高落差、長距離、巖石層管道定向鉆穿越施工技術

摘 要：該文結合重慶-綦江成品油管道工程項目南山定向鉆穿越工程，對穿越施工過程中所遇技術難點進行分析，并針對相應技術難點采取相應的應對措施，保證施工的順利完成，為高落差、長距離、巖石層管道定向鉆施工提供了一些參考。

關鍵詞：高落差 長距離 巖石層 定向鉆 山體 泥漿漏失

中圖分類號：TE 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）01（a）-0-02

1 工程簡介

南山定向鉆穿越工程入土點位于南山鎮石牛村，出土點位于雞冠石鎮納溪溝村，入土點比出土點高程高140.59 m。南山穿越長度為2124 m，曲率半徑1500D，最大穿越深度158 m，管線采用Φ323.9 mm×7.9 mm防腐成品管。

2 施工技術難點

（1）此次穿越是山體穿越，由于地形及探棒信號接收范圍的限制（穿越最大深度達158 m，探棒距離地面人工線圈長度大于100 m），穿越段中間有1282 m布置人工磁場存在較大難度。

（2）無穿越地質資料且地質條件較為復雜，存在軟硬不均的地層，從返漿攜帶的巖屑分析，包括頁巖、砂巖、礫巖、花崗巖及其它巖層。

（3）入土側高程高于出土側140.59 m，鉆孔深度158 m，理論孔底壓力1.9 mPa。一方面不利于泥漿攜帶巖屑，另一方面對于泥漿泵壓要求較高。

（4）地層中有裂隙，在鉆孔及洗孔過程中可能發生嚴重漏失，泥漿失返等情況。導致巖屑不能及時帶出，泥漿消耗材料多，不僅加大施工投入，而且可能會制約施工進程。

（5）長距離穿越，需克服鉆機扭矩大及鉆桿推力有效傳遞的難題，出土側地層承載力較低，勢必造成鉆頭“抬頭”難的

問題。

3 施工技術難點的應對措施

（1）在入、出土側分別布置230 m×200 m和700 m×500 m的人工磁場控向的關鍵是能夠計算出準確的基線方位角，如果探棒測量平臺與人工磁場的讀數繪制成平面圖表，兩條線保持平行，說明已經得到正確的基線方位角，如果兩條線分開，那么基線方位角就不正確，如圖1。

如果控向手跟隨了不正確的方位角，那么每鉆進一根鉆桿，就會右斜sin3 ° ×9.5 m（單根鉆桿長度）=0.49723 m 每鉆進100 m，就會右斜5.234 m，為了避免這種情況的發生就需要改變線性方位角以便于探棒測量數據可以與人工磁場數據契合。準確得出基線方位角的方法，統計人工磁場最好結果區域各項數據，如表1。

最后從得到的結果中去掉一個最大值和一個最小值后取平均值，得出基線方位角。

（2）人工磁場的精確度比探棒測量平臺測量精確度高，所以情況允許下，盡量布置合理的人工磁場。“To take another trutrack reading”重復進行人工磁場數據測量3～4次，如果每次測量數據之間的差距在0.3 m范圍內，則說明獲得的數據是可以采納的，如果獲得的結果彼此差距較大，則說明鉆孔深度太大影響到人工磁場的準確性。

南山定向鉆穿越鉆孔深度達158 m，單圈電纜產生的人工磁場不足以得到精確的數據。我們通過在已有電纜旁邊加接另外一條電纜（如圖2），從而通過減小線圈電阻的方法來獲得更多的電流。設備顯示“Radial Intersity”數值保持在700以上，且“Axial Intensity Mismatch”數值一直控制在-3%～3%范圍以內，說明通過布置雙圈電纜線得到的人工磁場數據是穩定且可以采納的。

（3）出土側地層承載力較低，勢必造成鉆頭“抬頭”難的問題。一方面在出土側打預探孔，了解出土側地層情況（如圖3）。第二方面使用一批6 5/8″S-135級優質壁厚高強度鉆桿，不僅滿足超長距離巖石層定向鉆穿越對鉆具的特殊要求，而且保證了超長距離鉆桿推力的有效傳遞。

（4）入土側高程高于出土側140.59 m，且地層中存在裂隙，在鉆孔及洗孔過程中可能會發生泥漿漏失，泥漿失返等情況。完成導向孔工作后，進行夯Φ1016 mm套管、安裝封堵器及堵漏工作。一方面封堵器的成功應用，有效遏制了入、出土側落差大造成的孔內無法存留泥漿問題，二方面堵漏工作的成功，有利于泥漿及時帶出孔內鉆屑。夯Φ1016套管工作如圖4，安裝封堵器工作如圖5。

（5）采用三通連接雙泥漿泵的方法，提高泥漿的排量和泵壓，不僅有效的平衡了層底壓力有利于巖屑的攜帶，而且大排量的泥漿系統對縮短鉆孔及擴孔的有效時間也起到很大的

作用。

（6）使用定向鉆專用膨潤土按8%～10%重量比加入淡水配出基漿，再按基漿重量的0.3%～0.5%的比例加入高效提粘劑和多功能懸浮劑等泥漿添加劑。使用地面循環罐進行低壓循環，堵漏液進入漏失通道后各組分在漏失層中發生滯留、堆積、架橋和連接，最終達到堵漏目的。具體配方如表2。

4 結語

南山定向鉆穿越施工中，雖然在無地質資料，入、出土點落差大，鉆孔深度大等復雜條件下，進行水平定向鉆穿越風險極大，但經科學施工，南山定向鉆穿越一舉獲得成功。

參考文獻

[1]彭忍社，郭文慶. 西氣東輸工程山區地段管道施工技術[J].油氣儲運，2005（2）.