由傳統(tǒng)公路橫孔鉆與油田定向鉆井技術(shù)相互結(jié)合而產(chǎn)生,是現(xiàn)階段線路最好、安全穩(wěn)定的管道穿越技術(shù),目前已在全球得到廣泛應(yīng)用。本文主要以某工程為例,對(duì)輸氣管道采用了水平定向鉆技術(shù)的實(shí)際情況展開分析,同時(shí),對(duì)定向鉆施工藝的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)展開分析,最后,對(duì)定向鉆施工工藝在輸氣管道工程當(dāng)中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行闡述。 關(guān)鍵詞:輸氣管道;定向鉆工藝;應(yīng)用 1定向鉆施工工藝原理與工序 定向鉆施工技術(shù)是時(shí)代發(fā)展背景下所誕生的一種非開挖式施工技術(shù),這一技術(shù)主要被應(yīng)用于穿

2、越河流、公路、鐵路、建筑物等障礙物的管道鋪設(shè),其具有技術(shù)含量高、時(shí)間短、對(duì)地表環(huán)境破壞小等特點(diǎn)。水平定向鉆的工藝原理為:根據(jù)設(shè)計(jì)曲線預(yù)先鉆進(jìn)一條小直徑的導(dǎo)向孔;在尾端裝上擴(kuò)孔器對(duì)導(dǎo)向孔逐級(jí)擴(kuò)大。在擴(kuò)出的孔洞尺寸達(dá)到相關(guān)要求后,展開擴(kuò)孔器后端所鏈接旋轉(zhuǎn)街頭、拉管頭、管道的回拉,隨后進(jìn)行底下管道鋪設(shè)。 2定向鉆施工工藝特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì) 2.1特點(diǎn) 定向鉆施工是現(xiàn)階段穿越障礙物的一種施工方法,對(duì)于施工條件沒(méi)有較高要求,同時(shí),對(duì)地面環(huán)境所造成的影響較小,施工速度較快,因此,在各類施工中得到了極為廣泛的應(yīng)用,但是相較于其他施工技術(shù),其對(duì)于設(shè)備、鉆具等皆有著較強(qiáng)依

3、賴性,同時(shí),在穿越施工擴(kuò)孔與管道回拖等方面也存有一定的不可預(yù)見(jiàn)性,因此,為施工增加了一定風(fēng)險(xiǎn)。 2.2優(yōu)點(diǎn) 定向鉆施工工藝具有三大優(yōu)勢(shì),具體如下:(1)在采用此工藝進(jìn)行施工時(shí),能夠正常使用地面功能,譬如在對(duì)公路與鐵路穿越時(shí),其能夠不妨礙地面交通正常運(yùn)轉(zhuǎn),在對(duì)河流進(jìn)行穿越過(guò)程中,這一工藝能夠?yàn)楹恿鲿惩ㄌ峁┯辛ΡU?,不?huì)對(duì)正常通航與排洪加以阻斷。(2)因此,工藝采用的方式屬于非開挖施工這一范疇,其能夠令大量工程土在開挖、運(yùn)輸、堆放方面數(shù)量大幅度較少,對(duì)于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)有著諸多裨益。此外,這一技術(shù)也相應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)埋設(shè)、地面恢復(fù)等成本減少。(3)此技術(shù)施工與其他工藝相比較周

4、期更短、迅速、安全、綜合成本低廉,除此之外,這一施工工藝也具備極為顯著的社會(huì)效益,其能夠在某些無(wú)法施工開挖或不允許開挖的場(chǎng)合中在地面下方實(shí)施穿越。 3定向鉆施工工藝在輸氣管道工程中的應(yīng)用實(shí)踐 3.1工程概況 本文所為例的海南省環(huán)島管網(wǎng)文昌-瓊海-三亞輸氣管道萬(wàn)泉河定向鉆穿越,屬于河流大型穿越。經(jīng)勘查,穿越場(chǎng)地位于海南省瓊海市嘉積鎮(zhèn)、中原鎮(zhèn)交界處,大甲坡村附近,地區(qū)等級(jí)為四級(jí)。穿越處管道設(shè)計(jì)壓力為7MPa,管徑為D610mm,穿越段壁厚為12.5mm,一般段壁厚為12.5mm,材質(zhì)L450M。穿越處管道走向近東西,管道與萬(wàn)泉河交角約為69。定向鉆穿

5、越段管道水平長(zhǎng)度1598.00m,實(shí)長(zhǎng)1602.00m。定向鉆管底設(shè)計(jì)標(biāo)高約為-27.30m,管頂距離萬(wàn)泉河底部最深處約為20.1m,采用定向鉆的方式穿越。穿越場(chǎng)地地貌為河谷及河流沖洪積平原,穿越河段較順直,水面寬度約為365m,水深約8m。河流東北岸為河漫灘,地形較為平坦,西南岸為河流侵蝕岸,設(shè)有人工護(hù)坡,地形略有起伏,地表主要為農(nóng)田、房屋。 3.2應(yīng)用實(shí)踐 經(jīng)過(guò)復(fù)測(cè)后,得出入土點(diǎn)場(chǎng)地較為平整,隨后,使用推土機(jī)將約30厘米的表層耕植土進(jìn)行剝離堆積。爾后,將施工所需各類設(shè)備安置于場(chǎng)地中,在確認(rèn)所需設(shè)備全部放置于現(xiàn)場(chǎng)后,便開始展開系統(tǒng)安裝工作,依照不在空中布置線路

6、這一原則,將全部電纜線埋設(shè)至底下,全部所需水管線路應(yīng)不在行車路線內(nèi)布置。在安裝系統(tǒng)工作完成并確認(rèn)準(zhǔn)確無(wú)誤后,開始調(diào)式系統(tǒng)運(yùn)作,同時(shí),在進(jìn)行開鉆施工工作開始前對(duì)鉆桿、無(wú)磁鉆鋌、擴(kuò)孔器、牙輪、卸扣、萬(wàn)向節(jié)等現(xiàn)場(chǎng)所需設(shè)備質(zhì)量謹(jǐn)慎檢查,對(duì)絲扣展開清洗工作與無(wú)損傷檢查工作,為保障其內(nèi)部無(wú)損傷打下基礎(chǔ),除此之外,還需對(duì)擴(kuò)孔器與牙輪之間是否穩(wěn)定連接進(jìn)行檢查與鉆頭水眼是否需要更換直徑等。在進(jìn)行擴(kuò)孔工作與回拖工作前,還需對(duì)擴(kuò)孔器水眼是否通暢進(jìn)行檢查,以及卸扣是否發(fā)生變形、鎖銷是否完好、萬(wàn)向節(jié)絲扣是否足夠潤(rùn)滑等工作,最后,對(duì)鉆桿嚴(yán)謹(jǐn)選擇。 3.3成果分析 萬(wàn)泉河穿越是整個(gè)海南管網(wǎng)中

7、管徑最大、穿越距離最長(zhǎng)的定向鉆穿越,有幾個(gè)“海南管網(wǎng)之最”。通過(guò)定向鉆施工工藝,此工程于2019年4月28日開鉆,8月27日一次回拖成功,比原定計(jì)劃提前了整整1個(gè)月時(shí)間。(1)針對(duì)復(fù)雜地層的技術(shù)方案:①軟巖地層解決方案:這一類型地層破碎程度通常較為嚴(yán)重,其具備較高風(fēng)華程度與角度間隙,同時(shí),其巖石當(dāng)中含有較多粘與粉,部分地層甚至自身也不具備較強(qiáng)承載能力。在此類巖層當(dāng)中實(shí)施鉆進(jìn),便會(huì)因鉆具自身重量導(dǎo)致曲線在鉆進(jìn)過(guò)程中開始逐漸朝向下方開始彎曲,最后脫離原定設(shè)計(jì)曲線,而針對(duì)這一情況具體解決方法如下:使用較小直徑鉆頭,將馬達(dá)工具面角朝向上方,向上方快速頂進(jìn);采用彎度較大的泥漿馬達(dá),快速向上頂進(jìn);若上述兩

8、種方案對(duì)此問(wèn)題皆無(wú)法解決時(shí),便應(yīng)在此地層中快速鉆進(jìn),令曲線能夠最大限度接近設(shè)計(jì)曲線,在完全穿越地層后,開始對(duì)角度進(jìn)行調(diào)整。除此之外,也可在鉆入此地層時(shí),調(diào)高鉆進(jìn)曲線,從而減少對(duì)沖在此地層當(dāng)中下降角度。②軟硬交互地層解決方案:根據(jù)軟硬地層的交互情況,與巖層自身具備巖性,在最大程度接近原設(shè)定曲線這一原則之下,可通過(guò)一下方法,在此地層達(dá)到10MPa這一范圍抗壓強(qiáng)度之上時(shí),可考慮在此地層當(dāng)中進(jìn)行鉆進(jìn)工作,而若此地層不具備較強(qiáng)抗壓能力,則應(yīng)最大限度在硬巖層中開展鉆進(jìn)工作。(2)采用精準(zhǔn)的導(dǎo)向技術(shù):①采取實(shí)際測(cè)量和理論計(jì)算兩種方法準(zhǔn)確確定穿越中心線的磁方位角;②鉆機(jī)精確就位;③采用人工磁場(chǎng)、磁靶;④加強(qiáng)操

9、作人員培訓(xùn)。導(dǎo)向孔根據(jù)設(shè)計(jì)曲線鉆進(jìn),曲線半徑由公式計(jì)算,并與之相比較,選取較大值。施工過(guò)程中,謹(jǐn)慎處理控向數(shù)據(jù)。并適當(dāng)控制鉆進(jìn)速度,保證導(dǎo)向孔光滑。防止定向鉆孔時(shí)導(dǎo)向孔與設(shè)計(jì)穿越曲線偏移的措施:(1)保證鉆機(jī)就位方位與設(shè)計(jì)管線中心線重合的措施;(2)外部磁場(chǎng)對(duì)方位角的影響及控制措施;(3)采用人工磁場(chǎng)與地磁場(chǎng)相互結(jié)合進(jìn)行鉆孔控向消除偏移;(4)在穿越不同地層時(shí)預(yù)防偏移的措施。在開展穿越工作過(guò)程中,不同地層中的巖性也存在一定差異,即便是同一處地層也會(huì)存有軟硬差異化,而這一情況則必定會(huì)對(duì)鉆孔傾角極其方向角度造成影響。針對(duì)這一情況,每次調(diào)整過(guò)程中,調(diào)整角度不應(yīng)過(guò)大,并將其范圍控制在0.1前后,同時(shí),

10、對(duì)不同鉆桿進(jìn)行多次調(diào)整,從而最快獲得所需傾角以及角度方位,這一方式也能夠有效防治導(dǎo)向孔軌跡與穿越曲線發(fā)生偏離軌跡這一情況發(fā)生。(5)控制人為因素造成導(dǎo)向孔軌跡與設(shè)計(jì)穿越曲線偏差的措施。(6)確保出土點(diǎn)誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)的措施。(7)針對(duì)不同地層的泥漿方案。鉆井液是水平定向鉆進(jìn)的“血液”,其具有較高地位,而鉆井液能否與地層情況相匹配,對(duì)于鉆進(jìn)是否成功有著最為直接的影響。根據(jù)先前施工經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)材料來(lái)看,在長(zhǎng)距離巖石中實(shí)施鉆進(jìn)施工工作可通過(guò)下述幾方面中進(jìn)行實(shí)施,具體內(nèi)容如下:①在粒徑通常小于2毫米的砂巖層鉆進(jìn)過(guò)程當(dāng)中,對(duì)于鉆經(jīng)驗(yàn)攜帶能力高低已經(jīng)不再是主要思考問(wèn)題,在這一時(shí)期,核心問(wèn)題在于鉆具降溫方

11、面,此時(shí)便需根據(jù)實(shí)際情況令鉆井液粘度適宜降低,從而令其流動(dòng)性能夠得到強(qiáng)化,是鉆井液擁有更佳循環(huán)質(zhì)量。②鉆進(jìn)速度快慢在一定程度上會(huì)受到鉆井液中固相含量的影響,在通常情況下,鉆進(jìn)速度會(huì)因固相含量的提高而逐漸下降,因此,需對(duì)固相加以清楚。在通常短距離水平定向鉆施工過(guò)程當(dāng)中,針對(duì)鉆井黏液往往只是使用回收系統(tǒng)進(jìn)行回收,但是,在較長(zhǎng)距離巖石鉆進(jìn)過(guò)程當(dāng)中,鉆井黏液因需要經(jīng)過(guò)較多地層,所以其用量相對(duì)來(lái)講較大,因此,考慮到成本這一問(wèn)題,可通過(guò)增加離心機(jī)除固相這一設(shè)備,這一設(shè)備能夠令鉆井液中含有固相成分最大限度去除,從而令鉆速能夠有效提升,同時(shí),提高鉆井液自身攜帶能力。 4結(jié)語(yǔ) 萬(wàn)

12、泉河定向鉆穿越工程施工難度較大,長(zhǎng)度較長(zhǎng),本次工程通過(guò)定向鉆施工工藝使工期提前30天完成,為穿越工程提供了全新思路。然而,每處定向鉆技術(shù)卻有著費(fèi)用成本較高這一缺陷,通常用于無(wú)法使用正常施工技術(shù)進(jìn)行開挖的地段,萬(wàn)泉河工程拓寬了這一工藝的應(yīng)用范圍?,F(xiàn)階段,管網(wǎng)穿越雖在人力物力資源上消耗較大,但對(duì)各項(xiàng)施工費(fèi)用進(jìn)行綜合比對(duì),以萬(wàn)泉河為例的部分地段通過(guò)定向鉆工藝對(duì)管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深埋則將具備一定的優(yōu)勢(shì),為解決今后類似問(wèn)題提供一定的參考依據(jù)。 參考文獻(xiàn): [1]楊磊.水平定向鉆技術(shù)在供水管道穿越工程中的應(yīng)用[J].水科學(xué)與工程技術(shù),2019(3):58-60. [2]陳士凱.淺析管道水平定向鉆進(jìn)施工工藝的控制[J].建設(shè)監(jiān)理,2017(5):60-62. [3]劉樹利,李凱,王書寧.定向鉆工藝管道穿沁施工關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)選控[J].人民黃河,2018,40(7):124-128.

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