试论石油天然气管道定向钻工程施工质量控制

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摘 要： 水平定向管道穿越工程，能够适用于河流、铁路、公路等环境中，保证复杂建设环境下管道铺设工程的有效推进。在定向钻实际建设工程中，由于石油天然气管道大部分处于地下环境中，质量要求较高，因此，施工队伍应加强工程全过程的质量监管，做好技术规范，在依照设计规划逐步落实建设目标的基础上，强化对工程风险因素的控制，全面提升管道定向钻建设施工的整体质效。

关键词： 石油天然气;管道;定向钻;施工质量;控制

【中图分类号】TE973     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.095

1 水平定向钻穿越工程单位工程划分

水平定向钻穿越工程为一个独立的单位工程，包含成孔与回拖工程、管道安装工程、附属（辅助）工程3个分部工程。其中成孔与回拖分部工程由导向孔钻进、扩孔和管道回拖3个分项工程组成;管道安装分部工程由组对焊接、管道测径及试压、管道防腐补口（补伤）、防腐层防护和阴极保护组成5个分项工程组成;附属（辅助）分部工程由地层处理、管道连头、三桩埋设、地貌恢复4个分项工程组成。

2 管道定向钻建设工程的主要施工流程

2.1 定向钻施工

（1）设计规划。如果定向钻管道需要穿越的环境较为复杂，如河流、湖泊等地点，需要对管道埋深进行合理设计，通常埋深距离需要在冲刷线2.5m后的位置。管道顶端到河床底部长度应控制在管道直径10～15倍之间，一般在6m以上。管道需要穿越公路或铁路时，设计人员应根据不同的地质情况，选择合适的穿越位置，只有选择合适的穿越位置和穿越地层，才能确保穿越的成功。（2）测量放线。测量放线是管道钻进工程的重要质量控制环节，在对控制桩、钻进位置、角度、曲线等进行确定时，不仅要参照工程的平面设计图，对测量数据进行统计、计算、分析，还应通过现场勘查，确定穿越中心线、入土与出土点的具体位置，为钻机的安装、管线线路、管段预制及泥浆池等方面的设定提供有效参考。（3）定向钻工程。定向钻管道的钻进角度通常控制在8～20°范围内，出土角度通常在4～12°之间，具体的角度确定应以工程实际为准。定向钻曲率半径应控制在1200-1500倍管外径参数范围内。在管道入土点和出土点位置外侧，直管段应预留10m以上，同时，不同的管道类型和地质条件下的泥浆配方是不一样的，因此，需要在施工阶段，依照工程实况，对泥浆密度、比例与粘度等进行调整。

2.2 预制技术

定向钻穿越技术首先要在设计路线上进行导向孔安装，再通过对导向孔的扩展，逐步进行管道铺设工作。这其中需要注意的是钢管预制技术，在管道预制品施工前要对预制品进行全方位的检查工作，避免出现损坏、破裂等质量问题，同时还要通过密封测试和压力测试确保其安全可靠。为了防止意外事故的发生，在施工前还要对接头处进行防腐、防漏处理。个别地方因场地等因素的影响，就需要将多个管道进行连接铺设，这时就必须对管道预设技术要求更加严格。在钻导向孔时，管道穿越的工艺流程直接决定着管道路线的整体布局，同时决定着工程的质量。所以，在定向钻孔施工前，根据前期的准备工作，对不同的地质情况要选择对应的地下泥浆电机、施工钻头等设备和工具。在钻孔过程中，为了保证管道能够顺利精准地穿越，一定要时刻严格监控钻孔的走向以及钻孔的大小是否符合规范要求，若出现异常应及时修改更正。

2.3 管道的安装

在最后一级扩孔施工前，穿越段管道组对、管道焊接和第三方检测等预制工作应完成，管道的预制、补伤补口等施工质量应符合设计和标准规范要求。管道施焊前应具备焊接工艺指导书，对焊接工艺进行评定，形成焊接工艺评定报告，并依据评定合格的报告编写工艺规程，作业人员必须持有符合要求的焊接资格证书。对于3PE防腐管，焊接前应在焊缝两端进行保护。焊缝应成型均匀，不允许存在裂纹缺陷，焊缝及热影响区一般不能存在飞溅、未焊透、未熔合和低于母材等缺陷，焊缝余高应高度应不大于2毫米，超过3毫米的余高应进行打磨。全部水平定向钻穿越管段的管道焊接质量必须经超声波检测和射线检测。现场无损检测拍片人员和评片人必须持有相应等级和类别的资格证书，管道的无损检测的合格级别为二级。管道的非裂纹性焊接缺陷可直接进行返修。管道的原焊接工艺与返修工艺存在差异时，需要使用返修工艺规程进行返修;裂纹的长度小于焊缝从长度5%时，可以使用返修焊接工艺规程来处理;裂纹长度大于焊缝总长度5%时必须切除。同一条焊缝缺陷的返修不能超2次，根焊缺陷只可以返修一次。大中型定向钻穿越管段应单独进行试压，小型定向钻穿越管段可与所在线路段合并试压。水平定向钻穿越工程的管道试压分为强度试验和严密性试验两部分。清管、测径和压力试验应在管道回拖前进行，二次测径和严密性试验应在管道回拖后进行。穿越管段的强度试验压力值应大于1.5倍的设计压力，稳压时间超过4小时;试压过程中任意一点的环向应力，不应大于管道规定最小屈服强度的90%。严密性试验压力值不应小于设计内压力大小，回拖前的第一次严密性试验稳压应超过24个小时;回拖后进行的第二次严密性试验，稳压时间应不少于4个小时。

3 水平定向钻穿越工程质量控制措施

3.1 完善质量监管

一方面，施工单位需完善自身质量管理体系，采取全面、全过程质量管理，建立起完善的质量体系控制施工中各工序，确保按照质量标准严格开展施工和检验活动，在一道工序检验不合格的情况下，是不可开始下一道工序施工的。另一方面，要依据规范和标准做好施工技术、质量管理，落实岗位責任、加强考核。管理中要抓住重点和关键，比如管道预制焊接、导向孔和扩孔作业等，且需严格加以检查。

3.2 加强人员管理

虽然长输管道定向钻穿越相比传统施工有着较大的优势，但其自身也有着一定的施工难度，复杂的施工工艺对施工人员的管理也有着更高的要求。由于施工过程中会遇到山川河流等不可抗拒的自然因素，施工人员要有一定的吃苦精神。企业对施工人员要加强管理，对施工人员进行专业培训，鼓励员工要有奉献精神，组织好施工单位之间的配合工作，共同克服困难解决问题。防止人为因素影响工程的质量和进程。

4 结论

在科技进步和经济发展下，水平定向钻穿越施工技术将得到进一步完善，在石油天然气管道建设中更多的应用这一技术，当前要不断总结设计和施工经验，促进此技术的推广和应用，使用中采取措施优化施工控制，充分发挥其优势，确保管道穿越工程施工质量和施工效率，能够一次性成功完成。

参考文献

[1] 孔令飞.石油天然气管道水平定向钻穿越工程质量控制研究[J].石化技术，2019，26（8）：263-264.