水平定向钻管道回拖多台吊车同步发送技术

寇建峰，马士锋，李勤财

1.大庆油田工程建设有限公司油建二公司，黑龙江大庆163453

2.中国石油长庆油田分公司第一采油厂，陕西延安 716000

西安市高陵分输压气站至灞河西路输气管道工程B标段的管道设计规格为D914 mm×20.6 mm，压力6.3 MPa，沿G310国道中心绿化带纵向敷设，全长为4275 m。G310国道为双向三车道，中间为2.0 m绿化隔离带，道路交通流量大，沿线有多处交叉路口通往各区、镇（乡）、村，过往车次较多，车速较高，夜间大型载重车流量较大，交通状况较为复杂，经过充分安全评估和专家论证后，决定全段采用水平定向钻施工。为降低施工成本，采用大钻机、长跨距，增加管道埋深，减少管道连头，采用吊车同步发送技术，成功完成了管道回拖。

1 现场布置

穿越段管道全长4275m，采取分段施工，见图1。

图1 管道分段布置示意

按照现场实际情况，将该段管道分成5段，使用5台钻机同时钻孔，吊车依次配合完成回拖，最大回拖长度为900 m。

2 施工准备

（1）施工时钻机作业坑采用全封闭式围挡，预制段管道采用开放式围挡。预制段管道紧靠中间绿化带，沿道路弹性敷设，管道全部采用龙门支架垫起，间隔3 m。回拖管道沿路敷设见图2。

图2 回拖管道沿路敷设

（2）管道回拖需要占用道路宽度12 m，G310国道车流量大，为保证施工期间道路通行，需要制订可靠的交通导行方案，按照一级公路标准设置有警戒区、缓冲区、上游过渡区、施工区、下游过渡区、解除区。

（3）回拖前对钻机进行检查、维护，确保系统工作状况、输出参数处于良好技术状态；检查切割刀、扩孔器的水嘴、喷孔，确保通畅，旋转接头内应注满油，旋转良好；对钻杆、动力头保护短节、扩孔器、U型环、旋转接头、拖拉头进行超声波检测，检测合格方可以使用[1]。

（4）检查吊、卡、索具安全完好，吊车支腿满伸、支撑稳固。

（5）管道回拖前撤掉临时管墩，在管道底部设置土袋管墩，土袋高15～20 cm，间距12 m。使用15 kV环形电火花检漏仪，全面检查防腐层，如有损伤及时修补。

（6）在管道入洞点向后35m进行放坡，坡后5m处用土袋搭设“猫背”，“猫背”底宽为2 m，高约1.5 m，顶部按照管道预定的弹性变形起拱，保证管道入洞前均匀受力。

（7）所有参与吊装及指挥人员配备对讲机1部，统一对讲机频率，保持通讯通畅，钻机操作手和总指挥对讲机单独配对，保证指挥信号唯一，防止信息误传。

3 吊车就位

3.1 管道质量

式中：W为管道质量，t；δ为壁厚，mm，取20.6；D为外径，mm，取914；L为长度，m，取900。

代入上述数值，得W=408.5（t）。

3.2 吊车选择

为不影响正常交通，吊车采用侧方作业，按25 t吊车计算所需台数，已知吊车基臂长10.4 m，最大工作幅度半径定为6 m（为保证安全实际工作幅度半径定为4.5 m），按侧方作业起重性能表查出最大起质量为15.7 t，所需25 t吊车数量n=408.5 t/15.7 t=27台。由于钻机拉力及水平弹力影响，前几台吊车受力复杂，为保证施工安全，前7台采用75 t吊车。

3.3 吊车布置

吊车布置距管道6 m，第一台吊车距入土点36 m，前7台75 t吊车间距24 m；后20台25 t吊车间距36 m，最后一台吊车距管端8 m。吊车布置示意见图3，吊车布置现场见图4。

图3 吊车布置示意

图4 吊车现场布置

吊车采用基臂起吊，工作幅度半径为4.5 m。75 t吊车全部使用40 t尼龙吊带，25 t吊车全部使用20 t尼龙吊带。吊车排列整齐，每台吊车设监护人员1名。

4 管道回拖

4.1 连接管道与锁具

回拖前将管道端部制作成锥形，并与钻具连接。钻具组合为：Φ83钻杆+1250 mm桶式扩孔器+万向节+U形环+拖拉头，管道与钻具连接方式见图5。

图5 管道与钻具连接方式

4.2 试吊

管道与钻具连接好后进行试吊，试吊过程中保证全线吊车起吊高度和摆臂角度统一，试吊高度为500 mm。根据管道吊离地面的高度和管道的弹性变形来判断吊车的受力情况，保持管道处于水平状态，使吊车受力均匀。起吊后调整管道土袋支墩的位置，以免吊带压在支墩上妨碍吊带位置调节。

4.3 起吊

试吊成功后进行正式起吊。全线吊车同时吊起，最前面的3台吊车将管道吊到猫背上，让牵引头朝向洞口的方向。为保证管道能够正常入洞，可在发送沟前端用挖沟机辅助，减小管道的回拖阻力。

4.4 回拖

现场总指挥发出信号后，吊车配合钻机开始回拖，管道发生位移的同时吊车配合管道摆臂，保持被吊管道水平移动（吊带移动的距离等于一根钻杆的长度9 m）。回拖完成一根钻杆后，根据指挥人员的信号，吊车停止摆臂，统一落绳，将管道放置在临时支墩上，为下一次发送作准备。同时，钻机装卸钻杆准备下一次回拖。

吊车每次摆臂幅度9 m，其中前4.5 m动作要领“摆臂、扬杆、落绳”，后4.5 m动作要领是“摆臂、趴杆、收绳”，摆臂时及时调整吊臂角度和吊绳长度，保证吊装管道整体向前平移。回拖过程中注意保证吊车以统一角度、统一摆臂、落绳，同步作业。任何环节一旦出现问题，钻机和吊车要确保同步启停，动作协调一致。

钻机在回拖过程中要始终保持相对稳定的拉力、扭矩，做到不急停、不急减速。回拖速度控制在0.6～0.9 m/min，同时密切关注拖拉力、扭矩、泥浆压力的变化情况，泥浆流量控制在80～120 m3/h，回拖产生的泥浆及时外运，防止冒浆[2]。

沿线人员要及时移除管墩，同时对防腐层进行电火花检查。管道出土后，听从指挥人员指挥，卸掉所有钻具，回拖结束，就位图见图6。

图6 就位

5 注意事项

（1）起重吊装作业设专人指挥，旗语、信号清晰明确，做到吊车和钻机的同步配合作业。

（2）回拖时应连续作业，为防钻孔塌方造成卡钻，需及时处理异常情况。

（3）控制回拖速度和回拖时的泥浆压力，防止道路鼓包、冒浆。加强对穿越沿线的巡视，发现有冒浆的地方，立即采取措施，及时收集泥浆，清理路面，防止交通堵塞[3]。

6 结束语

在2017年施工的西安市城市天然气保障供应工程——西安市第二气源工程施工B标段，其G310国道定向钻穿越施工中运用多台吊车同步发送技术成功完成5处定向钻管道回拖，取得了良好的安全效益、经济效益和社会效益。