大口径管道定向钻穿越工艺与施工流程优化

李远哲

摘 要：水平定向钻穿越施工技术是当前管道工程、河流工程和铁路工程等施工中穿越障碍物的一种施工技术。其施工对地面环境的影响也非常小，施工速度非常快，所以，在穿越障碍物的各种工程施工中被广泛应用。近年，水平定向钻穿越施工技术被广泛应用到大口径管道工程施工中，它将传统定向钻井技术与公路打孔技术有效结合起来，在石油管道、燃气管道等施工中得到了应用。本文主要分析了大口径管道水平定向钻穿越施工技术的特点、应用等相关内容。

关键词：水平定向钻穿越；大口径管道；施工技术；现场质量管理

随着管道工程施工规模的扩大，大口径管道施工逐渐增多，大口径管道水平定向钻穿越施工也逐渐发展起来，在其施工过程中，对施工场地条件、大口径管道的材质、钻孔器具等都有较高的要求。为了保证施工的顺利进行和施工质量，需要加大对各方面的监督和控制力度。简要探讨了大口径管道水平定向钻穿越施工技术，以期为今后相关工作提供参考和借鉴。

1 技术概况

水平定向钻穿越施工技术是当前管道工程、河流工程和铁路工程等施工中穿越障碍物的一种施工技术。水平定向钻穿越施工技术对施工条件的要求不高，而且其施工对地面环境的影响也非常小，施工速度非常快，所以，在穿越障碍物的各种工程施工中被广泛应用。但是，与其他施工技术相比，水平定向钻穿越施工技术对施工设备、钻具等有较强的依赖性，在穿越施工中的扩孔、管道回拖等工程中存在不可见性，因此，大大增加了施工风险。

2 施工技术

采用大口径管道定向钻穿越施工技术时，在施工前，要先设计好施工钻孔曲线，然后钻机就位，从障碍物的一端入土钻导向孔，从障碍物的另一端出土，出土后拆卸钻头、仪表等，

然后按照所需钻具的需要，选择合适的待铺设的管线直径和要铺设的位置、合适的钻具等实施反向扩孔。综合大口径管道水平定向钻穿越施工工艺流程，可以将大口径管道的定向钻施工分为钻孔、扩孔和管道回拖 3 部分。

2.1 钻孔

在大口径管道水平定向钻穿越施工中，需要按照施工设计方案完成相关的操作施工。在使用定向钻机进行导向孔钻孔前，需要做好施工前的准备工作，详细阅读和分析施工设计图、设计方案，充分考虑大口径管道施工穿越的地理位置条件，仔细阅读和分析施工地区的地质资料，为大口径管道的水平定向钻穿越施工的顺利进行提供保障。为了保证大口径管道钻孔穿越障碍物的顺利进行，必要时可以从施工设计方案中选择 1 个控制桩作为参考，并以此为标准水平定向钻穿越试验，测定需要穿越的长度、出入点的位置和施工场地的布置等。

完成试验后，参考大口径管道施工的设计方案和施工图纸，测量相关的数据，并设计施工中的相关参数，多方面比较水平定向钻穿越施工，从而设计出最佳的穿越障碍物的路线图。在确定施工设计图之后进行实际的导向孔钻孔施工，钻导向孔需要在钻孔导向员的指令下，按照事先预定好的曲线、钻测量等参数钻孔。将探头安装在钻具中，测量钻孔过程中出现的倾角、高程、方位角和横向偏差等，并将这些数据传递到操作员手中，及时控制和调整钻孔中出现的情况。在大口径管道的水平定向钻穿越施工中，需要控制穿越的曲线，在实际的钻孔穿越中，需要根据先前设计好的穿越曲线进行相关的操作，并调整穿越曲线。在穿越施工中，需要根据大口径管道水平定向钻穿越施工的地理条件调整泥浆配比。泥浆配比在一定程度上是依靠配方成分组成的，有效的泥浆配比和配方成分能够减少在钻孔施工中对钻头产生的磨损和其他影响。在钻孔施工中，产生的碎屑会通过泥浆回到泥浆坑中，同时，泥浆对孔壁能起到一定的稳定作用。在导向孔钻孔施工过程中，钻孔操作人员、指挥控制人员需要有效配合才可以完成钻孔穿越工作。两者一个负责了解地质软硬程度，控制和調整钻头的钻进速度，另一个制订、修改和纠正钻孔方案，以保证钻孔工作能够顺利进行。

2.2 扩孔

大口径管道水平定向钻穿越施工的第二个施工环节是分级扩孔，又被称为分级回扩。这就是钻头从钻孔中出来之后，使用扩孔钻具将先前钻的孔扩大，使钻孔达到大口径管道水平定向钻穿越施工的要求。在分级扩孔施工时，需要保证在钻孔时不会出现塌方等情况。分级扩孔是大口径管道水平定向钻穿越施工的中间环节，它在其中发挥着非常重要的作用，其施工需要根据施工场所的环境、地质条件、大口径管道的材质等相关资料进行。 在大口径管道水平定向钻穿越施工中，因为管道的口径大、铺设距离长，所以，扩孔施工需要分级进行。而较多的分级扩孔级数会增加扩孔中产生的扭矩，同时，还会受到其他方面因素的影响，因此，为了保证分级扩孔的顺利进行和扩孔的质量，需要加大对这些方面的施工监管力度，具体可分为以下 2 点：①完成导向孔的钻孔之后，在逐级扩孔施工时，根据不同的地层需求选择不同类型的扩孔器。②在分级扩孔中，前几级的扩孔施工使用盘式扩孔器进行切屑式的扩孔施工，后几级的扩孔施工和清孔使用锥桶式扩孔器进行钻孔的挤扩。扩孔钻具组合的有效使用可以降低扩孔中产生的扭力，进而顺利完成扩孔工作。

2.3 管道回拖

在大口径管道水平定向钻穿越施工中，管道回拖是最后一个施工工序。在管道回拖的过程中，主要使用回拖钻具将成品管道回拖到已经完成扩孔施工的孔洞中，这样整个大口径管道水平定向钻穿越施工则完成了。在大口径管道回拖的过程中，成品管道、旋转接头、扩孔器需要相互连接，在钻杆回拖拉力的作用下使管道就位。管道回拖工序是整个大口径管道施工中的最后一道施工工序，同时，这也是施工中的重点，因此，在管道回拖的过程中，要尽量减小回拖产生的阻力。

3 施工质量要求

施工现场质量管理上，应该在施工的各个阶段上进行控制，按照施工规范要求进行施工，完善每道工序的交接，通过质量检验标准和手段来检测施工质量要求，以及完备的施工现场的质量管理体系。第一，工程项目采用的原材料及构配件在进场时要向监理工程师报验，必须要有产品合格证及产品技术说明书，若有理化试验报告还相应的试验证明。第二，各施工阶段工序完成后必须要自己先进行检查，符合合格标准后填报验单，向监理部门进行报检，否则，不准进入下道工序施工。第三，相关专业在工种交接时，要质检员进行交接检验，并形成备查记录。

4 结束语

总而言之，近几年，在城市发展和建设的过程中，燃气管道、供暖管道等施工规模不断扩大，大口径管道的应用越来越广泛，水平定向钻穿越施工技术在大口径管道施工中的应用频率也逐渐加大。为了更好地在大口径管道施工中应用水平定向钻穿越施工技术，本文主要分析和研究了大口径管道水平定向钻穿越施工技术的相关内容，为日后相关工作提供参考。

参考文献：

[1]述长输油气管道水平定向钻穿越施工技术[J]. 沈吉波. 信息化建设. 2016（03）

[2]浅谈长输管道施工中的质量管理[J]. 张保军. 石化技术. 2015（11）

[3]长输管道定向钻穿越施工技术的应用研究[J]. 吕洪岩，杜剑，蔡超.黑龙江科技信息. 2015（32）