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水平定向鉆穿越施工技術手冊 - 技術規范

  • 來源:遼河油田油建二公司穿越工程分公司
  • 作者:軼名
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水平定向鉆穿越施工技術手冊 - 非開挖工程公司供稿

一. 編制依據及相關內容
1、《油氣輸送管道穿越工程施工規范》 GB 50424-2007
2、《石油天然氣建設工程施工質量驗收規范  管道穿跨越工程》 SY 4207-2007
GB 50424-2007驗收規范中與定向鉆穿越有關的內容:
 水平定向鉆穿越施工
一般規定
1.1穿越深度應符合下列規定:
⑴穿越河流等水域時,穿越管段管頂埋深應在河流最大沖刷線2.5m以下,且穿越管段管頂到河床底部的最少距離宜大于穿越管徑的10~15倍,且不小于6m。對防洪等級高的河流,應根據不同的地質類別,適當增加穿越深度。
⑵穿越鐵路、公路時,穿越管段管頂埋深應符合鐵路、公路等相關部門的規定。
1.2穿越施工時入土角、出土角的大小,應根據地質、地形條件和穿越管段的材質、管徑來確定。入土角宜為8°~20°,出土角宜為4°~12°。必要時,可適當調整入土角、出土角的大小。
1.3水平定向鉆穿越的曲率半徑應符合設計要求。曲率半徑不宜小于1500D,且不得小于1200D。
1.4在管道入土端和出土端外側各預留保持不少于10m的直管段。
1.5適合水平定向鉆機施工的地質條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出土點或入土點側含有卵礫石等不適合水平定向鉆施工的地質條件時,經采取措施后也可進行水平定向鉆穿越施工。
1.6地質材料準備應符合以下規定:
⑴施工前應熟悉地質類別、地質構造及地質的性質。
⑵施工前,建設方應按現行國家標準<<巖土工程勘察規定>>GB 50021的要求向施工單位提供地質報告。其類容包括但不限于以下類容:
①勘察目的、任務要求和依據的技術標準。
②擬建工程概況。
③勘察方法和勘察工作布置。
④場地地形、地貌、地層、地質構造、巖土性質及其均勻性。
⑤各項巖土性質指標,巖土的強度參數、變形參數、地基承載力的建議值。
⑥地形水埋藏情況、類型、水位及其變化。
⑦土和水對建筑材料的腐蝕性。
⑧可能影響工程穩定的不良地質作用的描述和對工程危害程度的評價。
⑨場地穩定性和適宜性的評價。
若有不足部分,施工單位可向建設單位提出補堪申請報告。
⑶地質報告應附下列圖表:
①勘探點平面布置圖。
②工程地質柱狀圖。
③工程地質剖面圖。
④原位測試成果圖表。
⑤室內測試成果圖表。
1.7管道穿越控向點位置應按下列公式計算:見第七章相關計算
1.8鉆機拖拉力的計算和鉆機的選擇應符合下列規定:見第七章相關計算
1.9應根據泥漿泵排量確定切割刀、擴孔器的泥漿噴射孔的個數,泥漿噴射孔的個數應按下式計算:
 N=Q/∏R2·V
 Q:泥漿泵正常排量(m3/min)
 N:擴孔器噴射孔個數(個)
 R:噴射孔半徑(m)
 V:要求泥漿的噴射速度(m/min)
1.10水平定向鉆穿越施工前,建設方應提供完整的施工圖。
施工圖的內容應包括:
⑴設計說明書管道穿越施工平面圖、管道穿越斷面圖。
⑵出入土點的角度和位置。
⑶在穿越區域內有地下障礙物時,地下障礙物的位置、埋深,應標注在施工圖上。
1.11施工便道及場地應符合下列規定:
⑴施工便道應具有足夠的承載力,寬度應大于4m,彎道的轉彎半徑應大于18m,并與公路平緩接通。
⑵施工用水應符合配制泥漿的要求。
⑶施工場地應能滿足施工作業的要求。
1.12穿越管段預制應符合下列規定:
⑴穿越管段的組對、焊接、檢驗及補口等應符合本規范第5章的要求。
⑵穿越管段預制應在最后一級擴孔前完成。
1.13鉆機安裝調試應符合下列規定:
⑴根據施工場地規劃,設備依次進場就位。
⑵鉆機宜安裝在穿越中心線上。錨固件應安裝牢固。
⑶有線控向系統的調校地點應選在不受磁場干擾的區域。調校時探頭在同一位置宜多次測量,并取多次測量值的算術平均值作為方位角基準值。
⑷設備安裝完成后應進行整體試運轉,確保設備工作正常。
⑸在條件具備的情況下,應使用人工磁場。
1.14鉆機場地應符合下列規定:
⑴小型水平定向鉆機的安裝場地可為40m×40m,大型水平定向鉆機的安裝場地一般約為60m×60m。安裝場地應根據鉆機及附屬設備的要求,結合現場條件進行布置。
⑵鉆機場地內應設泥漿池,其大小應根據泥漿用量確定。泥漿池不宜放在穿越中心線上。
1.15管段預制場地應符合下列規定:
⑴穿越管段預制場地宜設在出土點附近,在出土點應設一個30m×30m的鉆具操作場地。
⑵管段預制場地宜與入土點出土點成一線。穿越管段的預制場地的長度宜為設計水平長度加20m,寬度應符合現行國家標準<<油氣長輸管道工程施工及驗收規范>>GB 50369的有關規定。
⑶若因場地限制預制管段不能直線布置,應在出土點保持不少于100m的直管段,方可采取彈性敷設。
2.測量放線
2.1測量放線前,應根據設計給出的控制樁位、設備情況、工程情況、地形地貌等編制施工場地平面布置圖。
2.2應用測量儀器放出穿越中心線,并確定穿越入土點、出土點。
2.3根據穿越入土點、出土點及穿越中心線,確定鉆機安裝場地、管線側施工場地泥漿池以及穿越管段預制場地的邊界線,并撒上灰線。
3.穿越施工
3.1鉆導向孔應符合下列規定:
⑴控向操作應由經過培訓合格的人員操作,控向系統的功能應滿足工程的需要。
⑵導向孔應根據設計曲線鉆進。
⑶每鉆進一根鉆桿宜采集一次控向數據。根據采集的空閑數據,及時調整,使穿越曲線符合設計要求。
⑷鉆導向孔時,鉆桿折角宜符合規定。見第五章4.1鉆桿折角表。
⑸導向孔實際曲線一設計穿越曲線的偏差不應大于1%,且偏差應符合下表規定:
3.2擴孔應符合下列規定:
⑴最終擴孔直徑應根據不同的管徑、穿越長度、地質條件和鉆機能力確定。一般情況下,最小直徑與穿越管徑的關系應符合下表規定:(mm)
注:管徑小于400mm的管線,在鉆機能力允許的情況下,可直徑擴孔回拖。
⑵擴孔宜采取分級、多次擴孔的方式進行。
⑶擴孔過程中,如發現扭矩、拉力較大,可采取洗孔作業;洗孔結束后,再繼續進行擴孔;擴孔結束后,如發現扭矩、拉力仍較大,可再進行洗孔作業。
3.3回拖應符合下列規定:
⑴回拖前,應完成以下事項:
 ①連接前應用泥漿沖洗鉆桿,確保鉆桿內無異物。
 ②連接后應進行試噴,確保水嘴暢通無阻。
 ③旋轉接頭內應注滿黃油,旋轉應良好。
 ④回拖前應對鉆機、泥漿泵等設備進行保養和小修。
⑵管段回拖時,如管徑大于1m,宜采用浮力控制措施。
⑶回拖宜按下列要求采用發送溝或發送道的方式發送:
 ①采用發送溝時應符合下列規定:
   a 在回拖前,應將穿越管段放入發送溝。發送溝應根據地形出土角確定開挖深度和寬度.一般情況下,發送溝的下底寬度宜比穿越管徑大500mm。
   b 管道發送溝內應注水。一般情況下,管溝內最小注水深度宜超過穿越管徑的1/3。
   c 采取措施,使管道入土角與實際鉆桿出土角一致。
 ②采用發送道方式時應符合下列規定:
   a 根據穿越管段的長度和重量確定托管架的跨度和數量。
   b 托管架的高度設計應滿足預制管段彎曲曲率的要求。
   c 托管架的強度、剛度和穩定性應滿足設計要求。
⑷回拖鉆具連接的順序宜為:
鉆機   鉆桿   擴孔器   旋轉接頭   U型環   拖拉頭   穿越管段
⑸回拖時宜連續作業。特殊情況下,停止回拖時間不宜超過4h。
3.4施工完畢后,應清理場地,恢復地貌。
3.5泥漿應符合下列規定:
⑴根據不同的地質條件,應在泥漿實驗室試配并確定不同的泥漿配方。
⑵在施工過程中,應根據地質情況和鉆進工藝,調整泥漿的配方和泥漿的性能。
⑶在整個施工過程中,泥漿宜回收、循環使用。
⑷泥漿粘度的現場測量宜用馬氏漏斗,每2h測量一次。泥漿粘度應根據地質情況確定,也可按下表確定。
SY 4207-2007驗收規范中與定向鉆穿越有關的內容:
1.定向鉆作為單位工程時的分部、分項工程與檢驗批的劃分:
2.定向鉆穿越工程
2.1成孔與回拖
2.1.1導向孔鉆進
2.1.1.1一般項目
 根據施工圖要求的入土點和出土點坐標放出管道中心軸線,并確定鉆機安裝位置和蓄水池、泥漿池、回收池的占地邊界線。
 泥漿配置應根據地質條件和管徑大小確定粘度、密度。
 鉆進施工時應做好泥漿回收,防止污染環境。
 施工鉆進應根據設計曲線鉆導向孔,并應隨鉆隨測量,做好記錄。
 施工前應對鉆桿和套管進行清掃,不應有雜物,鉆桿質量應滿足鉆進要求。
2.1.1.2主控項目
 導向孔鉆進曲線的曲率半徑應符合設計要求。
檢驗數量:全部檢查。
檢驗方法:檢查施工記錄。
 入土點坐標符合設計要求
檢驗數量:入土點。
檢驗方法:儀器測量。
 導向孔曲線允許偏差及其檢驗數量、檢驗方法應符合表2的規定。
2.1.1.3質量驗收記錄
導向孔鉆進檢驗批質量驗收記錄應符合表A.13(見第九章)
2.1.2導向孔擴孔
2.1.2.1一般規定
a擴孔應根據地質條件與管徑大小分次逐步擴大。
b擴孔時應注意兩端的石頭和雜物等不要進入導向孔中。
2.1.2.2主控項目
擴孔的孔徑應滿足管道回拖要求。一般情況下,穿越管段直徑小于或等于219mm時,最小擴孔直徑宜比管徑大100mm;穿越管段大于219mm且小于610mm時,最小擴孔直徑宜為管徑的1.5倍;穿越管段直徑大于或等于610mm時,最小擴孔直徑宜比管徑大300mm。
檢查數量:全部檢查。
檢驗方法:檢查施工記錄。
2.1.2.3質量驗收記錄
導向孔擴孔檢驗批質量驗收記錄應按表A.14(見第九章)
2.1.3回拖
2.1.3.1一般規定
a穿越管段組裝焊接長度應核實設計長度后,再加長20m。
b回拖前應將試壓使用的放空閥和壓力表割除,并應將端頭封堵。
c穿越管段回拖前應檢查切割刀和擴孔器內各泥漿噴嘴是否通暢,合格后方可將穿越管段與鉆具連接。
d穿越管段回拖前應將管段擺放在發送托管支架上貨放入發送溝內,發送溝內不應有石塊等硬物與植物根,溝內應放水。
e穿越管段回拖施工宜連續進行,特殊情況停留時間不宜大于24h。
f出土角度較大時,在回拖過程中應采取措施保證管道曲率半徑不宜過小。
g采用支架或發送溝回拖管道時,應滿足出土角的坡度要求,并應保證管道支點受力均勻。
2.1.3.2主控項目
穿越管道回拖前應對管道防腐層及補口進行檢查。
檢驗數量:全部檢查。
檢驗方法:檢查電火花檢漏記錄。
2.1.3.3質量驗收記錄
管道回拖檢驗批質量驗收記錄應按表A.15(見第九章)
一.施工原理
1、利用水平定向鉆機在障礙物(如河流、公路、鐵路和溝渠等地面構筑物)下面沿預定軌跡鉆一導向孔,鉆頭在障礙物一側入土,從另一側出土,然后利用鉆機通過鉆桿把要敷設在障礙物下面的管道沿導向孔回拖到鉆機一側的地面出土,如圖示:
2、定向鉆孔法敷設管道的關鍵是按照預先設計的曲線鉆出圓滑的導向孔。其原理是:鉆機通過鉆桿推動鉆頭沿預定的軌跡前進,泥漿系統提供的高壓泥漿流經過鉆桿內腔,由鉆頭水嘴噴射泥漿沖刷鉆頭前端的泥土并起到冷卻潤滑和固定孔壁作用,從而減少鉆桿旋轉和推進的阻力,鉆孔的方向控制(控向)及泥漿的配制對導向孔的質量有重要影響。鉆頭的位置及鉆進方向有兩種控制方式:地面無線控制方式是用手提式信號接收裝置,接收鉆頭內發射器發出的信號,由控向員進行分析判斷;有線式控向方式由控向員根據計算機提供的鉆頭在孔內的位置參數實施控制。兩種方式均包括方向測定和動態調整過程。
二.施工特點
1、施工質量好:采用定向鉆孔法敷設障礙物下埋地管道,其埋深能夠滿足設計要求,有效地避免了常規開挖穿越往往因埋深不足給管道安全運行留下的隱患。
2、節省工程投資,施工人員少:實現了完全的非開挖施工,節省大量的人力和挖溝費用且不影響交通及航運。
3、 減少施工占地,避免了開挖管溝對環境造成的破壞,可最大限度地減少對工農業生產的影響。
4、施工周期短,實現了由地表到地表的非開挖施工,大大縮短了施工工期。
5、靈活機動性強:從普通電纜管(一般加套管或PVC管)到大口徑鋼質管道穿越障礙都可采用。長度從數十米到上千米(長度較短時,須認真衡量經濟性)。
三.適用范圍
1、 適用于管道穿越湖泊、沼澤、河流、高等級公路、多股鐵路及其它不宜進行開挖施工的地段。
2、 穿越管道的埋深:穿越施工分別在穿越段的兩端進行,穿越管道段的最低點覆土厚度一般在6m-30m之間,具體深度要根據實際情況和設計確定。
3、 適合水平定向鉆機施工的地質條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出土點或入土點側含有卵礫石等不適合水平定向鉆施工的地質條件時,經采取措施后也可進行水平定向鉆穿越施工。
4、 穿越點具備鉆機安置場地和管線組裝場地,穿越管段中線與地上或地下的高壓動力線路、通訊電纜的距離按有關規范要求應大于50m。
第三章 定向鉆穿越技術質量要求
一.一般要求
1、當穿越地層土質為粘土、砂土、淤泥時,出土點精度為縱向不大于穿越長度的1%,橫向不大于穿越長度的0.5%。
2、穿越管段的曲率半徑應盡量取較大值;曲率半徑以不小于1200D為宜(D為穿越管段外徑,單位mm,下同),但最小曲率半徑應不小于300m。穿越管段在入土點地面以下20m的長度范圍以內應為直線段。
3、穿越管段曲線的入土角和出土角,就根據穿越區域的地形、地層條件和穿越管段的管徑的大小來確定。一般情況下入土角控制在8~20°,出土角控制在4~8°為宜,出土角最大不得超過15°。
二.地質
      地質條件對定向鉆施工十分重要,施工單位應全面掌握穿越段地質資料。
1、探孔平面布置
地質鉆探孔應沿穿越段軸線兩側對稱錯開布置,一般孔距為50m(當地層變化不大易于判斷時可為100m),每排孔與穿越中心線距離為15m。如鉆探中發現地質復雜難以判斷地質變化時,應酌情增加探孔密度,探孔布置見圖。
2、 探孔深度應大于管線敷設深度10m。
3、 穿越前應掌握下列地質資料:穿越地質、含水量、顆粒度、標貫指數、液性指數、塑性指數、液限、塑限。
4、 若穿越地段處于鹽堿地、灘涂、沼澤等區域中,施工單位應掌握地下水位等相關的水文資料。
5、 應詳盡地掌握穿越地段地形圖及地層剖面圖。
第四章 定向鉆施工主要設備組成及相關操作
水平定向鉆系統的設備組成主要包括:鉆機、泥漿泵、發電機組、配漿系統等。
一.鉆機
(一)、導向孔階段對鉆機的操作要求
1、 導向孔鉆進時,司鉆應將控向員的意圖盡可能完全的轉化為現實,同時要保證設備和鉆具的能力在允許的正常范圍內。
2、 鉆進距離較長,軟地層承載能力較低時,一長串鉆桿易在地層中形成“S”型彎曲,且隨穿越距離的增大,易導致鉆機向前的推力和扭矩傳遞困難,鉆頭因自重下沉,向上造斜時較難抬頭。這就要求司鉆在第一造斜段時熟悉地層特性,掌握鉆進的扭矩和推力變化,隨時調整推進和旋轉的長度。
(二)、擴孔回拖階段對鉆機的操作要求
1、 預擴孔和回拖階段要密切關注鉆機扭矩和拖力變化,反映出地層的變化,及時調整鉆機旋轉速度和回拖速度,使鉆機扭矩和拖力保持在一個相對較小和穩定的數值。并做好詳細記錄。
2、 每根鉆桿推進或回擴前,司鉆應先對泥漿泵操作手正確下達開泵指令,待泥漿充分泵送到鉆頭或擴孔器后,再進行操作,如果泥漿泵送未到鉆頭或擴孔器就進行操作,很容易造成泥漿噴射孔堵塞造成憋泵或卡鉆。
3、 預擴孔速度不應過快,應使擴孔器充分的旋轉切削后再擴進,保證泥漿能夠將切削下來的鉆屑攜帶到地面,正?;財U情況下每根鉆桿8-15分鐘,具體情況視拖力、扭矩以及擴孔級差確定。
4、 回拖工作管時,應在保證鉆機能力在允許范圍內,扭矩和拖力正常的情況下,保持勻速回拖,正?;赝纤俣?-3m/min為宜,盡量避免回拖中停滯,以免發生意外情況,給施工帶來不便。
5、 回擴過程中若遇到扭矩拉力異常增大現象,應立即停止擴進,檢查泥漿系統是否正常,泥漿泵是否憋壓,洞口返漿情況是否正常等。同時應采取擴孔器回退一定距離后大排量開泵的方式來降低扭矩。若仍無法保持正常擴進則考慮將擴孔器及時退出防止卡鉆發生。
6、 上鉆桿扭矩和回擴時扭矩不得超過鉆機卸扣扭矩,否側鉆桿卸扣困難。若卸扣困難則需及時查看夾持器牙板磨損情況,確定是否需要更換,或采用火烤加熱的方式輔助卸扣。
二.泥漿泵
(一)、泥漿泵操作注意事項
1、 泥漿泵運轉前應對每個易損部件進行檢查更換,如缸套、活塞、反耳膠圈、壓力表等,檢查無誤后進行試運轉,觀察泥漿泵有無異?,F象,然后待整個泥漿系統管路連接好后再進行開鉆前的泵漿試運行。
2、 泥漿泵操作手應聽從司鉆指令及時進行開、停泵及調節泥漿排量的操作。
3、 穿越過程中,應保證泥漿泵冷卻水箱內水充足,隨時檢查冷卻水管是否通暢。
4、 每次擴孔完畢后,應對泥漿泵缸套、活塞、反耳膠圈等易磨損部件進行檢查和更換,回拖前應對泥漿泵進行整體維護檢修,以保證回拖過程中正常泵送。
5、 冬季施工時,整個泥漿泵需同泥漿罐等放在保溫棚內,外部連接管線應做好保溫措施:管路用電加熱帶纏繞,再用保溫棉被等保溫材料包裹,使用電加熱器(帶繼電器)進行加熱。
(二)、導向孔鉆進過程中泥漿泵性能要求
1、 鉆導向孔期間泥漿泵排量要根據采用的鉆具所形成的環形空間的大小和地層來確定,普通地層使用Ф127鉆桿時泥漿泵排量通??刂圃?00L/min~ 600L/min左右;特殊地層排量控制在600L/min左右。地層過硬鉆進困難時應再加大泵排量。
2、 鉆導向孔期間泥漿壓力較高,在鉆進地質疏松的地層可能造成泥漿冒頂現象,因此鉆進過程中應控制泥漿排量,正常鉆進為宜,防止冒漿。
3、 導向孔期間泥漿壓力通??蛇_到7-8MPa。
(三)、擴孔過程中泥漿泵性能要求
1、 擴孔過程中泥漿排量不夠,擴孔器噴射孔泥漿壓力小,切削時起到的沖刷效果就不好,同時孔洞中泥漿的循環速度減慢,泥沙攜帶不出去,容易產生泥沙沉積現象。
2、 擴孔過程需要泥漿量較大,排量通??刂圃诓坏陀?00L/min,隨著擴孔級別的增加泥漿泵排量應逐漸增大,保證鉆屑的懸浮和攜帶。
3、 擴孔過程中泥漿壓力不會太大,通常在4—5MPa。
(四)、回拖過程中泥漿泵性能要求
1、 回拖過程中要保證泥漿泵能夠正常連續作業,泥漿泵排量應控制在600ml/min左右,以加快孔內泥漿循環速度,減小回拖阻力。
四.施工安全用電操作要求
 發電機組的選擇主要以滿足現場所有用電設備的需求為宜,我公司現有發電機主要包括:30KW,50KW,110KW,200KW,通常我公司100噸鉆機進行施工時選擇一臺200KW發電機,即可滿足施工供電需要,35噸鉆機施工時選擇50KW或30KW發電機。
(一)、電氣設備的設置應符和下列要求
1、配電系統應設置室外總配電箱和分配電箱,實行分級配電。
2、動力配電箱與照明配電箱宜分別設置,如合置在同一配電箱內,動力和照明線路應分路設置,照明線路接線宜接在動力開關的上側。
3、開關箱應由末級分配電箱配電。開關箱應“一機一閘一箱”,每臺用電設備應有自己的開關箱,嚴禁用一個開關電器直接控制兩臺及以上的用電設備。
4、總配電箱應設在靠近電源的地方,分配電箱應裝設在用電設備或負荷相對集中的地區。分配電箱與開關箱的距離不得超過30米,開關箱與其控制的固定式用電設備的水平距離不宜超過3米。
5、配電箱、開關箱應裝設在干燥、通風及常溫場所。不得裝設在有嚴重損傷作用的煙氣、蒸汽、液體及其它有害介質中。也不得裝設在易受外來固體物撞擊、強烈振動、液體侵濺及熱源烘烤的場所。配電箱、開關箱周圍應有足夠兩人同時工作的空間,其周圍不得堆放任何有礙操作、維修的物品。
6、 配電箱、開關箱中導線的進線口和出線口應設在箱體下底面,嚴禁設在箱體的上頂面、側面、后面或箱門處。
(二)、電氣設備的操作與維修人員必須符合以下要求:
1、 施工現場內臨時用電的施工和維修必須有經過培訓后取得上崗證書的專業電工完成,電工的等級應同工程的難易程度和技術復雜性相適應,初級電工不允許進行中、高級電工的作業。
2、各類用電人員應做到:
 1) 掌握安全用電基本知識和所用設備的性能;
 2) 使用設備前必須按規定穿戴和配備好相應的勞動防護用品;并檢查電氣裝置和保護設施是否完好。嚴禁設備帶“病”運轉;
 3) 停用的設備必須拉閘斷電,鎖好開關箱;
 4) 負責保護所有設備的負荷線、保護零線和開關箱。發現問題及時報告解決;
 5) 搬遷或移動用電設備,必須經電工切斷電源并作妥善處理后進行。
四.其它設備及機具
 穿越施工中使用的其它主要設備及機具見附表一,設備和機具的選擇因不同地質條件下的施工而不同,在下面施工工藝中具體介紹。
1、測量放線
 根據設計圖紙和現場實際情況放出管線中心線及入土點、出土點位置,在入土點一端測量確定鉆機安裝位置,標出地錨箱、泥漿池的占地邊界線。在出土點一端,根據穿越中心軸線放出管線預制、場地及泥漿池占地界線、進出場地路線。
2、穿越施工現場布置
 2.1根據穿越管徑穿越長度和穿越段出、入土地點的現場情況,確定入土點和出土點,施工場地面積,一般入土點場地為60×60m,出土點場地為40×40m為宜(100t鉆機),當遇到雙穿以上施工時場地面積應適當增大。對取水不方便的穿越點在鉆機附近應設臨時蓄水池或打降水井,泥漿池也應根據穿越地質情況和穿越長度、管徑及擴孔次數確定大?。ㄍǔ?0×10×2m),以滿足返回泥漿存儲和方便施工為宜。
 2.2入土點施工現場布置應根據現場情況而定,本著盡量少占地的原則,如附圖一。
 2.3穿越出、入土點的施工場區的道路應確保暢通,能滿足大型施工車輛的正常通行,否則應對施工便道進行整修。施工便道的修筑可通過挖掘機平整、鋪設砂石和鋪設鋼板或管排等方法,做到三通一平。
3、設備安裝調試
3.1將鉆機安裝在設計要求穿越的軸線上,鉆機導軌與水平面的夾角略大于設計的入土角(一般比入土角大1°),鉆機、地錨箱應安裝牢固、平穩且運轉可靠,鉆機要根據預先計算出的拖拉力進行可靠固定。
3.2地錨箱錨固:先將鉆機地錨箱埋設在地錨坑內,然后在地錨箱四周打入4根φ273鋼管作為錨固樁,并用鋼板焊接在地錨箱上,錨固樁長度不小于5米。
大型穿越工程施工時,需對鉆機前后兩端同時進行錨固,必要時采用混凝土形式對地錨進行加固,以滿足回拖需求。
3.3對施工所用鉆桿絲扣進行逐根檢查,碰傷嚴重者嚴禁使用,將合格鉆桿擺放規整,并對鉆具進行檢查無損后安裝好。
3.4對鉆機進行調試直至運轉正常,控向系統安裝調??煽?,并將現場軸線上測定的方位角,出、入土點坐標等參數整理,歸檔并存入計算機,以備鉆進過程中進行對比和調整及施工后復核。
3.5泥漿系統連接應能保證正常工作,系統所用泥漿罐容積和數量視具體的穿越工程而定。
3.6輔助設備安裝就緒,操作人員到位,進行聯合試運,直至正常。
4、鉆導向孔
4.1鉆導向孔是整個工程的關鍵,導向孔應根據設計曲線及穿越曲率半徑進行鉆進,每根鉆桿的折角應根據管徑大小確定,邊鉆進邊測量,在穿越曲線上每隔9.5m左右設數據控制點,并作好記錄。鉆桿折角應符合下表要求。
4.2在鉆進過程中根據控向系統顯示的數據隨時調整鉆頭的走向。
 4.3鉆孔施工同時采用人工磁場法對鉆頭進行跟蹤,確保曲線的規則和出土點的精確度。
 4.3.1人工磁場法是在穿越中心線兩側布設閉合導線圏,通電后形成外加磁場,用以對控向參數的復核。人工磁場可不受任何外部磁場的干擾,準確反映鉆頭所在的具體位置,左右偏移量和鉆頭深度情況,人工磁場測得的數據是探頭所在位置的真實反映。人工磁場的實際應用能夠保證實際出土點在設計穿越規范的范圍內,為管道的順利回拖打下了良好的基礎。
4.3.2人工磁場線圈的角點采用木樁固定,保持四邊筆直減少測量誤差。線圈的寬度以3倍的探頭深度為宜,也可以取3倍于設計曲線的最深值,長度不易過長,以免造成電阻過大,電流小而影響測量的真實度。線圈所使用的的導線截面積在10mm2以上為宜,
4.3.3在鉆頭進入人工磁場后的下一根鉆桿鉆進完成時進行測量偏差。測偏時首先根據控向員的指令接通電源為線圈供電,供電設備選用現場的直流電焊機(或兩塊電瓶串聯),通直流電的電流以70~80A為宜。測量完成后斷開電源,重復測量2~3次取平均值做為當時的偏差量。進入磁場后每鉆進一根鉆桿測量一次,對比前后測量結果及時發現偏差和偏差趨勢,如果不在標準要求范圍內需及時糾偏或將鉆進鉆桿抽回至滿足曲線要求處后重新鉆進調整。
4.4導向孔鉆完成后實際出土點與設計出土點的誤差:縱向不大于穿越長度的1%,橫向不大于穿越長度的0.5%,曲線偏移量小于2m。
4.5為確保曲線規則和出土點精度,可采用有線與無線控向相結合的方式進行聯合控向,可適用于短距離、敷設深度較淺的穿越工程。
5、預擴孔
5.1最終擴孔直徑應根據管徑、穿越長度、地質條件、鉆機能力以及最后一次擴孔扭矩來確定。一般情況下,最小擴孔直徑與穿越管徑的關系見表:
5.2擴孔宜采取分級、多次擴孔的方式進行。一般地層擴孔級差不大于150mm。
5.3當穿越管段直徑小于325mm,地層為粘土、亞粘土、粉土、粉砂層時,可不進行預擴孔而直接連接擴孔器進行回拖,當管徑大于325mm,且地質為中砂層時應進行預擴孔。一般情況下管徑每增加150mm時應增加一次預擴孔。管徑與預擴孔次數及地質情況變化對照表如下:
5.4擴孔時鉆具組合順序為:鉆桿——擴孔器——鉆桿
 5.5擴孔器公母扣兩端應加保護短接,防止擴孔器扣型損壞。
 5.6擴孔過程中,各工序緊密銜接,擴孔器進洞前,應開泵檢查擴孔器水眼有無堵塞,保證水眼泥漿壓力正常后再進行擴孔,以免水眼堵塞引起卡鉆。
 6、清孔
 6.1清孔通常選用同級別的桶式擴孔器,清孔效果較好。
 6.2清孔的主要目的就是進一步將孔眼內的泥沙、巖屑攜帶出來,減少鉆屑的沉積而使孔清潔;清孔的另一個目的是在一定程度上修正孔眼。
 6.3清孔的次數通常根據泥漿循環時間、切削量等因素靈活把握,擴孔過程中,如果扭矩、拉力較大,可考慮進行清孔作業;清孔結束后,再繼續進行擴孔?;赝锨皯M行清孔作業直至扭矩、壓力穩定正常。
 6.4巖石地層通常擴兩遍孔后至少清孔一次。
7.1回拖前,應完成以下事項:
a)連接前用泥漿沖洗鉆桿,以確保鉆桿內無異物。
b)連接后要進行試噴,確保擴孔器暢通無阻。
c)旋轉接頭內應注滿油,旋轉應良好,無卡阻現象。
d)回拖前應對鉆機、泥漿泵等設備進行保養和小修。
e)回拖前應對工作管線進行電火花檢漏,回拖過程中防腐人員發現有破損現象及時進行補傷。
7.2水平定向鉆機回拖宜采取發送溝注水浮管或發送道的方式,北方冬天也可采用墊白菜的方式防止磨損防腐層。
7.2.1采用發送溝的方式:
 1)在回拖前,應將穿越管段吊放至發送溝(吊具用吊帶)。發送溝應根據地形、出土角確定開挖深度和寬度。一般情況下,發送溝的下底寬度宜比穿越管徑大500mm。
 2)發送溝內注水。一般情況,管溝內最小注水深度宜超過穿越管徑的1/3,能夠保證回拖管處于漂浮狀態。
 3)宜采取措施,回拖入土處要修筑”貓背”,根據管線的自然彈性彎曲來考慮,管道入土角與實際出土角一致,以免造成回拖受阻等情況。
 7.2.2采用發送道(托管架)的方式:
 1)根據穿越管段的長度、重量、管徑確定托管架的跨度和數目。
 2)托管架的高度設計須滿足預制管段彎曲曲率的要求。
 3)托管架的強度、剛度和穩定性應滿足設計要求。
 7.3回拖鉆具的連接順序:
 鉆機——鉆桿——擴孔器——旋轉接頭——U型環——牽引頭——管線
 7.4回拖管線用擴孔器應比管線直徑大50~100mm,一般選用桶式擴孔器。
7.5牽引頭一般制作成錐形,以減小回拖阻力,防止泥沙堆積,牽引頭材質、焊接方法應符合相關標準的規定,并且必須滿焊,如圖所示。
7.6回拖穿越管段應連續作業,在鉆機扭矩和拉力允許的范圍內,鉆具和回拖管線能夠承載的拉力情況下,以最大的回拖速度進行回拖。
 7.7巖石地層管線回拖可采用加配重的方法:
回拖管段在孔中是漂浮狀態的,管道上部防腐層受鉆孔上壁損傷較大,因此要增加管道重量。在穿越管段整體預制完畢后,在其中穿一根相應的螺旋焊縫鋼管或PE管(管徑通過計算確定,使回拖管線處于懸浮狀態),鋼管中再注滿水。這樣穿越管段的重力增加,浮力相對減小,使浮力略大于重力,工作管處于漂浮狀態。為方便施工,在鋼管外部每隔12米安放一組滑塊,穿越完畢再將此鋼管全部取出。如下圖示:
二、鉆頭的選擇
 1、鉆導向孔鉆頭:根據不同地質條件采用三牙輪鉆頭或牙板鉆頭,通常短距離標貫較低地層選用牙板鉆頭,長距離(800m以上)標貫較高地層采用三牙輪鉆頭,巖石地層采用泥漿馬達三牙輪鉆頭。
 1.1三牙輪鉆頭
 定向鉆施工中最常用的鉆頭是三牙輪鉆頭,又分為鑲齒三牙輪鉆頭和鋼齒(銑齒)三牙輪鉆頭,如下圖示:
二者最大的區別在于鑲齒三牙輪鉆頭破碎、耐磨能力強,而鋼齒三牙輪鉆頭切削能力強,因此鑲齒三牙輪鉆頭最適用于巖石地層穿越,鋼齒三牙輪鉆頭適合于除巖石之外的任何其他地層。鉆頭的規格要和選用的螺桿合理搭配。1°45′φ165×7單彎螺桿配91/2″或12″鉆頭比較合適,小一些的鉆頭形成的環形空間小,影響單彎螺桿的旋轉;大一些的鉆頭切削量自然增大,螺桿的功率無法滿足。目前鑲齒鉆頭的常見齒型有球形、尖卵形、偏頂勺形、勺形、圓錐形、楔形、錐勺形、邊楔形等,楔形齒適用于軟至中硬地層;球形齒耐磨性最好,適用于硬至極硬地層;尖卵形和圓錐形齒的錐形有長錐、短錐、雙錐、單錐等形狀,適用地層廣,尤其適用于中硬地層;勺形齒適用于極軟至中軟地層。
 三牙輪鉆頭可以和單彎螺桿搭配使用,也可以和造斜短節搭配使用,選用造斜短節的角度為1°30′~2°即可,依地層硬度而定。
1.2牙板鉆頭
對于標貫較低(10以下)的地層,使用牙輪鉆頭配合以單彎螺桿或造斜短節的造斜效果不滿足曲線要求,通常會出現鉆進曲線(鉆頭走向)難以控制的現象,這情況下使用牙板鉆頭。牙板鉆頭的結構如下圖所示:
牙板鉆頭只適合于軟地層,對于距離長、標貫在20以上的地層,建議使用牙輪鉆頭。另外牙板鉆頭修孔、切屑能力差,調整方向敏感等缺點。
1.3造斜工具:造斜工具主要有造斜短節、單彎螺桿、牙板鉆頭。
1.3.1造斜短接
 造斜短節一般為1°30′~2°(狗腿度),通常是和三牙輪鉆頭組合使用,使用過程中易受地層硬度限制,造斜短節和三牙輪鉆頭組合使用時,如遇較硬地層,則推力大;如地層較軟,則造斜效果不明顯。造斜短節和牙板鉆頭組合使用時適用于較軟地層。
1.3.2單彎螺桿
    單彎螺桿既是造斜工具,也是鉆進動力工具。一般使用1°45′單彎螺桿,國內生產的LZ系列φ165×7螺桿鉆具基本上能滿足各種施工需要,對泥漿流量的要求為16~28L/s,很容易實現。小一點的螺桿功率小,影響進尺速度;大一點的螺桿雖然進尺速度快,但對泥漿排量要求很高。選用3—4級螺桿即可,級數高的雖然扭矩增大,但轉數低,影響進尺速度;級數低的雖然轉數高,但扭矩達不到要求。螺桿一般只和三牙輪鉆頭搭配使用,主要適用于較硬地層,巖石地層只能用螺桿。對于標貫較低的松軟地層,由于螺桿的重量大而下沉,使用螺桿很難抬頭。
1.3.3牙板鉆頭
 牙板鉆頭造斜效果最明顯,適用于極軟地層。
三、不同地層擴孔器的選擇
1、擴孔器類型:擴孔器類型主要包括刮刀式、錐式、桶式和巖石擴孔器。
 1.1刮刀式擴孔器(如圖一)適合于粘土層,或與桶式擴孔器結合使用,另外,在長距離沙層中不宜使用,刀式擴孔器在遇到扭矩增大等緊急情況時回退難度很大。
1.2錐式擴孔器前面為錐形(如圖二),利于成孔和清孔,但后端為平面,遇到緊急情況回退難度更大。
 1.3桶式(又稱雙錐桶式)擴孔器(如圖三),適用于砂層擴孔,其特點是擴孔成孔好、孔眼清掃干凈、擴孔受阻時容易回退,其弊端是在高粘土地層容易發生泥包。
2、巖石地層的擴孔作業:
 2.1擴孔必須使用巖石擴孔器并選用可靈活調整級差的擴孔器,也就是說擴孔器的一個本體通過安裝不同的牙輪可滿足不同尺寸的擴孔需求,如圖(四)示。
 2.2巖石地層擴孔級差不宜過大,一般不要超過6″,如果巖石硬度較高或鉆機能力有限,可將級差降至4″或2″,隨著孔徑的增大級差相應降低。即便鉆機能力允許也不要過度加大擴孔級差,因為級差大勢必會造成扭力增大,這涉及鉆具的承受能力問題,造成鉆具卸扣困難。
 2.3如果擴孔直徑在18″以上擴孔器前端應連接扶正器,扶正器的直徑比擴孔器小4—6″。擴孔器與扶正器的連接如下圖所示:
第六章 泥漿配制工藝
    泥漿被視為定向鉆的“血液”,是定向穿越中的關鍵控制因素,其主要作用是懸浮和攜帶鉆屑凈化鉆孔、穩定孔壁和降低扭矩和推拉力、冷卻鉆具。
一.常用泥漿處理劑簡介
1、常用處理劑主要有工業純堿、正電膠干粉、CMC、CMS、封堵劑、油基潤滑劑等,其主要性能特點如下:
2、處理劑的添加量一般控制在0.1%~1%。 
二.泥漿性能參數
1、 密度
  由于泥漿的特性密度,鉆進中所需要的(超)靜態流體壓力(稍超壓的地下水)可以作用于地下,支撐孔壁。由于切進的緣故,液體密度不斷在增加。因此,有必要不斷地用氣體比重計或泥漿天秤測量進入地下和回流的泥漿。清潔的水/膨潤土基液的密度是在1.05和1.20g /cm3 之間。
2、 粘度
  粘度(單位:mpa*s)可以理解為液體對流動的阻力。粘度存在著兩種值,表觀粘度和塑性粘度。滿足被鉆土質要求的粘度可保證泥漿的液壓特性,尤其是被鉆固態物質的運送和泵送能力。液體參數可以用構成粘度的添加劑予以變更。
粘度的測量單位,多數情況下使用一升泥漿通過“馬氏漏斗”(馬氏粘度)的時間來表示。如有必要,可用旋轉的“葉片粘度計”提供屈服點或塑性粘度(賓漢模型)的精確數值。從這些數值可推導出泥漿的液壓的和載荷承載能力。
3、 PH值
  PH值控制膨潤土的物理化學結構并確定它們的電化學載荷,這就決定了鉆屑液體的有效性以及添加劑的有效性。PH值是評定泥漿化學反應的重要參考值。膨潤土液體的PH值應在8.0和10.0之間。
4、 固相成份
  泥漿中所有不可溶解的組分都叫做固體。依據顆粒大小,可以分為膠質、淤泥和沙。測定是以AP1篩子并用沙量杯進行的。固體成份(單位:容積%)用以鑒定泥漿的攜帶能力,泵送能力,磨蝕能力,以及輸送容積,鉆孔的清潔度驗證和泥漿再循環中使用的分離設備(篩,旋風分離器,離心機)的有效性。
5、 循環容積
    循環容積(單位L/min)必須經常監測并記錄,尤其在早期探測鉆屑液體流失或稀釋時必須如此。根據它的差別可以探測到鉆孔塌方或土地變動的危險,從而可采取必要的措施。需要的流量決定于鉆屑的地質條件和鉆孔液體的攜帶能力??偭黧w流量是根據鉆孔體積和流入土地的流體損失系數計算出來的。該系數一般依據土地資料在1.05到2.20之間。
VB=π·dA2/4·LB·fk
                
式中: VB=鉆孔體積, [m3];
           dA=鉆孔最后直徑, [m];
        LB=鉆屑長度, [m];
     fk=液體損失系數;
6、 濾失量
  動濾失:在泥漿循環的情況下,泥漿建立、增厚、直至平衡而濾失速度也由開始較大逐漸減少至恒定形成泥餅;
  靜濾失:停止循環時,不存在泥漿液對泥餅的沖刷力,隨著濾失的進行,泥餅逐漸加厚,濾失也逐漸減少。靜濾失的濾失量比動濾失小。
  濾失量適中,形成泥餅薄、致密、韌性好、摩阻小??赏ㄟ^濾失量測定儀測定,通常不超過15ml/30min。
7、 按工程特性(如堅硬巖石鉆屑或丘陵松散巖石鉆屑),也需測定鉆屑液體的流動曲線(剪切應變/剪切梯度),膠凝強度或動態流體壓力。需用粘度計測量。
三.配漿用水
  水是最重要的配漿材料之一,配漿用水PH值應控制在8-10,含鹽量不超過10g/L,無固體雜質,通常用純堿來凈化水質,降低水的硬度和調節PH值,處理后更適合膨潤土水化分散。
 配漿用水盡量選用淡水,可取施工場地附近河流水,也可在施工場地內打井抽水。
四.泥漿配方
1、 在穿越施工中,不同地質條件下要求泥漿的性能指標不同,通常通過改良泥漿配方來改善泥漿的性能??纱┰降刭|主要分為:粘土、亞粘土、粉砂細砂、中砂、粗砂礫砂、巖石。
2、 不同管徑的導向孔、擴孔回拖過程中所需泥漿性能也稍有不同。導向孔階段泥漿粘度相對要低,隨著擴孔級別增加粘度應依次增加5-10s,增加攜屑能力,降低失水,回拖時粘度不應太高需比最終擴孔級別時粘度低5-10s為宜。
3、 各種地層特點、穿越特點及對泥漿性能要求,如下表:
1、 穿越工程由于泥漿用量大,要求保證泥漿中鉆屑含量(一般保持在10%左右,保證施工安全),在鉆機一側采用泥漿回收的方法重復利用泥漿來滿足大量泥漿的需要和減少廢棄泥漿的污染。
2、 從鉆導向孔、擴孔到回拖,有多個工序需耗用較多泥漿,如不回收將增加工程成本,造成環境污染,所以安裝回收、處理泥漿系統減少泥漿總量是必要的,出土點的泥漿通過鉆桿倒運到入土點進行處理再利用,同時要及時清收和控制跑冒的泥漿。
3、 施工中要根據泥漿回返,冒頂情況和泵壓變化等分析,判斷并采取對應措施。如嚴重冒頂可進行封堵處理,當鉆屑過多導致扭矩增大,應停止鉆進,先進行循環,排砂或采取其它措施,待正常后再恢復鉆進。
4、 當需較長時間停鉆,應及時替入新泥漿提高護孔能力,防止塌孔卡鉆;當出現鉆屑床時,在泥漿中加入0.05—0.1%的泥漿結構劑。堅持循環泥漿清掃孔眼。
第七章 定向鉆穿越施工相關知識
一、司鉆相關知識
1.鉆機旋轉扭矩和拉力主要通過壓力表進行觀察,司鉆要時刻注意扭矩和拉力變化,并作好相關記錄。
2.扭矩壓力表表示類型主要包括四種:扭矩(N·m);MPa;PSI(磅/平方英寸);巴(bar);
 扭矩:物理學中力矩的大小,力和力臂的乘積,單位N·m。
 1Kg·m=9.8N·m;
 PSI(磅/平方英寸):歐美國家壓力表示單位;
 1Psi=6.895KPa=0.0703kg/cm2=0.0689bar=0.068大氣壓(ATM);
 1bar=0.1MPa=100KPa=1.0197Kg/cm2=14.696Psi;
 1bar≈1大氣壓(ATM);
 例:我們所用DD-220奧格鉆機壓力表單位為PSI。
 2000Psi=13.78MPa≈40000N.m=136bar
鉆桿只能根據API標準無縫軋制而成。鋼的級別在不同級別之間區分,常用的在“E級”(屈服點=515N/mm2)和“S級”(屈服點=927N/mm2)之間。
 鉆桿在其使用期間,承受著巨大的磨損,尤其是在磨蝕力強的硬質巖石鉆屑中。鉆桿的實際壁厚按API標準測量分為4個質量(級),(1級=新的,高級,2級,3級)。
二、地質條件分析
1、 在水平定向鉆技術實施之前,必須沿著計劃路線進行正式的綜合土壤調查并予以復查以評定該項工程的可行性,將施工風險減到最小。必須進行所需的土壤調查以取得全部必需信息。
 將要進行的地質物理調查,類型和范圍取決于取樣鉆孔和穿透試驗所記錄的地質狀況以及影響上述試驗方法和結果的當地條件,應考慮到諸如地面標高、區域利用狀況以及周圍的影響。調查選擇的地質物理程序可以自陸地或水中進行。
2、 適合水平定向鉆機施工的地質條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出土點或入土點側含有卵礫石等不適合水平定向鉆施工的地質條件時,經采取措施后也可進行水平定向鉆穿越施工。
3、 地質報告應按GB50021《巖土工程勘察規范》的要求提供。其內容包括但不限于以下內容:
 a) 勘察目的、任務要求和依據的技術標準;
 b) 擬建工程概況;
 c) 勘察方法和勘察工作布置;
 d) 場地地形、地貌、地層、地質構造、巖土性質及其均勻性;
 e)各項巖土性質指標,巖土的強度參數、變形參數、地基承載力的建議值;
 f)地下水埋藏情況、類型、水位及其變化;
 g)土和水對建筑材料的腐蝕性;
 h)可能影響工程穩定的不良地質作用的描述和對工程危害程度的評價;
 i)場地穩定性和適宜性的評價。
二、地質條件分析
1、 在水平定向鉆技術實施之前,必須沿著計劃路線進行正式的綜合土壤調查并予以復查以評定該項工程的可行性,將施工風險減到最小。必須進行所需的土壤調查以取得全部必需信息。
 將要進行的地質物理調查,類型和范圍取決于取樣鉆孔和穿透試驗所記錄的地質狀況以及影響上述試驗方法和結果的當地條件,應考慮到諸如地面標高、區域利用狀況以及周圍的影響。調查選擇的地質物理程序可以自陸地或水中進行。
2、 適合水平定向鉆機施工的地質條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出土點或入土點側含有卵礫石等不適合水平定向鉆施工的地質條件時,經采取措施后也可進行水平定向鉆穿越施工。
3、 地質報告應按GB50021《巖土工程勘察規范》的要求提供。其內容包括但不限于以下內容:
 a) 勘察目的、任務要求和依據的技術標準;
 b) 擬建工程概況;
 c) 勘察方法和勘察工作布置;
 d) 場地地形、地貌、地層、地質構造、巖土性質及其均勻性;
 e)各項巖土性質指標,巖土的強度參數、變形參數、地基承載力的建議值;
 f)地下水埋藏情況、類型、水位及其變化;
 g)土和水對建筑材料的腐蝕性;
 h)可能影響工程穩定的不良地質作用的描述和對工程危害程度的評價;
 i)場地穩定性和適宜性的評價。
2、 水平定向鉆工程的縱向斷面圖至少應包含下述內容:
  地下水位;
  河床最大沖刷深度;
  標貫;
 沿跨越長度的地形圖和標高,并有重要點的尺寸標注,使用適當的坐標系統;
  水位和河床圖,具有潮汐范圍,低水位和高水位的詳細情況;
  鉆線的出入土角;
  鉆線圖,具有同樣的尺寸標注,如鏈測長度和標高;
  每一區段垂直曲率半徑的詳圖;
  每一區段的綜合半徑詳圖;
  鉆線水平長度和鉆線總長度詳圖;
  關鍵區域的復蓋尺寸,如湖泊或河流下,進口點等等;
  鉆探和回聲探測的位置和穿透深度圖,以及被鉆地層詳圖;
  已知障礙圖,如現有管線、基礎,擋土墻等;
3、 水平定向鉆的平面圖至少應包含以下細節:
  相對于中心線橫向距離約5~20m內的地形圖;
  相對于適當坐標系統的出入土點坐標;
  具有相同尺寸標注的鉆線路徑,如每隔10m;
  每一區段的水平半徑詳圖;
  回聲探測和鉆探位置圖(土壤信息);
  已知障礙如現有管線,基礎、板樁等圖;
  鉆機工地和管道工地的預期區域;
  地理北;
4、 水平定向鉆的橫截面圖至少應包含以下細節:
  鉆孔直徑;
  管子截面圖,詳細注明管材型號,壁厚,涂料,型號,任何其他保護和適用襯里的細節;
四、穿越施工相關計算
1.穿越曲線的曲率半徑應大于1500D,且不小于1200D。
2.在定向鉆入土端和出土端保持不少于10m的直線段。
穿越曲線控向點位置計算:
a2=R×sin ?入 ;
b2=R×(1-cos ?入);
b1=h1-b2;
a1=b1÷tg ?入 ;
c1= R×sin ?出 ;
d2= R×(1-cos ?出);
d1=h2-d2;
c2= d1÷tg ?出 ;
L1=L-a1-a2-c1-c2;
式中:
a2 ——入土端曲線的水平長度 
b2 ——入土端曲線的高度
b1——入土端直線段的高度
a1 ——入土端直線段的水平長度
c1——出土端曲線的水平長度   
d2——出土端曲線的高度
h1——入土端地面與底部直線段的高度
h2——出土端地面與底部直線段的高度
d1 ——出土端直線段的高度
c2 ——出土端直線段的水平長度
L1 ——底部直線段的長度
L——穿越水平長度
R ——曲率半徑
?入——入土角
?出——出土角
4.鉆機拖拉力的計算和鉆機的選擇:
F 拉=πLf[(D2/4)γ-(D-δ)δ×7.85]+kπDL
   式中: F 拉-計算的拉力,t;
              L—穿越管段的長度,m;
              f—摩擦系數, 0.1—0.3;
              D—管子的直徑, m;
            δ—管子的壁厚, m;
            γ—泥漿密度,t/m3;
    k—粘滯系數,0.01—0.03;
 水平定向鉆機宜根據公式計算值的1.5—3倍來選擇(考慮安全系數)。
第八章 HSE安全管理措施
(一)嚴格執行施工安全操作規程,設專人負責安全監督,堅決杜絕違章操作,上崗人員必須按規定穿戴勞保用品。
(二)堅持班前召開安全會,強化安全意識,做到安全第一。
(三)禁止非施工人員進入施工現場,特種作業人員必須持證上崗,杜絕無證上崗和串崗。
(四)各種油品、易燃物品要妥善存放,并做好防火標志。
(五)配齊各種消防器材并保證完好,確保能隨時投入使用。
(六)嚴禁亂倒廢舊油料,以消除火災隱患,妥善處理廢棄泥漿,防止污染環境。
(七)鉆機及用電設備要有可靠的接地線,防止觸電事故。
 (八)擴孔、回拖作業時,兩岸要加強聯系、協調配合,密切注意地下變化情況,及時處理異常情況。
 (九)導向孔完成后,采用方便卸扣的油田鉆井用B型管鉗拆卸無磁鉆鋌,連接鉆具,以縮短鉆具在導向孔內的停滯時間。
 (十)鉆進及回拖過程中,如遇到壓力突變出現異常反應,及時對照地層進行分析,必要時抽回一定數量的鉆桿,重新調整。
 (十一)吊車作業時,要有專人指揮,吊臂下不得站人。
 (十二)控向、司鉆要嚴格按照設備操作要求作業,設備運輸過程中必須綁扎牢固。
(十三)鉆桿應清洗干凈,鉆頭及擴孔器入土前進行通漿試鉆。 - 非開挖工程公司供稿

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穿越地平線 評論說:發表時間:2013-07-17 20:48:34
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回復時間:2013-07-22 20:59:38
水平定向鉆
水平定向鉆[shuǐ píng dìng xiàng zuàn],是非開挖鋪管施工工藝的一種。它是通過導向、擴孔、拖管等施工工序完成地下鋪設管道的一個過程。隨著現代文明意識和環保意識的逐漸加強,開挖路面進行各類地下管線施工所導致的社會問題、交通問題、環境污染問題已越來越受到各級政... 更多...
天然氣
天然氣tiān rán qì(Natural gas),又稱油田氣、石油氣、石油伴生氣。天然氣的化學組成及其物理化學特性因地而異:主要成分是甲烷,還含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等。無硫化氫時為無色無臭易燃易爆氣體,密度多在0.6~0.8g/cm3,比空氣輕... 更多...
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