石油管道水平定向鉆進(jìn)施工技術(shù)分析

李軒綺

（大連瓦房店中石油昆侖燃?xì)庥邢薰荆|寧 瓦房店 116318）

1 水平定向鉆的工作原理及介紹

水平定向鉆的原理就是以定向鉆機(jī)為主導(dǎo)的同時(shí)在導(dǎo)向儀的輔助下進(jìn)行對所測地域的導(dǎo)向和探測。定向鉆機(jī)具備極高的導(dǎo)向效果，在鉆頭達(dá)到施工所需深度時(shí)，楔形鉆頭能夠切換成錐形擴(kuò)孔器裝置，能夠更加精確地達(dá)到施工要求。水平定向鉆機(jī)就是在不挖開地表面的情況下對地下鋪設(shè)公用設(shè)施的一種工具，它的應(yīng)用廣泛，適用于沙土、黏土等特殊地質(zhì)情況，但是它不適用于地下水位較高的地層等。在我國，大部分地區(qū)都可以利用水平定向鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行施工。施工環(huán)境溫度可在-15～45℃進(jìn)行。目前的發(fā)展趨勢也是多元化發(fā)展，例如：大型化、微型化、超深度導(dǎo)向監(jiān)控等，所以水平定向鉆的應(yīng)用將越來越廣泛。

2 水平定向鉆施工的特點(diǎn)

（1）現(xiàn)在一說施工，人們印象中就會(huì)出現(xiàn)施工現(xiàn)場嘈雜的聲音。但是，水平定向鉆施工時(shí)，不會(huì)對交通造成阻礙，也不會(huì)對施工現(xiàn)場的植被造成破壞，更不會(huì)影響周圍人正常的生活秩序。在這種模式下，傳統(tǒng)施工模式的嘈雜將不會(huì)出現(xiàn)，對周圍環(huán)境的影響也降到了最低，例如，在城市埋管時(shí)，遇到地下河床，水平定向鉆技術(shù)可以對周圍環(huán)境不造成破壞。（2）由于水平定向鉆鉆頭達(dá)到對應(yīng)深度時(shí)，就可以切換鉆頭繼續(xù)進(jìn)行操作，現(xiàn)代化的施工設(shè)備施工精度極高，更加方便管道的鋪設(shè)和調(diào)整，更好地迎合施工的需求，并且能夠讓管道更加科學(xué)地繞過地下障礙物。（3）水平定向鉆技術(shù)也不受時(shí)令的影響，而且對比傳統(tǒng)施工方式，所需的勞動(dòng)力少，作業(yè)進(jìn)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)模式，而且由于儀器的極高精度和準(zhǔn)度，施工的成功率高，且完工后安全隱患少。（4）水平定向鉆施工方式進(jìn)出場地所需時(shí)間短，效率高，且可以根據(jù)實(shí)際施工地點(diǎn)進(jìn)行靈活的微調(diào)，它所需要的成本相對于其他模式要低，不僅能達(dá)到節(jié)約成本的目的，還能提高施工效率。（5）在對施工地質(zhì)進(jìn)行勘測完畢后，水平定向鉆所裝的預(yù)擴(kuò)孔可以根據(jù)管道直徑的1.3～1.5倍把鉆孔達(dá)到施工所預(yù)期的大小。

3 水平定向鉆施工存在的缺陷

（1）因?yàn)樗蕉ㄏ蜚@施工是結(jié)合了傳統(tǒng)施工技術(shù)的一種新型技術(shù)，所以這項(xiàng)技術(shù)并沒有完全成熟，并沒有統(tǒng)一的技術(shù)參考標(biāo)準(zhǔn)。因此，對其工程的驗(yàn)收和認(rèn)定就有了一定的難度。（2）因?yàn)樗蕉ㄏ蜚@不像傳統(tǒng)的開槽鋪設(shè)施工那樣進(jìn)行回填，所以，這就對施工材料沉降有著極高的要求，讓其在實(shí)際運(yùn)用中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

4 我國油氣管道的特點(diǎn)

因?yàn)槲覈牡孛矎?fù)雜，不同地區(qū)有著不同的地質(zhì)地貌，所以，我國油氣管道的特點(diǎn)也比較煩瑣。到2020年3月，我國的油氣管道長度已經(jīng)有15萬km，新建天然氣管道達(dá)3萬多公里之多，而新建的原油管道達(dá)1萬km。按照這個(gè)發(fā)展趨勢，油氣管道的建設(shè)依然是重中之重。

由于國家對油氣建設(shè)有著持續(xù)的投入，所以出現(xiàn)了很多新的施工技術(shù)。在技術(shù)發(fā)展的過程中，不僅是對技術(shù)的創(chuàng)新，更是對我國石油建設(shè)技術(shù)有著質(zhì)的提升。如今，我國的管道輸送效率已經(jīng)比以往傳統(tǒng)管道的效率提高了20個(gè)點(diǎn)。雖然我國管道的運(yùn)輸一直在持續(xù)發(fā)展，但與世界頂尖的大國有著不小的差距，所以我國要不斷提高技術(shù)的創(chuàng)新，更快的讓我國油氣管道邁入世界頂尖的行列。

5 水平定向鉆在石油管道中的基本應(yīng)用

（1）首先是對導(dǎo)向孔鉆進(jìn)行分析，確保鉆進(jìn)過程不能出現(xiàn)鉆孔偏移的情況，保證鉆孔的精準(zhǔn)度，以免影響整個(gè)石油管道布置的進(jìn)度。（2）在施工的過程中，擴(kuò)孔技術(shù)是其中不可或缺的一部分，因?yàn)檎麄€(gè)技術(shù)主體環(huán)節(jié)的需要，所以在開展擴(kuò)孔的時(shí)候，要格外地注重細(xì)節(jié)，讓施工得以很好地進(jìn)行。對于鉆頭的選擇也要按照要求的規(guī)格進(jìn)行操作，確保鉆頭精準(zhǔn)度。（3）管道回托也是實(shí)際施工中會(huì)出現(xiàn)的操作，它是基于水平定向鉆下進(jìn)行的。這種技術(shù)能夠很好地防范鉆孔暴露時(shí)間過長對壁面造成一定的影響。在回拖的過程中，讓鉆孔達(dá)到規(guī)定的清潔度的同時(shí)也讓壁面更加光滑，這樣就會(huì)讓整個(gè)工程順利進(jìn)行，也有利于施工人員的安全保障。

6 水平定向鉆在石油管道工程需注意的問題

針對上述所陳列的問題進(jìn)行探究，首先，相關(guān)施工人員可以選擇以下方式：可以采用同孔敷設(shè)進(jìn)行推進(jìn)，它主要是基于石油主管道和光纜套管的相關(guān)操作進(jìn)行實(shí)際操作的，它可以在實(shí)際施工中讓回拖鋪設(shè)的效果得到提升。對于一般施工方式來說，采用同孔敷設(shè)的方式不僅可以節(jié)約成本而且可以縮短工期，但在擴(kuò)徑直徑和穿越距離時(shí)容易受到限制。而且，石油主管道和光纜套管之間的纏繞也會(huì)使回拖阻力增加，甚至是讓纜線出現(xiàn)斷裂的情況。所以，在用這個(gè)方式進(jìn)行操作時(shí)，要對施工地區(qū)地貌做好全面的勘察，制定出精準(zhǔn)的方案后開展施工。除了同孔敷設(shè)以外，還可以采用分別敷設(shè)的方式來進(jìn)行施工。這種方式注重石油主管道和光纜管道相互間隔的施工效果，從而降低石油主管道回拖的阻力，讓施工更加有保障。

在實(shí)際開展施工的過程中，施工的材料也格外重要，因?yàn)槭┕げ牧蠜Q定了整個(gè)工程的質(zhì)量。在選擇管道材料時(shí)，讓相關(guān)的專業(yè)人士進(jìn)行采購，在確保與光纜材料的協(xié)調(diào)性，同時(shí)也要保證材料在實(shí)際施工中能夠正常地進(jìn)行推進(jìn)作業(yè)，在確定施工材料的同時(shí)也要進(jìn)行性價(jià)比的工作，讓工程既能達(dá)到節(jié)約成本的同時(shí)保證工程質(zhì)量。

在進(jìn)行管道回拖的時(shí)候，對回拖阻力的問題也有相應(yīng)的解決方法。一般情況下，直接回拖硅芯管和回拖鋼管，就必定會(huì)因管道直徑過小導(dǎo)致相對拉力不良的情況。所以，保證相關(guān)工作的順利進(jìn)行以及讓工程達(dá)到最佳的效果非常重要。就當(dāng)前來說，減少管道回拖阻力的方式通常都是以成孔的方式來進(jìn)行。因?yàn)楣艿阑赝线@個(gè)步驟非常重要，所以相關(guān)施工人員一定要按照作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，利用科學(xué)合理的操作方式輔助作業(yè)，讓管道回拖達(dá)到所預(yù)期的情況，進(jìn)而讓整個(gè)管道工程能夠順利進(jìn)行，提高工程的質(zhì)量。

7 水平定向鉆的施工工藝步驟

（1）測量放線。①標(biāo)志樁：根據(jù)設(shè)計(jì)好的標(biāo)準(zhǔn)對所需要穿越的起止位置進(jìn)行確定標(biāo)記。②邊界樁：在施工的時(shí)候，臨時(shí)的占地區(qū)域的兩側(cè)邊界線需要布置好標(biāo)記，以50m為單位進(jìn)行間隔。軸向樁與臨時(shí)占用之間的邊界也要設(shè)置一條100m的標(biāo)記，可以用繩索等進(jìn)行標(biāo)記，使其錯(cuò)開灰白線，完成管道線路的鋪設(shè)。在完成放樣后，要清除障礙，然后對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。（2）場地選擇和布置管道。在確定鉆機(jī)場地和布管場地后，要對實(shí)際的情況進(jìn)行分析后，確定入土點(diǎn)，保證鉆機(jī)能夠順利進(jìn)行。布管場地常為狹長型，通常需要穿越布管場地80m左右，對寬度也有一定的要求，所以只要可以選擇直線線路就不要選擇彎路。（3）管道焊接。在進(jìn)行管道焊接前，要確保管口沒有過多的異物，焊接時(shí)要對每組焊接時(shí)間良好地把控，防止因時(shí)間過長而需要再次清理管口。清管器使用時(shí)，要選擇柔軟的物質(zhì)，讓其能夠充分地與管壁接觸，達(dá)到近乎完美的程度。同時(shí)，在進(jìn)行焊接的時(shí)候也要打起十二分精神。（4）鉆前檢驗(yàn)。在鉆前對焊接、防腐等方面做好檢驗(yàn)，確保后續(xù)工程能夠正常進(jìn)行，進(jìn)而提高整個(gè)管道工程的質(zhì)量。（5）安裝鉆機(jī)。在安裝鉆機(jī)的時(shí)候，確保鉆機(jī)的位置處于最佳位置上，然后進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的檢驗(yàn)，確保在鉆機(jī)作業(yè)的過程中不會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況影響進(jìn)程。（6）鉆機(jī)試鉆。在鉆機(jī)安裝好調(diào)試好系統(tǒng)后，對鉆機(jī)進(jìn)行試鉆，保證其穩(wěn)定性。此時(shí)，專業(yè)的技術(shù)人員要對其進(jìn)行數(shù)據(jù)的驗(yàn)收，試鉆的深度一般為40m，將數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定數(shù)據(jù)穩(wěn)定后進(jìn)行鉆孔。（7）鉆導(dǎo)向孔。在鉆導(dǎo)向孔的時(shí)候，對其進(jìn)行檢測，確保穿越曲線已經(jīng)達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，一旦出現(xiàn)問題，就要及時(shí)解決。由于導(dǎo)向孔將直接影響最終的成孔，所以要嚴(yán)格按照已經(jīng)規(guī)劃好的標(biāo)記軌道進(jìn)行作業(yè)。同時(shí)做好數(shù)據(jù)記錄，以便鉆機(jī)能夠精準(zhǔn)進(jìn)行。通過數(shù)據(jù)來做好各個(gè)細(xì)節(jié)的調(diào)整，讓導(dǎo)向孔的進(jìn)行得到優(yōu)化。（8）清孔。在擴(kuò)孔完成后，就要進(jìn)行清孔了。對泥漿的選擇和參數(shù)要做好研究，同時(shí)進(jìn)行清孔的相關(guān)操作人員也要時(shí)刻保持高度緊張狀態(tài)，記錄好數(shù)據(jù)參數(shù)，在確保質(zhì)量的同時(shí)確保實(shí)際施工能夠正常地進(jìn)行。（9）管道回拖時(shí)，提前將準(zhǔn)備工作做好，將發(fā)送溝清理完畢。回拖時(shí)要準(zhǔn)備好足夠的補(bǔ)口等材料以及專業(yè)設(shè)備。為了避免塌方和損害壁面的完整性，可以用兩臺(tái)起吊機(jī)同時(shí)進(jìn)行。管道回拖完畢后，及時(shí)進(jìn)行抽干積水和回填工作。

8 結(jié)語

總而言之，國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來越快，管道工程也日益增多，水平定向鉆作為近年來先進(jìn)的技術(shù)，讓我國在石油管道技術(shù)方面有顯著的提升，但是，這項(xiàng)技術(shù)還需要在實(shí)踐中慢慢得到完善，讓我國石油管道工程技術(shù)得到質(zhì)的提升，提高管道的運(yùn)輸效率。