朱梅 劉文亮（中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司華北分公司）

一、項(xiàng)目概況和工程背景

1.定向鉆同孔穿越的原因

（1）導(dǎo)向孔和光纜孔兩孔互為備孔，當(dāng)一個(gè)孔成功出土?xí)r，由于溶洞及其他地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)原因，有可能發(fā)生再次成孔失敗的情況。為避免定向鉆穿越工程導(dǎo)向孔鉆進(jìn)過(guò)程中遭遇未探明的溶洞，致使導(dǎo)向孔曲線(xiàn)發(fā)生較大變化無(wú)法滿(mǎn)足管道回拖的要求，造成重新打?qū)蚩椎那闆r發(fā)生，因此采用同孔回拖的方式可以有效的降低施工潛在風(fēng)險(xiǎn)；

（2）本工程管道定向鉆穿越工程工期緊、任務(wù)重，為了有效的縮短工期，保證管道工程的如期貫通，故采用同孔回拖的方式進(jìn)行施工；

（3）沿線(xiàn)河流穿越位置地形大多為丘陵，光纜管定向鉆場(chǎng)地受限。

1.2 定向鉆同孔穿越的設(shè)計(jì)理念

定向鉆雙管同孔回拖有兩種設(shè)計(jì)理念：一種為雙管全部套入一根套管中進(jìn)行回拖；另外一種為雙管無(wú)束縛回拖方式，即兩個(gè)工作管前端套入1根套管，套管后端的工作管處于自由狀態(tài)下回拖。雙管組合穿越管道具有重量大、管徑大等特點(diǎn)，因此，對(duì)工藝的要求更高，要求減少回拖過(guò)程中的摩擦阻力，采用高質(zhì)量的泥漿等方法。

二、同孔穿越回拖施工方案

1.施工準(zhǔn)備工作各工序

（1）放線(xiàn)

根據(jù)施工圖紙放出鉆機(jī)場(chǎng)地控制線(xiàn)及設(shè)備擺放位置線(xiàn)，確保鉆機(jī)中心線(xiàn)與入土點(diǎn)、出土點(diǎn)成一條直線(xiàn)。施工測(cè)量放線(xiàn)工作要嚴(yán)格遵守測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，使用經(jīng)過(guò)校驗(yàn)的G PS、全站儀等設(shè)備，并及時(shí)收集、整理測(cè)量放線(xiàn)記錄和有關(guān)穿越測(cè)量資料，妥善保管。

（2）鉆機(jī)作業(yè)場(chǎng)地

入土側(cè)場(chǎng)地內(nèi)要擺放鉆機(jī)及配套設(shè)備、泥漿罐、泥漿泵等，平整入土側(cè)場(chǎng)地，總占地面積為：60×60=3600 m2，其中泥漿池占地面積共為：30×30=900 m2。

出土點(diǎn)場(chǎng)地要擺放鉆桿及泥漿設(shè)備等，總場(chǎng)地占地面積為：50×44=2200 m2，其中泥漿坑占地面積為20×20=400 m2。

出入土點(diǎn)兩側(cè)各挖砌深度為2 m的1個(gè)泥漿池。泥漿池內(nèi)鋪塑料花格雨布兩層，在池子周?chē)薹忾]式梯形護(hù)堤并夯實(shí)，護(hù)堤高1m，防止泥漿外泄。

（3）泥漿配制

由于穿越經(jīng)過(guò)地層主要是石灰?guī)r層，穿越對(duì)泥漿性能的要求高，為克服對(duì)付這種不利因素，建議將采取以下措施：

a.水源采取抽取河水，用水泵輸送至水罐內(nèi)，在水罐中沉淀、過(guò)濾后配漿。

b.按照實(shí)驗(yàn)室確定好的泥漿配比用一級(jí)膨潤(rùn)土加上泥漿添加劑，配出高效護(hù)壁、潤(rùn)滑等殊性的泥漿，提高回拖成功率。

c.為了確保泥漿的性能，使膨潤(rùn)土有足夠的水化時(shí)間，使用兩套泥漿儲(chǔ)存罐和泥漿快速水化裝置。

d.泥漿的回收利用：鉆機(jī)場(chǎng)地和出土點(diǎn)場(chǎng)地各有一個(gè)泥漿收集池，泥漿通過(guò)泥漿池收集，再經(jīng)過(guò)泥漿回收系統(tǒng)回收再使用。

e.保持泥漿性能穩(wěn)定，使泥漿性能穩(wěn)定在75s-80 s。

2.施工過(guò)程各工序

（1）鉆導(dǎo)向孔

導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)是整個(gè)定向鉆施工的關(guān)鍵，硅管套管穿越導(dǎo)向孔完成后直接進(jìn)行回拖。

控向?qū)Υ┰骄燃肮こ坛晒χ陵P(guān)重要，開(kāi)鉆前仔細(xì)分析地質(zhì)資料，確定控向方案，泥漿與司鉆重視每一個(gè)環(huán)節(jié)，認(rèn)真分析各項(xiàng)參數(shù)，互相配合鉆出符合要求的導(dǎo)向孔，鉆導(dǎo)向孔要隨時(shí)對(duì)照地質(zhì)資料及儀表參數(shù)分析成孔情況，達(dá)到出土準(zhǔn)確，成孔良好。

（2）擴(kuò)孔

由于是輸氣管道與光纜套管同孔穿越，為保證輸氣管道外防腐不被損壞，關(guān)鍵因素在于擴(kuò)孔直徑足夠大，擴(kuò)孔直徑必須大于兩管外徑之和的1.5倍，使孔有足夠的空間容納兩條管道，防止管道發(fā)生相互擠壓，摩擦損壞防腐層。巖石穿越防腐層的損壞很大部分來(lái)源于管道與凸凹不平的孔壁同和軟硬交接處臺(tái)階的摩擦。針對(duì)這種情況，最后一道修孔工序至關(guān)重要，通過(guò)修孔可以有效的清除掉孔壁的凹凸不平部分和軟硬交接處的臺(tái)階，使孔順直平滑以盡可能的保護(hù)管線(xiàn)防腐完好無(wú)損。

（3）管線(xiàn)回拖

由于是同孔回拖，為防止光纜套管焊口處凸起的焊口損壞輸氣管道防腐層，建議采取光纜套管焊口處補(bǔ)口的方案，使用熱收縮帶隔離焊口與輸氣管道防腐層的接觸，可以有效的防止光纜套管焊口凸起在與輸氣管道的接觸摩擦?xí)r損壞輸氣管道防腐層。

為防止光纜套管在回拖過(guò)程中發(fā)生自轉(zhuǎn)纏繞在輸氣管道上，采取輸氣管道與光纜套管分別單獨(dú)安裝萬(wàn)向節(jié)的方案，使光纜套管在有旋轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)可以沿自身軸線(xiàn)自轉(zhuǎn)，而不會(huì)纏繞到輸氣管線(xiàn)上。

為保證回拖的順利和防腐層不受破壞，將采取以下措施：

a.全部管線(xiàn)均采用滾輪支架發(fā)送，防止管道防腐層損壞。

b.回拖前后，準(zhǔn)備好補(bǔ)口、補(bǔ)傷材料和器具及電火花檢漏儀，安排專(zhuān)人巡視管線(xiàn)，發(fā)現(xiàn)防腐層破損立即進(jìn)行補(bǔ)傷。

3.同孔穿越回拖風(fēng)險(xiǎn)分析和控制

根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，鉆探揭露場(chǎng)區(qū)內(nèi)沉積物主要為第四系沖洪積黏性土、圓礫，下覆石炭系灰?guī)r，地層變化復(fù)雜，局部比較破碎。完成的24個(gè)鉆孔中有溶洞的有8個(gè)，占總數(shù)的33.3%，溶洞大小不等，形狀不規(guī)則，并伴有裂隙。因此施工難度和風(fēng)險(xiǎn)很大。在管道回拖過(guò)程中存在以下風(fēng)險(xiǎn)：

卡鉆

由于溶洞、裂隙等原因在地層出現(xiàn)軟硬交界面時(shí)可能出現(xiàn)擴(kuò)孔臺(tái)階，或由于泥漿質(zhì)量不穩(wěn)定造成巖屑堆積在孔內(nèi)而放生管道回拖遇卡現(xiàn)象.

應(yīng)對(duì)措施：在回拖前做好管道解卡的應(yīng)急措施準(zhǔn)備。一旦發(fā)生管道回拖遇卡的情況，我們將及時(shí)地安裝動(dòng)滑輪組，將其與回拖管道的尾部連接，將管道及時(shí)從孔洞中拽出，重新進(jìn)行修孔和清孔作業(yè)，在鉆孔順直平滑后，并將巖屑清除干凈后在進(jìn)行回拖作業(yè)。

鉆具斷裂

巖溶和裂隙經(jīng)常會(huì)引起擴(kuò)孔扭矩的突然變化，應(yīng)力瞬間集中在鉆具的某一點(diǎn)上從而造成鉆具斷裂，鉆具疲勞是發(fā)生鉆具斷裂的一個(gè)主要原因。

應(yīng)對(duì)措施：在管道回拖前對(duì)參與回拖的鉆具再次進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，確保鉆具完好無(wú)損，回拖一次成功。

三、泥漿質(zhì)量不穩(wěn)定造成穿越失敗

泥漿質(zhì)量的不穩(wěn)定是造成卡鉆、回拖遇卡的最主要原因，為了保證鯉魚(yú)江定向鉆穿越施工的順利進(jìn)行和成功回拖，必須保證泥漿質(zhì)量的穩(wěn)定。

根據(jù)規(guī)范及地層特征，確定整個(gè)工程施工期間泥漿粘度穩(wěn)定保持到75s-80 s，現(xiàn)場(chǎng)用馬氏漏斗測(cè)量，每?jī)尚r(shí)測(cè)一次。配比用一級(jí)膨潤(rùn)土加上環(huán)保型增粘劑及堵漏劑，配出高效護(hù)壁、潤(rùn)滑等特殊性的泥漿。

為了確保泥漿的性能，使膨潤(rùn)土有足夠的水化時(shí)間，配備泥漿快速水化裝置,并在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置蓄漿池，規(guī)格為30 m×15m×2 m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，增加泥漿罐數(shù)量或新增蓄漿池，滿(mǎn)足高質(zhì)量泥漿配比需要。

四、同孔回拖保證管道防腐完好和回拖順利施工的關(guān)鍵點(diǎn)

1.泥漿粘度75s-80 s，并保持穩(wěn)定，以有效攜帶巖屑，保持鉆孔干凈。

2.擴(kuò)孔至管道外徑總和的1.5倍以上，使鉆孔有足夠的空間容納輸氣管道和光纜套管。

3.使用多個(gè)擴(kuò)孔器串聯(lián)修孔，使鉆孔平滑順直，防止回拖遇卡和刮傷輸氣管道防腐層。

4.光纜套管焊口補(bǔ)口，防止焊口刮輸氣管道防腐層。

5.光纜套管分別單獨(dú)安裝萬(wàn)向節(jié)的方案，使光纜套管在有旋轉(zhuǎn)應(yīng)力時(shí)可以沿自身軸線(xiàn)自轉(zhuǎn)，而不會(huì)纏繞到輸氣管線(xiàn)上。

6.全程使用滾輪支架發(fā)送管道，防止損壞防腐層。

雙管同孔穿越是定向鉆施工過(guò)程中的一種新型施工方式。目前廣西境內(nèi)多條河流、等級(jí)公路和鐵路在定向鉆穿越中均采用雙管同孔穿越，同孔穿越應(yīng)該避免管道在回拖過(guò)程中相互纏繞、刮擦和擠壓，能夠?qū)崿F(xiàn)雙管同孔穿越。

[1]《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50423-2007.

[2]《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50251-2003.

[3]《油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范》GB 50424-2007.

[4]《石油天然氣建設(shè)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范管道穿跨越工程》（SY4207－2007）.