探讨某工程定向钻穿越河流施工事故及处理

何 丹

(陕西化建工程有限责任公司，陕西 杨凌 712100)

水平定向钻穿越技术在我国除了非开挖管线领域，在石油、地矿等方面也都有一定的应用，在穿越湖泊河流、铁路公路等过程中发挥着重要影响。目前，此技术在我国也有了一定的发展，已经能够制造出小型钻机，且正朝着复杂化的方向发展，本文主要对其在穿越河流方面做了分析。

一 水平定向钻穿越技术

水平定向钻穿越技术能带来高效益，但同时又具有高风险，其优点在于:

(1)有较强的适应性。在穿越河流时，此技术能够适应于各个地区的不同水域，对水文地质的要求较低，不受汛期影响，也不必对水速或水深等因素做考虑。

(2)精度高。在铺设管道时，能将偏差减到最低，保证极高的准确度。一般而言，在穿越过程中，入土点的误差几乎为零，出土点的误差不好把握，纵向可控制在1%之内，横向可控制在5‰以内。

(3)在实际过程中，会出现各种状况，比如河床遭到严重的冲刷，呈现下切的趋势;或者因为水流速度过快，加大了节流难度，在此状况下采用水平定向钻穿越技术，能够保证管道被深埋在稳定层以下。

(4)另外，因为此技术作用的工作多在地面以下进行，对地表的周围环境影响很小。

除上述优点外，水平定向钻穿越技术也存在很多不足之处，如具有高风险，所需的相关设备价格过高;不同的地质条件会给其造成不同程度的困难，如在硬岩地层，或者碎石土类地层中，施工难度相当大;再有就是工作结束后如何对泥浆进行处理。

传统的开挖技术固然难以满足当今的高技术高精度的需求，但由于水平定向钻穿越技术比较复杂，在施工过程中也存在着一系列难题，首先是工作量大，工程项目不同，所处的地区、面临的条件也各异，及时是同一个工程，也要穿越多个地质层面。必须提前做好调查，对其做好充足的了解，以提高其一次钻越成功的几率;就目前状况而言，至少还没有一种比较完善的施工方案，能满足多个钻越工程的要求，而且该技术虽有了很大发展，但在整个行业内还没有一个较为统一的标准;对于较复杂或者不均匀的地层，在施工中困难很大，而在一些碎石类、流沙类或硬岩类的地层中也存在着较高风险。

二 常见事故及其处理

假设有一项石油管道工程，总厂150km，设计的压力为高压管，直缝埋弧钢管，管径大约Φ500m ～Φ1000mm。工程现场在一郊区，自施工压来以来，一切都表较好。

1.钻具断裂的事故

(1)现场描述。由于受到现场的各种因素的影响，或因为地质地层条件过于复杂，对机械设备的维护保养有所忽视，泥浆使用的不够完善，工作人员的技术不够专业或因设计缺乏精确度而致使出现误差，这些原因都有可能引发事故。而在实际施工中，由于要考虑多方面的原因，所以很难简单地确定为某一个原因。以京淮运河为例。在对其穿越的工程中，施工长度为1.3km，途中要经过三条道路，一条河流。

(2)地层勘测。经仔细勘测，得出报告结果:有上下两层，上层黏土6m，杂填土1.5m。下层是粉砂、粉质粘土以及流质砂层。穿越的大部分面积都在流质砂层，该地层标高20m，承受力140KN，含水量较多，给成孔工作带来了一定的难度。

(3)故障发生。在此工程开始施工后不久，正在钻钻杆时，机具出现故障，还伴随着一声巨响。与此同时，仪表显示的数据也发生了变化，扭矩突然降到了2000kn 以下，顶力则急剧上升，高达5000KN。经现场仔细检查，最终确定为钻杆断裂。

(4)事故地点调查。在施工之前，已对每一个钻具都进行认真的检查，所以导致钻杆破裂的原因很有可能就是导向钻头在复杂的地层中受力不均。经过仔细计算，最终确定故障出现在离入土点200m 的地方，深度约为10m。

(5)处理措施。结合现场具体的情况和故障的危害程度，配以成本预算综合考虑，采取科学有效的方法。可通过对上部进行开挖，下部倒挂井施工的途径确定断点具体所在位置，使用焊接方法，将断裂的钻杆重新连接，抽出断裂的钻具，进行更换，一切完好后，工作依旧。

2.定向钻穿越

(1)现场概况。在该技术施工过程中，导航施工是一个相当重要的环节，在实际中也最容易出现各种问题。在穿越通扬河段时，途径两条道路，一条河流。管线入土的地方高20m，路宽17m;出土点路高22m，路宽18m。河床最低点为大约7m，河面宽500m;

(2)事故发生。当导航钻进到130m 时遇到阻力，不能继续做钻探工作，此处标高为10m。对钻进的角度进行调整，不论是抬高3m 还是低于3m，都会出现类似的情况。对入土点的轴线位置进行一定的调整，将其平移2m，在钻进到150m 处再次遇阻。最后经过一系列协商，重选钻孔的位置，将轴线平移了40m，再次钻进，出现同类状况。

(3)事故处理。要想继续完成定向钻穿越工作，必须引进岩石钻机，但其速度慢，很有可能拖延周期，使工程不能按时完成，而且需要大量的成本，相关的施工风险也较高。经专家仔细商榷，最终决定采用大开挖穿越方法，很快就得以实现。

3.管道安装

(1)工程概况。在钻越河流施工中，管道的安装工作尤为关键，直接决定着施工质量的好坏。该段地质节构负责，有大量的素填土、粉质粘土、粉砂、粘土混砾砂等。含水量大，常出现敢用现象

(2)故障发生。因为管材料较长，而现场条件具有很大的限制，难以完成一次性焊接。且管材料和安装轴不在一条直线，出土点的实际距离与设计不符，出土的角度偏大。

(3)原因分析。穿越的距离较长，所以要经过好几次焊接才能完成，而流砂层的水多，将泥浆稀释以后，就形不成孔顶的弧度了。以致于回拖中所受的阻力越来越大，极有可能是塌孔或清理不净引起的。

(4)故障处理。经计算，遇阻的位置就是穿越抬头段点，此处为60 ×200m 的池塘，深约5m，管道在此深25m，根据讨论得出的结果使用先开挖15m 后下10m 的沉井方法，通过设备探测管道回拖端部，将遇阻管道取出，并清空剩余管道，再进行焊接工作，整个钻穿越工程结束。

三 结束语

定向钻穿越技术凭借其高精度、强适应性等多种特点带来的效益很高，同时风险也很大，在施工过程中，受地质等各种因素影响，往往会出现故障，工作人员必须准确找出原因，通过科学合理有效的途径及时解决问题，并总结经验，以保证工程安全高效地进行。