公里定向钻施工方案.doc

目录第一章 工程概况21、编制依据22、工程概况23、工程量表3第二章 施工部署62.1 施工总体方案62.2 施工安排7第三章 工程施工方案113.1穿越施工工艺流程图113.2 测量放线123.3 进场道路及场地的平整123.4 管线施工133.5 定向钻施工13第四章 施工应急预案19第五章 计划总工期20第六章 项目质量保证措施及HSE管理措施216.1质量保证体系216.2 HSE管理体系22第一章 工程概况1、编制依据1.施工及验收标准油气长输管道工程施工及验收规范 GB50369-2006油气输送管道穿越工程施工规范 GB50424-2007石油天然气金属管道焊接工艺评定 SY/T0452-2002石油天然气建设工程施工质量验收规范 管道穿跨越工程 SY 4207-2007埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准 SY/T 4103-2006钢制管道焊接及验收 SY/T4103-20062、工程概况2.3工程地质 勘探深度范围内的地层岩性自上而下划分为3个工程地质层，其分层描述如下：素填土（Q4ml）：棕红色为主，结构较松散，主要分布于工业区场区内及附近，各钻孔揭露该层岩性组成变化大。该层厚度为0.60-6.50m。淤泥质粘土（Q4al）：灰色，流塑，含有机质、腐殖质，干强度高、韧性高，有光泽。该层仅在CK8号孔揭露，厚度为3.40m。1粉质粘土（Q3dl+pl）：灰黄色，可塑，含少量砾石，含量少于5%，干强度中等、韧性中等，稍有光泽。主要分布于丘前平原及丘坡地带，厚度为1.00-5.00m。2含碎石粉质粘土（Q3dl+pl）：灰黄色，可塑，含碎石，粒径以2-4cm为主，含量约占25%-35%，干强度中等、韧性中等，稍有光泽。仅钻孔CK15、CK16号揭露，厚度为1.70-3.80m1全风化泥质粉砂岩（K2j）：棕红色，岩体风化强烈，风化呈粘性土状，原岩组织结构完全破坏，局部可见原岩残余结构。厚度为0.40-2.80m。2强风化泥质粉砂岩（K2j）：棕红色，原岩组织结构大部分破坏，风化裂隙很发育，岩芯呈碎块状为主，块径3-5cm，手可折断，敲击易碎。厚度为0.50-1.90m。3中等风化泥质粉砂岩（K2j）：棕红色，粉砂质结构，泥质胶结，胶结程度良好，层状构造，风化裂隙稍发育，岩芯切割成10-30cm短柱状，浸水易软化，属极软岩-软岩，岩石质量指标RQD=60-70%。本次勘察未揭穿该层，最大揭露厚度23.10m。3、工程量表序号名称、规格及标准号单位数量总质量（kg）备注一管材管件1加强级3层PE防腐管66012.7 L415m830mGB/T9711.2-19992硅芯管40/33Km2二焊接材料1E6010 3.2 焊条Kg400根焊2E71T8 2.0焊丝Kg400填充盖帽3E7018-G 3.2 焊条kg300返修三附属材料1标志桩个22警示牌个23. 1场地平整： 3. 1.1钻机场地及进场便道：钻机进场道路选择金东区孝顺镇山头下村葡萄园。钻机场地使用挖机或人工平整后 ，分层铺垫土工布、管排，占地面积为60m60m。挖排浆池（20m6m2m）。地场四周挖0.8m宽0.8m深的排水沟。3. 1.2 出土点场地及进场便道：出土点场地处于旱地中，占地面积30m30m，推平压实铺垫管排用于出土点作业。3. 1.3 焊接场地：焊接作业带可利用部分线路段的施工作业带宽度，由于预制场地长度不够，本段穿越采用二接一形式。即两条415m预制管。 组装场地前50米用于管线连头及出土点作业场地，占地宽度为30m，在穿越中心线的一侧挖排浆池（10m6m2m）。平整后，从下到上依次铺垫土工布和管排， 用于放置钻杆和出土点设备。管线从出土点后70m后开始焊接。3.2 挖地锚坑1个：长6.0m、宽2.0m、深2m，3.3 钻机场地搭泥浆料棚1次，15m长，10m宽，5m高。3.4 钻导向孔：1条，长度为830m。3.5 焊接场地挖发送沟，自穿越管段出土点至穿越管段管尾，上口宽2 m，下口宽1.2 m，深度为1.5 m，长度为415m。3.6 预扩孔：18、24、30、36扩孔各1次，长度分别为830m。3.7完工后清理施工场地，恢复地貌，用车拉运到当地垃圾填埋场。第 3 页金衢段配套管道工程03省道1.2公里定向钻穿越 施工方案 第二章 施工部署2.1 施工总体方案 2.1.1根据本工程特点，我公司成立以1.2公里定向钻穿越专项小组”。按照项目法组织施工，全面负责本工程的组织、指挥及协调管理工作，并选派精兵强将组成定向穿越作业机组承担此项工程的施工。2.1.2建立健全各种管理网络，严格按设计施工图纸、技术规范精心组织施工。施工中，实施关键线路控制，确保在合同期内完成施工任务。2.1.3进行专业分工，提高工序质量。我项目部成立了七个作业机组，各机组负责完成所属各相应的施工任务。2.1.4对现场进行详细踏勘，编制切实可行的施工组织设计，配备适应性强的施工机具，密切各专业作业机组之间的配合，加强现场预制化程度，全力推行顺序法施工，从而提高施工效率，加快施工进度。2.1.5使用网络计划指导施工，确保关键线路按时完成，做到同步与立体交叉相结合、特殊与普通相结合，纵观全局，点面配套，缩短工期。2.1.6为便于及时有效的施工管理，本标段项目部设在当地，作业队沿线布置，分别设在沿路作业点，施工营地主要采用流动作业营房和租用当地民房。2.1.7根据线路地形，合理的安排流水作业和交叉作业，减少现场搬迁，均衡的组织作业，进行不间断施工。2.1.8建立强有力生活保障系统，使参与施工的全体职工，有一个良好的工作、生活环境。2.1.9建立工程施工质量保证体系，编制质量手册、质量控制程序文件、作业指导书和质量反馈卡。提高质量，以预防为主，以高质量的质量管理确保工程质量目标的实现。2.1.10按照SY/T627697石油天然气工业健康、安全与环境管理体系的原则，建立本工程的HSE管理体系，编制HSE管理手册、HSE控制程序、HSE作业指导书。在施工中加强HSE检测和审核，及时发现工作中存在的不足，制定切实可行的纠正和预防措施，保证健康、安全、环境目标的全面实现。2.1.11在施工要素的管理上，根据定额做到工种配套、协调，劳动力计划合理，并随时根据施工任务和施工条件的变化，对生产要素进行动态管理。2.2 施工安排 2.2.2项目经理部人员配备序号职务人数姓名一123二4三5四6五7六8七9102.2.3 施工技术力量劳动组织序号工种数量序号工种数量1项目负责人111起重工22工程师112操作手43现场负责人113电工24技术员214电焊工65质检员115管工26材料员116泥浆工27安全员117测量工28资料员118普工59控向110司钻2合计38人2.2.4 施工任务划分序号单位名称施工任务1定向钻穿越队负责钻机场地布置、钻导向孔、并扩孔回拖660 管线2管线安装队负责布管、组装焊接3试压队负责穿越管线试压4运输队负责钢管的运输、装卸及途中保护5土建施工队负责对线路测量放线、扫线并按照要求平整场地6冷弯管制作机组负责冷弯管的加工2.2.5 关键施工项目本工程关键施工项目为：管线预制、钻导向孔、回拖。第2页金衢段配套管道工程03省道1.2公里定向钻穿越 施工方案 第三章 工程施工方案测量放线施工作业带开拓钻机进场便道修筑钻机场地铺垫地锚坑、泥浆池开挖地 锚 安 装钻机及配套设备就位测量控向参数钻 机 试 钻钻 导 向 孔预 扩 孔扩 孔 回 拖泥浆处理运 管布 管组 焊 及 检 测补 口 补 伤试 压 验 收3.1穿越施工工艺流程图3.2 测量放线根据设计交底（桩）与施工图纸放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。3.3 进场道路及场地的平整3.3.1钻机作业场地及进场便道：场地及进场道路使用单斗或人工局部平整后压实，分层铺垫土工布，即可以作为钻机场地（60m60m）。在钻机场地附近挖一泥浆池（10m6m）。钻机场地平整完成后，保证钻机、动力站及泥浆泵等设备的进场就位。出入土点施工现场平面图如下：施工便道原则上利用原有的乡村小道，对其拓宽、垫平、碾压，以减少修筑工作量。新建施工便道选择植被稀少地带，尽量少占耕地。施工便道要平坦，并具有足够的承载能力，能保证施工车辆和设备的行驶安全。施工便道的宽度大于4m，每2km设置一个会车处，弯道和会车处的路面宽度大于7m，弯道的转弯半径大于18m。钻机作业场地及进场便道：钻机场地推平压实,为了保护环境，场地四周挖0.8m宽0.8m深的排水沟。钻机场地修垫面积60m40m，放置钻机、钻杆、泥浆罐等设备。出土点作业场地：出土点作业场地施工中尽可能少占地，占地面积30m30m泥浆坑、2040钻具安装平台和钻杆堆放场地，推平压实。进场便道利用焊接作业带。管线作业带及进场便道：作业带长200m，宽12m。3.3.2地锚坑及泥浆池：挖泥浆池及地锚坑，泥浆池尺寸为10m6m2m。泥浆池内铺塑料土工布隔离。地锚坑中心线在穿越主管的中心线上，地锚坑尺寸为6m2m2m。挖地锚坑完成后，将地锚嵌入，周围有空隙处夯入石块，并用土填充压实。挖地锚坑各一个。地锚坑中心线在穿越中心线上，地锚坑尺寸6m2m2m。地锚坑完成后，在地锚前紧贴地锚打8个2198,长8米的钢管桩,钢管桩高出地面0.2米,在地锚和钢管桩之间用8#槽钢焊接牢固。（如图所示）地锚坑加固示意图3.4 管线施工3.4.1管段预制管段焊接长度830m，检测合格后用定向钻专用补口套防腐补口。3.4.2管段试压根据设计图纸要求，定向钻穿越段管道进行沟上单独水压试验，回拖完成后不再单独试压。在穿越管段与主管线连头后再进行整体试压。穿越段按设计及规范进行清管及强度和严密性试压，试压介质应为无腐蚀性洁净水。水源用河水。管道强度试验压力为9.45MPa,要求持续稳压4小时;严密性试验压力为6.3MPa，稳压24小时, 以压降不大于1%试验压力值，且不大于0.1Mpa为合格。3.5 定向钻施工3.5.1 回拖拉力的计算和钻机选型3.5.1 3.5.2 泥浆配制及重复利用泥浆是定向穿越中的关键因素，按本次穿越泥浆工艺要求及地质情况编写配制方案，确定正确的混合次序，按不同的地质层配制出符合要求的泥浆。由于穿越地段地质情况比较复杂，对泥浆的要求比较高，为克服对付这种不利因素，我们将采取以下措施：3.5.2.1 水源就近取用河水，用水泵输送至水罐内，在水罐中沉淀、过滤后配浆。3.5.2.2 按照确定好的配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆。3.5.2.3 泥浆添加剂有：降失水剂、提粘剂和防塌润滑剂等。添加剂符合环保要求。3.5.2.4 为了使膨润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，我们使用快速水化装置并增加泥浆罐数量，在此工程中使用1个配浆罐和2个泥浆搅拌罐。3.5.2.5 回流泥浆的处理：钻机场地和管线场地各有一个30m30m2m返浆收集池，泥浆通过泥浆池收集，经沉淀之后处理；3.5.2.6 剩余泥浆的计算与处理：根据以往施工经验，钻导向孔有28%左右的剩余泥浆，预扩孔有67%左右的剩余泥浆，回拖管线有44%左右的剩余泥浆。 与当地环卫处协商，施工剩余泥浆拉运到当地垃圾填埋场。3.5.2.7 泥浆在各个阶段所起的作用如下： 钻导向孔阶段要求尽可能将孔内的泥沙携带出孔外，同时维持孔壁的稳定，减少推进阻力； 预扩孔阶段要求泥浆有很好的护壁效果，防止地层坍塌，提高泥浆携带能力； 扩孔回拖阶段要求泥浆具有很好的护壁、携砂能力；同时还有很好的润滑能力，减少摩阻和扭矩。3.5.2.8 粘土层容易水化膨胀，引起缩径卡钻的潜在危险。针对该层，泥浆的失水性能是关键。因此，在提高粘度的同时加入定量的改性淀粉来控制失水。3.5.2.9 粉土层成孔性差,采取的措施是：在泥浆中加入正电胶，形成“液体套管”。3.5.2.10 设计曲率半径采用1200D，为792米3.5.3 钻机试钻开钻前做好钻机的安装和调试等一切准备工作，确定系统运转正常、钻杆和钻头清扫完毕，严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，钻进1-2根钻杆后检查各部位运行情况，各种参数正常后按次序钻进。3.5.4 钻导向孔钻孔期间，建立穿越曲线数据库，采集在控向过程中由控向系统的计算机自动生成的有关数据。如每个测量点的（倾角）Inc、（方位角）Az、（水平距离）Away、（高差）Right、（左右偏差）Elev 值。每隔1米测量一次穿越曲线的三维坐标。为了保证采集数据的正确性，减少人为的数据录入错误。我们将采取自编的小程序，使控向系统计算机生成的控向数据经过一、两步的转换后，自动生成Excel文件，以保证控向数据的可打印性和传输性，减少人为录入数据的错误。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，本次穿越工程用GD2800型水平定向钻机实施。钻导向孔的钻具组合是：9.5牙轮钻头+造斜短节+7无磁钻铤+51/2S-135钻杆控向对穿越精度及工程成功至关重要，并直接关联到主管穿越。开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，泥浆与司钻重视每一个环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，达到出土准确，成孔良好。为防止钻孔时导向孔与设计穿越曲线的偏移，将采取以下九大措施：措施一：精确放线。为穿越机组配备经有关部门检定的全站仪，保证在测量放线阶段，利用控制桩准确定位入土点、出土点，从而得到精确的穿越轴线，防止穿越曲线与设计曲线的偏移。措施二：每次施工前，用消磁仪对无磁钻挺进行消磁处理，防止由于无磁钻挺被磁化产生磁场干扰，影响控向的精度。措施五：精心施工，导向孔严格按设计曲线钻进在钻导向孔阶段，对每一测量点的控向数据的采集，采取不同工具面角（TOOLFACE）进行实时测量。即：在每个测量点，旋转钻头，使工具面角（TOOLFACE）分别在0、90、180、270、360时进行控向数据的实时测量，取最接近五次实时测量数据的平均值的工具面角（TOOLFACE）作为控向数据采集时的工具面角（TOOLFACE），减少控向数据采集的误差。从而防止钻进曲线与设计曲线的偏移。措施六：严格按照施工规范，确保每根钻杆的操作，符合设计所规定的曲率半径范围,并在此基础上,每根钻杆的倾角和方位角的变化值满足规定的钻杆折角范围之内。措施七：连接无磁钻挺、造斜短节、钻头时，采取措施，确保造斜短节的工具面与钻头射流钻进的中心线一致。从而，使测量的工具面值更接近实际工具面值，有助于控向工程师控制钻进方向。措施八：控向系统的数学模型采用高精度的数学模型在水平定向钻施工中，控向系统数学模型主要有三种：正切法、平均角法、最小曲率法，其中常用的数学模型是正切法。根据数学原理，在这三种数学模型中，正切法的精度较差，平均角法和最小曲率法的精度较高。因此，在实际操作中，我们将采用精度较高的平均角法和最小曲率法作为控向系统的数学模型，以求在相同的数据采集基础上，得到较高的计算精度，从而提高控向的精度。选取合理的扩孔工艺，防止扩孔器偏扩措施九：根据地勘资料和导向孔数据，认真分析穿越轴线各地层组成成分、物理力学性质。要将各穿越地层的岩土类型、含水量、孔隙度、粘聚力、内摩擦角、地基承载力标准值、侧摩阻力、锥尖阻力等等，仔细阅读，将这些数据标识在穿越曲线图上，以指导司钻人员操作。根据穿越地层选用合理的扩孔器组合方式。3.5.5 预扩孔3.5.5.1 穿越采用以下四级扩孔预扩孔：导向孔完成，钻头及无磁钻铤出土后及时拆卸，装上检查合格的18扩孔器进行预扩孔，因穿越距离长扭矩大，卸钻铤和钻头时，采用液压卸扣钳保证及时卸扣。为了整个穿越万无一失，整个预扩孔过程采用以下四级扩孔。第一级采用18刮刀扩孔器进行第一次预扩孔；第二级用24刀式式扩孔器；第三级用30桶式扩孔器进行扩孔；第四级用36桶式回拖管线。3.5.7 管线回拖管线回拖采用浅挖发送沟的方式，发送沟采用挖机开挖，在挖发送沟时，计算好发送沟进入孔洞的坡度，确保发送沟，特别是管线进入孔洞的这一段发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓。并保证二接一顺利进行。回拖之前要时刻关注天气预报，如在白天下雨天气要采取防雨措施和防风措施，。在回拖时连续作业，避免因停工造成阻力增大。管线回拖前要仔细检查各连接部位，为保证回拖的顺利和防腐层不受破坏，将采取以下措施：（1）连管回拖前，保证预制管线（至少出土点附近的100米管线）和穿越轴线的一致，减少管线进入孔洞时的侧向摩擦力，确保