彭再芳

摘 要：作者以六種常見(jiàn)的地層形式為切入點(diǎn)，指出了各種地層的特點(diǎn)，將各種地層對(duì)定向鉆鋪管的影響及利弊進(jìn)行了仔細(xì)的分析，并提出了解決的方法，對(duì)定向鉆鋪管施工具有很好的指導(dǎo)性意義。

關(guān)鍵詞：地層；定向鉆鋪管；影響；解決方法

定向鉆鋪管就是通過(guò)水平定向鉆機(jī)在不開(kāi)挖地表的前提下鋪設(shè)多種地下管線，從本世紀(jì)開(kāi)始，它廣泛被用于天然氣、煤氣、石油、供水、排污、電力、電訊等的管線鋪設(shè)中，不會(huì)破壞河流、路面等地面附著物。隨著該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，對(duì)它的研究也日益深入，本文就定向鉆鋪管技術(shù)在不同地層中的應(yīng)用情況作一深入的探討。

一、定向鉆鋪管在沙層中的應(yīng)用

沙層在我國(guó)廣泛分布，特別是在河流及河流兩岸地區(qū)分布最廣，沙層的種類(lèi)很多，砂粒的幾何尺寸從小到大，泥質(zhì)的多少造成了沙層的千差萬(wàn)別。

沙層的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)松散、成孔困難、容易塌孔，從而造成地層下沉，路面裂縫、下陷等現(xiàn)象。在孔內(nèi)表現(xiàn)為砂粒大量下沉而造成埋鉆埋管等事故，這是定向鉆鋪管中最常見(jiàn)的事情。因此，砂層的定向鉆鋪管施工的關(guān)鍵工藝就是泥漿的配制和應(yīng)用，它對(duì)泥漿的要求是：1粘度濃度較高，能懸浮砂粒，攜帶砂粒并且能使其流動(dòng)，從而把砂粒帶出孔口。2泥漿在孔壁能形成一層泥皮，粘附在孔壁上，防止泥漿漏失。3當(dāng)泥漿充滿(mǎn)孔內(nèi)后，泥漿對(duì)孔壁能產(chǎn)生壓力，起到穩(wěn)定孔壁，防止塌孔的作用。4能潤(rùn)滑鉆具，減少擴(kuò)孔的扭矩和回拖力。

砂層施工現(xiàn)場(chǎng)泥漿的配制問(wèn)題目前主要有專(zhuān)門(mén)的膨潤(rùn)土廠家提供穿越用膨潤(rùn)土，根據(jù)當(dāng)?shù)厣硨拥膶?shí)際情況，通過(guò)增減膨潤(rùn)土的用量來(lái)改變泥漿的粘稠度，如果效果還不好，再加適量的純堿和羥甲基纖維素，經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，基本上能夠調(diào)出適合當(dāng)?shù)厣硨拥哪酀{來(lái)。

加入純堿的作用是改變泥漿的PH值。使泥漿處于堿性狀態(tài)，從而使泥漿變濃，有利于懸浮砂粒。羥甲基纖維素水溶性好，可直接投入到泥漿箱中攪拌，現(xiàn)場(chǎng)容易操作，它的作用主要是為泥漿搭建骨架，有利于乳化和懸浮砂粒。

二、定向鉆鋪管在淤泥質(zhì)粘土層的應(yīng)用

淤泥質(zhì)粘土層在我國(guó)很多地區(qū)都存在，是定向鉆鋪管比較常見(jiàn)的一種地層，該地層的工程特點(diǎn)是強(qiáng)度較低、壓縮性較大、粘結(jié)性較好、造漿率較高，是天然的定向鉆鋪管最佳地層。

在淤泥質(zhì)粘土層中進(jìn)行定向鉆鋪管，導(dǎo)向和擴(kuò)孔速度快，成孔效果好，不容易產(chǎn)生塌孔、垮孔、埋鉆和埋管的情況，由于這種地層的自然造漿率較好，在中小型的定向鉆中一般不再需要配合膨潤(rùn)土造漿，直接用清水即可，即使在大型穿越中也只需配合少量的膨潤(rùn)土造漿，因?yàn)槟酀{粘度太大會(huì)影響鉆進(jìn)速度，增加鉆具的扭矩。

三、定向鉆鋪管在硬質(zhì)板黃土中的應(yīng)用

硬質(zhì)板黃土地層在我國(guó)分布較廣，特別是在北方地區(qū)分布更為廣泛，一般板黃土地層厚度不均勻，硬質(zhì)板黃土的特征主要有：韌性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)較致密，壓縮性較小，遇水易膨漲，成孔性較好，造漿率一般，一般不易塌孔，不易發(fā)生埋鉆現(xiàn)象。

硬質(zhì)板黃土在定向鉆鋪管中必須解決的幾個(gè)問(wèn)題如下：1由于硬質(zhì)板黃土的韌性較強(qiáng)，結(jié)構(gòu)致密，必須在鉆頭結(jié)構(gòu)上使用刮刀鉆頭，刮刀片的薄厚要適當(dāng)，擴(kuò)孔時(shí)要有開(kāi)式鉆頭和包裹式鉆頭結(jié)合使用，要在鉆頭結(jié)構(gòu)上下功夫，否則擴(kuò)孔速度會(huì)非常慢。2由于硬質(zhì)板黃土遇水易膨漲，這種地層具有縮徑的特點(diǎn)，因此，拖管前擴(kuò)孔的孔徑比其它地層要稍大些，否則容易產(chǎn)生抱管的現(xiàn)象。3由于這種地層的自然造漿率一般，一般在中小型定向鉆鋪管時(shí)用清水作為沖洗液即可，為了提高該地層的自然造漿率，可在清水中加入一些燒堿來(lái)提高泥漿的粘度。

當(dāng)碰到硬質(zhì)板黃土擴(kuò)孔較慢時(shí)，主要是從增加鉆機(jī)噸位，改變擴(kuò)孔鉆頭的結(jié)構(gòu)，提高泵壓和泵量三個(gè)方面解決問(wèn)題。

四、定向鉆鋪管在全、強(qiáng)風(fēng)化層中的應(yīng)用

全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化地層的特征是礦物結(jié)構(gòu)已破壞，大部分礦物質(zhì)已風(fēng)化成土，礦物顆粒間的連結(jié)力已基本喪失，網(wǎng)狀裂隙極發(fā)育，手捏可破碎，這種地層浸水?dāng)_動(dòng)易軟化，有時(shí)存在環(huán)狀風(fēng)化球。

針對(duì)上述地層的特點(diǎn)，應(yīng)采用巖石鉆具施工。主要存在的風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)注意的問(wèn)題有以下幾個(gè)方面：1導(dǎo)向孔控向困難，特別是軟、硬地層的交界面位置，很難保證導(dǎo)向孔順滑。2鉆孔不完整，容易出現(xiàn)鉆孔局部崩裂、垮孔、卡鉆現(xiàn)象。解決的辦法是增強(qiáng)泥漿的護(hù)壁功能，增加洗孔次數(shù)。3該地層鉆孔內(nèi)容易出現(xiàn)巖屑大小不均勻的現(xiàn)象，大塊巖屑不容易被帶出孔外，解決的辦法是增加泥漿的粘稠度，不讓巖屑沉積在孔底。

五、定向鉆鋪管在巖層中的應(yīng)用

隨著定向鉆鋪管越來(lái)越普及，巖石層的鋪管也越來(lái)越多，巖石層的特點(diǎn)是：形狀較完整，結(jié)構(gòu)致密，硬度大，導(dǎo)向和擴(kuò)孔都很困難。這種地層要有針對(duì)性的選擇巖石鉆具，施工中應(yīng)用較多的是螺桿鉆具，另外要根據(jù)不同巖層的硬度選擇不同尺寸的螺桿鉆具。

泥漿泵的選擇是巖石鉆孔能否順利施工的關(guān)鍵，因?yàn)槁輻U鉆中泥漿馬達(dá)的動(dòng)力來(lái)源于泥漿泵提供的泵量和泵壓，如果泥漿泵所提供的泵壓和泵量不夠，泥漿馬達(dá)就無(wú)法正常工作，鉆進(jìn)也就無(wú)法進(jìn)行。

泥漿馬達(dá)尺寸的選擇和巖石鉆頭類(lèi)型的選擇要根據(jù)巖石的種類(lèi)和硬度進(jìn)行合理的搭配，搭配不好，不但鉆進(jìn)進(jìn)尺緩慢，而且對(duì)巖石鉆具的損害都是很大的。

定向鉆鋪管穿越巖石層風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：1導(dǎo)向孔時(shí)碰到軟硬地層的交接面容易形成臺(tái)階。2泥漿的要求較高，因?yàn)樗赡芤瑫r(shí)滿(mǎn)足多種地層。3管道回拖時(shí)，由于地層中時(shí)有“孤石”的存在，或者軟硬地層的交接面臺(tái)階處理不好，都可能在管道回拖時(shí)造成卡阻而拖管失敗，解決的辦法是進(jìn)行試回拖。4鉆具磨損嚴(yán)重，存在卡阻和斷裂風(fēng)險(xiǎn)。

六、定向鉆鋪管在卵礫石層中的應(yīng)用

卵礫石地層的特點(diǎn)是地層松散、很難成孔。采用泥漿護(hù)壁，鉆頭擠壓地層的辦法成孔效果都不好，因此，該地層一直被業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為是水平定向鉆鋪管的禁區(qū)，風(fēng)險(xiǎn)投資極大。

卵礫石地層在施工中極易出現(xiàn)導(dǎo)向孔的導(dǎo)向傾角無(wú)法控制、卡鉆、回拖時(shí)卡管的現(xiàn)象，從而造成穿越鋪管失敗，甚至有時(shí)出現(xiàn)導(dǎo)向孔打過(guò)去了，再回拉擴(kuò)孔時(shí)鉆桿已被卡死。

對(duì)這類(lèi)地層施工有幾種解決的辦法，效果會(huì)因地點(diǎn)不同而不同，僅供參考。1在施工無(wú)法進(jìn)行下去的時(shí)候，可考慮適當(dāng)改變鋪管的位置。2夯入適當(dāng)外徑的鋼管，造出一個(gè)拖管通道，把卵礫石層隔離開(kāi)。3在卵礫石層埋深不大的情況下可考慮大開(kāi)挖的辦法，然后回填粘土或用水泥管、鋼管等隔離卵礫石層。4其它施工正常的情況下，回拖管前應(yīng)進(jìn)行試回拖。5要調(diào)整泥漿粘稠度，增大泥漿排量，最大限度的向孔內(nèi)輸送粘性土的成分。

前面談到的是在定向鉆鋪管中常見(jiàn)的幾種地層，別外還有水溶性地層、嚴(yán)重漏失地層等，本文不再一一累述。

地層是一個(gè)結(jié)構(gòu)和成分復(fù)雜的礦物體，沒(méi)有任何兩個(gè)地方的地層是完全相同的。一條穿越管的鋪設(shè)往往穿過(guò)的不只是一種地層，在施工中要綜合考慮各種地層的特點(diǎn)，分清主次，選擇出一個(gè)比較全面、恰當(dāng)?shù)氖┕すに嚪桨?，這才是定向鉆鋪管應(yīng)對(duì)地層變化的有效方法。