定向钻穿越工程施工方案-中石油管道局_图文

1、定向钻穿越工程施工方案1穿越施工工艺流程定向钻穿越施工程序如下图所示: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 进场道路及场地的平整3.1 入土点钻机作业、出土点场地及进场便道本次中山 -广州天然气管道定向钻穿越中共投入 6台钻机,各钻机施工场地 要求各异, 具体每条河流的穿越场地要求详见表 6-1各河流穿越施工场地及临时 进场道路施工表。 表 1各河流穿越施工场地及进场道路施工表 3.2 地锚坑及排浆池 挖、砌泥浆池(穿越两岸各 1个及地锚坑,泥浆池尺寸如下图。泥浆池内 铺土工布,池内四周用用挖掘机压实,必

2、要时四周用砖堆砌、钉桩,防止泥浆池 塌方。地锚坑中心线在穿越管线中心线上,地锚坑尺寸为 6m×4m×1.8m 。挖泥浆 池及地锚坑时要留出足够边坡,泥浆池及地锚坑尺寸如图所示: 地锚坑完成后,将地锚放入,用混凝土加固。如下示意图: 3.3入土点钻机场地和出土点平面布置示意图参见附图一和附图二 钻机场地平面布置图和出土点场地平面布置图。4 定向钻施工4.1 1条河定向钻穿越工程概况及穿越地层横门水道(改线定向钻穿越:穿越长度 1296米,管径660,主要穿越地 层为淤泥质土、粘土。三宝沥水道(改线定向钻穿越:穿越长度 900米,管径660,主要穿越 地层为淤泥、淤泥质粉质粘土

3、。洪奇沥水道定向钻穿越:穿越长度 1272米,管径762,主要穿越地层为 淤泥质粘土、粉细砂、淤泥质粉质粘土。正涌水道定向钻穿越:穿越长度 452米, 管径660, 主要穿越地层为淤泥、 粘土层。利生围水道定向钻穿越:穿越长度 460米,管径660,主要穿越地层为淤 泥质土、粘土。三宝沥支流定向钻穿越:穿越长度 1200米,管径660,主要穿越地层为 淤泥质土。卢四顷水道定向钻穿越:穿越长度 760米,管径660,主要穿越地层为淤 泥质土。陈十顷水道定向钻穿越:穿越长度 450米,管径660,主要穿越地层为淤 泥质土。温五顷水道定向钻穿越:穿越长度 450米,管径762,主要穿越地层为淤 泥质

4、土。十二股涌定向钻穿越:穿越长度 690米,管径762,主要穿越地层为淤泥 质土。南洋滘水道定向钻穿越长度 450米, 管径762, 主要穿越地层为淤泥质土。 4.2 主要施工钻机安排本次穿越工程中拟施工的 11条河根据其穿越的长度, 将 11条河流穿越任务 共分成三部分,各部分定向钻穿越施工组织描述如下:第一部分:1200米以上长距离穿越:包括 横门水道穿越 (660, 1296米 、 洪奇沥水 道穿越 (762, 1272米 、 三宝沥支流穿越 (660, 1200米 。1 钻机及配套设备就位 :将钻机就位主管穿越中心线位置上,钻机就位完成后, 进行系统连接、试运转,保证设备正常工作。2

5、测量控向参数 :按操作规程标定控向参数,为保证数据准确,在管中心线的不 同位置测取,且每个位置至少测四次,进行对比,并做好记录。3 泥浆配制及重复利用 :泥浆是定向穿越中的关键因素,穿越主要经过地层为泥 岩, 按泥浆工艺要求及地质资料编写泥浆方案, 并根据实际需要配制出符合要求 的泥浆,措施如下:a 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,并对 水质进行化验,达到使用要求后配浆。b 按照指定的配比用一级膨润土加泥浆添加剂, 配制性能满足要求的泥浆。 c 回流泥浆的处理:钻机场地和管线场地各有一个返浆收集池,各有一套 回收系统。泥浆通过泥浆池收集,再经过回收系统处理后再利用。d

6、 剩余泥浆的处理:与环卫部门协商,施工剩余泥浆拉运到当地垃圾填埋 场。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。4 钻导向孔钻孔期间按照“数字管道”的要求,建立穿越曲线数据库,采集控向数据, 如每个测站点的 Inc 、 Az 、 Away 、 Right 、 Elev 值。对钻杆等主要施工器具进行 分级管理和使用, 用后及时保养和检修, 以防潜在工程事故的发生, 确保施工的 安全。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键,本钻导向孔的

7、钻具组合是:9-1/2牙轮钻头 +造斜短节 +7无磁钻铤 +5-1/2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。在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, 钻导向孔时, 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。导向孔施工示意图5 预扩孔针对 660外径的 横门水道穿越 和 三宝沥支流穿越 采用以下三级扩孔,每 次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。扩孔级别如下: 第一次扩孔:24桶式扩孔;第二次扩孔:32桶式扩孔;第三次扩孔:38桶式扩孔;洗 孔 : 36桶式洗孔。76

8、2外径的 洪奇沥穿越 则采用以下四级扩孔,每次预扩孔都将进行钻杆 和钻具的倒运及钻具连接。扩孔级别如下:第一次扩孔:24桶式扩孔;第二次扩孔:32桶式扩孔;第三次扩孔:38桶式扩孔;第四次扩孔:44桶式扩孔;洗 孔 : 42桶式洗孔。扩孔施工示意图2 管道回拖针对 660外径的主管回拖,拟采用的钻具组合为:36桶式扩孔器 +250T回拖万向节 +6-5/8钻杆 +穿越管线。针对 762外径的主管回拖,拟采用的钻具组合为:42桶式扩孔器 +300T回拖万向节 +6-5/8钻杆 +穿越管线。管道回拖优先采用注水发送沟的方式进行发送, 在受地形地势条件下, 则采 用滚轮架或者草垛支护的方式进行管道发

9、送。 管道回拖施工示意图在回拖时进行连续作业, 避免因停工造成阻力增大, 管线回拖前要仔细检 查各连接部位的牢固。3 清管测径:回拖完成后,单独对回拖完毕的管道进行清管测径。4 泥浆处理、地貌恢复:及时进行钻机场地剩余泥浆的处理和设备转场,并对地貌进行恢复。 第二部分:500米至 900米的中距离穿越:包括三宝沥水道 (660, 900米 、 卢四顷 水道穿越 (660, 760米 、 十二股涌水道穿越 (762, 690米 。1 钻机及配套设备就位 :将钻机就位主管穿越中心线位置上,钻机就位完成后, 进行系统连接、试运转,保证设备正常工作。2 测量控向参数 :按操作规程标定控向参数,为保证数

10、据准确,在管中心线的不 同位置测取,且每个位置至少测四次,进行对比,并做好记录。3 泥浆配制及重复利用 :泥浆是定向穿越中的关键因素,穿越主要经过地层为泥 岩, 按泥浆工艺要求及地质资料编写泥浆方案, 并根据实际需要配制出符合要求 的泥浆,措施如下:a 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,并对 水质进行化验,达到使用要求后配浆。b 按照指定的配比用一级膨润土加泥浆添加剂, 配制性能满足要求的泥浆。c 回流泥浆的处理:钻机场地和管线场地各有一个返浆收集池,各有一套 回收系统。泥浆通过泥浆池收集,再经过回收系统处理后再利用。d 剩余泥浆的处理:与环卫部门协商,施工剩余泥浆拉运

11、到当地垃圾填埋 场。 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。4 钻导向孔钻孔期间按照“数字管道”的要求,建立穿越曲线数据库,采集控向数据, 如每个测站点的 Inc 、 Az 、 Away 、 Right 、 Elev 值。对钻杆等主要施工器具进行 分级管理和使用, 用后及时保养和检修, 以防潜在工程事故的发生, 确保施工的 安全。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键,本钻导向孔的钻具组合是:9-1/2牙轮钻头 +造斜短节 +7

12、无磁钻铤 +5-1/2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。在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, 钻导向孔时, 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。 导向孔施工示意图5 预扩孔针对 660外径的 三宝沥水道穿越 和 卢四顷水道穿越 采用以下三级扩孔, 每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。扩孔级别如下:第一次扩孔:24桶式扩孔;第二次扩孔:32桶式扩孔;第三次扩孔:38桶式扩孔;洗 孔 : 36桶式洗孔。762外径的 十二股涌穿越则采用以下四级扩孔,每次

13、预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。扩孔级别如下:第一次扩孔:24桶式扩孔;第二次扩孔:32桶式扩孔;第三次扩孔:38桶式扩孔;第四次扩孔:44桶式扩孔;洗 孔 : 42桶式洗孔。 扩孔施工示意图5 管道回拖针对 660外径的主管回拖,拟采用的钻具组合为:36桶式扩孔器 +250T回拖万向节 +5-1/2钻杆 +穿越管线。针对 762外径的主管回拖,拟采用的钻具组合为:42桶式扩孔器 +250T回拖万向节 +5-1/2钻杆 +穿越管线。管道回拖优先采用注水发送沟的方式进行发送, 在受地形地势条件下, 则采 用滚轮架或者草垛支护的方式进行管道发送。 管道回拖施工示意图在回拖时进行连续作业,

14、 避免因停工造成阻力增大, 管线回拖前要仔细检 查各连接部位的牢固。6 清管测径:回拖完成后,单独对回拖完毕的管道进行清管测径。7 泥浆处理、地貌恢复:及时进行钻机场地剩余泥浆的处理和设备转场,并对地貌进行恢复。第三部分:450米至 460米的短距离穿越:包括 正涌水道穿越 (660, 452米 、 利生 围水道穿越 (660, 460米 、 陈十顷水道穿越 (660, 450米 、 温五顷水 道穿越 (762, 450米 以及 南阳滘水道穿越 (762, 450米 。1 钻机及配套设备就位 :将钻机就位主管穿越中心线位置上,钻机就位完成后, 进行系统连接、试运转,保证设备正常工作。2 测量控

15、向参数 :按操作规程标定控向参数,为保证数据准确,在管中心线的不 同位置测取,且每个位置至少测四次,进行对比,并做好记录。3 泥浆配制及重复利用 :泥浆是定向穿越中的关键因素,穿越主要经过地层为泥 岩, 按泥浆工艺要求及地质资料编写泥浆方案, 并根据实际需要配制出符合要求 的泥浆,措施如下:a 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,并对 水质进行化验,达到使用要求后配浆。b 按照指定的配比用一级膨润土加泥浆添加剂, 配制性能满足要求的泥浆。c 回流泥浆的处理:钻机场地和管线场地各有一个返浆收集池,各有一套 回收系统。泥浆通过泥浆池收集,再经过回收系统处理后再利用。d 剩余泥

16、浆的处理:与环卫部门协商,施工剩余泥浆拉运到当地垃圾填埋 场。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。4 钻导向孔钻孔期间按照“数字管道”的要求,建立穿越曲线数据库,采集控向数据, 如每个测站点的 Inc 、 Az 、 Away 、 Right 、 Elev 值。对钻杆等主要施工器具进行 分级管理和使用, 用后及时保养和检修, 以防潜在工程事故的发生, 确保施工的 安全。导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键,本钻导向孔的钻具组合

17、是: 9-1/2牙轮钻头 +造斜短节 +7无磁钻铤 +5-1/2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。在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, 钻导向孔时, 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。导向孔施工示意图5 预扩孔针对 660外径的 正涌水道穿越 、 利生围水道穿越以及陈十顷水道穿越 采 用以下三级扩孔, 每次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。 扩孔级别 如下:第一次扩孔:24桶式扩孔;第二次扩孔:32桶式扩孔;第三次扩孔:38桶式扩孔;洗 孔 : 3

18、6桶式洗孔。762外径的 温五顷水道穿越和南阳滘水道穿越 则采用以下四级扩孔,每 次预扩孔都将进行钻杆和钻具的倒运及钻具连接。扩孔级别如下:第一次扩孔:24桶式扩孔;第二次扩孔:32桶式扩孔;第三次扩孔:38桶式扩孔;第四次扩孔:44桶式扩孔; 洗 孔 : 42桶式洗孔。 扩孔施工示意图6管道回拖针对 660外径的主管回拖,拟采用的钻具组合为:36桶式扩孔器 +250T回拖万向节 +5-1/2钻杆 +穿越管线。针对 762外径的主管回拖,拟采用的钻具组合为:42桶式扩孔器 +250T回拖万向节 +5-1/2钻杆 +穿越管线。管道回拖优先采用注水发送沟的方式进行发送, 在受地形地势条件下, 则采

19、 用滚轮架或者草垛支护的方式进行管道发送。 管道回拖施工示意图在回拖时进行连续作业, 避免因停工造成阻力增大, 管线回拖前要仔细检 查各连接部位的牢固。7清管测径:回拖完成后,单独对回拖完毕的管道进行清管测径。8泥浆处理、地貌恢复:及时进行钻机场地剩余泥浆的处理和设备转场,并对地貌进行恢复。5 穿越施工难点以及应对措施5.1横门水道施工难点及应对措施:本次横门水道穿越长度长达 1296米,且穿越地址中有部分粘土层,因此在 穿越过程中会对扩孔和回拖造成较大的难度影响。 我公司在进行该工程施工时将 采取如下措施:泥浆方面:淤泥质粘土和粉质粘土在钻导向孔阶段易缩径, 造成钻杆或管道 被粘卡,造成扭矩

20、和拉力的增大,推进困难。对泥浆的要求比较高。因此在泥浆 的使用控制上采取如下措施:(1按照实验室确定好的泥浆配比用优级级膨润土加上泥浆添加剂,配出 合乎要求的泥浆。(2 泥浆在各阶段的大致配方为:钻导向孔:4%高效膨润土 +0.3%insta-vis plus+0.2%纯碱 +0.1%钻液宝。 泥浆粘度保持在 45s 左右, 必要时加入适量的重晶 石粉来调节泥浆的比重,泥浆排量约为 0.8立方 /分钟。(3扩孔阶段的泥浆配方大致为:6%优质膨润土 +0.3%insta-visplus+0.2%纯碱。 淤泥地层中泥浆粘度保持在 55s 左右, 淤泥质粘土和粉质粘土 地层中泥浆粘度保持在 40s

21、左右,必要时加入适量的重晶石粉来调节泥浆的比 重,泥浆排量约为 1.3立方 /分钟。(4回拖阶段的泥浆配方大致为 6%优质膨润土 +0.3%insta-vis plus+0.2%纯碱。 泥浆粘度保持在 50s 左右, 必要时加入适量的重晶石粉来调节泥浆的比重, 泥浆排量约为 1.3立方 /分钟。(5为了确保泥浆的性能,使膨润土有足够的水化时间,增加泥浆储存罐 和泥浆快速水化装置。(6由于扩孔距离较长,为保证孔洞内泥浆充足,扩孔器前后方 600米各 安装一个泥浆短节。(7泥浆的回收利用:钻机场地和管线组装场地各有一个泥浆收集池,泥 浆通过泥浆池收集,再经过泥浆回收系统回收再使用。预扩孔和回拖:扩

22、孔期间, 根据扩孔器在粘土层内的司钻数据如拉力、 扭矩 以及转速等情况, 如若遭遇扭矩大进尺慢等难点, 则可将扩孔器由 桶式扩孔器调 整为飞旋式切割刀和桶式扩孔器组合 进行扩孔施工; 在扩孔和回拖期间, 卡钻事故的发生将给穿越的成功带来很大的风险, 为此我们充分做好应急措施准备, 在 现场准备大吨位的 250吨滑轮组, 以备扩孔或回拖卡钻时进行抢险。 针对在回拖 过程中可能出现卡滞导致回拖力大幅变大, 在出土点预先安装滑轮组, 以备在出 现卡滞现象时及时将钢管拽出, 经洗孔后重新进行回拖作业; 粘土层回拖要一气 完成, 中间尽量减小停顿时间, 否则孔内容易发生切屑沉积, 孔内泥浆循环不通 畅,

23、造成粘土抱管现象。 我公司曾于 2005年在珠海 -中山一期天然气管道工程进行横门水道的穿越, 该穿越长度为 990米,管径 660,该工程在施工过程中曾发生泥包钻造成扩孔 扭矩大的现象, 后经调整扩孔器形式和调整泥浆配方后, 成功完成了该条河流的 穿越施工。5.2 洪奇沥水道穿越施工难点及应对措施:本次洪奇沥水道穿越施工管径为 762, 长度达 1272米, 且穿越部分地层为 粉细砂, 因此在穿越施工中容易产生回拖时砂层抱管现象, 针对该施工难点, 我 公司将采取如下应对措施:泥浆配制:使用高效膨润土进行配浆, 在泥浆中通过添加 PAC 等性能添加剂, 提高泥浆的携带性和流动性,泥浆的粘度要

24、求为,在导向孔施工阶段为 70秒至 90秒,扩孔和回拖阶段的粘度为 80秒至 100秒。最后在回拖过程中,添加减阻 润滑剂,降低管道在回拖过程中产生的阻力。管道回拖:管道定向钻施工的最后一环,回拖作业的成败直接决定着整个定 向钻工程的成败。 因此在回拖前作业如导向孔作业及扩孔、 洗孔作业仅要求其质 量和时间的连续性。滑轮组安装使用示意图中山-广州天然气管道项目中山段水平定向钻穿越施工工作投标书 第三部分：技术部分 在管道回拖时如遇到回拖力增加至超出预计的最大安全拉力时，可判断为管 道在孔洞中遭遇孔壁坍塌导致抱管现象产生。出现此种情况时，可立即在管尾安 装夯管锤进行锤击，使管道受到夯管锤的振击后，摆脱穿越孔洞对其的束缚，从 而回拖作业得以继续进行。在国内外多次的定向钻穿越中，使用夯管锤辅助回拖 的措施屡屡得以成功。因此该工法是确实有效的解卡方法。夯管锤的使用安装如 下图所示。 穿越主管 夯管锤 解卡方向 锤击方向 夯管锤安装使用示意图 5.3 回拖时管道入洞 在管道回拖时，由于管道管径和壁厚均比较大，使管道的刚性很高，在回拖 时管道入洞阶段容易出现管头部分接触孔洞上部，导致回拖力大，且容易造成钻 杆断裂事故。因此在回拖施工时，我公司将在现场采取垫猫背的措施，调整管道 入洞的合理角度，避面由于回拖力大而导致钻杆断裂事故的发生。