低洼地段油田注水埋地管道定向鉆敷設應用分析

時來元

大慶油田有限責任公司第十采油廠

A油田的部分區域地勢低洼，地下水位高，地表常年積水。區域內草地、水稻田、魚池較多，注水管道新建、改造施工難度大，夏季無法施工，大部分安排在初冬施工。冬季施工將影響新井投產，且由于施工環境惡劣，很難保證施工質量。如果管道的焊口、補口質量不高，管道回填時，凍土體積較大，會將管道的防護層砸裂，加速管道的腐蝕、穿孔，存在安全、環保隱患，每年管道維修維護費用和土地賠償費較高。因此，需要探討低洼地區埋地管道的敷設方式，通過技術優選，確定最佳施工方式，減少管道改造及后期維護費用，延長管道使用壽命。

1 埋地管道敷設方式優缺點對比

埋地管道常見敷設方式有開挖、設管堤、頂管、定向鉆等四種方式[1-3]。優缺點[4]對比見表1。

表1 不同埋地管道常用敷設方式優缺點對比Tab.1 Comparison of advantages and disadvantages of different common laying methods of buried pipelines

從表1 可以看出：開挖敷設方式對地下水位低、地表積水較少的耕地等環境具有很好的適應性；對于地表有障礙物，或者常年積水的地方，應優先考慮使用定向鉆敷設或頂管穿越[5]，其中穿越距離較長的管道采用定向鉆敷設[6]，穿越距離較短（如公路穿越）時應采用頂管敷設。

2 埋地管道敷設方式經濟性對比

由于頂管敷設[7]方式造價高，ZJ-S010—0021《A 油田管道公路穿越設計技術規定》已明確規定：當穿越段水平長度≤15 m時，采用鋼頂穿越方式；穿趙段水平長度＞15 m 時，采用定向鉆穿越方式。因此本文僅對定向鉆敷設方式和開挖敷設方式進行經濟性對比。

為便于比較，暫不考慮由于敷設方式不同引起的管道壁厚、防腐形式的變化，即假定定向鉆敷設方式和開挖敷設方式使用的管道主材相同、防腐形式相同、長度相同，并選用應用范圍最廣泛的DN40 的注水管道，從土建施工費和征地費兩方面進行比較，對比見表2。

表2 注水管道在不同敷設方式下的施工費用對比Tab.2 Comparison of construction cost of water injection pipeline under different laying methods 萬元

費用計算說明：

（1）占地面積。開挖敷設方式：注水管道按11 m寬度計算占地面積。

定向鉆敷設方式：根據GB 50424—2015《油氣輸送管道穿越工程施工規范》[8]6.1.14 規定，小型鉆機的安裝場地宜為40 m×40 m，大型鉆機的安裝場地宜為60 m×60 m。根據與施工單位現場結合，普通的注水管道埋設深度淺，穿越環境均為黏土、砂土，施工作業面小，20 m×20 m的場地即可滿足鉆機及吊裝等設備的操作，因此鉆機側占地面積按20 m×20 m 計算，出土側需組裝管道回拖，按100 m×4 m計算，總占地面積為800 m2。

（2）征地費用。按具有代表性的A縣A鄉綜合地價46.41 元/m2計取（臨時征地按10%計費），青苗補償按玉米地2.1 元/m2計取，地企協作費按0.5 元/m2計取，臨時征地費為46.41×0.1+2.1+0.5=7.21元/m2。

（3）管溝土方費用。開挖敷設方式：管溝土方人工費占70%，63.91 元/m3；機械費占30%，19.57 元/m3計算。

（4）穿越費用。根據A油田公司造價中心2020年12 月24 日補充定額規定，定向鉆穿越費用包括：鉆機進出場費3 597.51 元/處；水平導向鉆進765.86 元/10 m；擴孔費用由穿越管道管徑決定，經過1次或多次擴孔成型，護壁、回拖費用DN100管徑以內76.62元/10 m。

通過對施工費的計算比較，當注水管道長度超過60.5 m，定向鉆穿越費用優于開挖敷設，因此推薦采用定向鉆穿越。對于林帶、水域、低洼草地的注水管道，由于施工難度大，推薦使用定向鉆敷設。其他不同管徑的敷設方式臨界點可以通過計算求得。在某些綜合地價較高的地區，也可以通過經濟對比，確定是采用開挖敷設還是定向鉆敷設。

3 定向鉆技術運用實例

B注水井為A油田的一口更新注水井，設計管徑規格為Φ 48 mm×4.5 mm，全長535 m，由于位于低洼草地，積水嚴重。2021 年10 月22 日對該管道實施了定向鉆穿越施工，并驗證定向鉆穿越的技術可行性。B注水井設計管頂埋深2.2 m，根據鉆機的安裝位置和管道埋深確定鉆機入土角為30°，鉆頭按30°方向鉆入，在投影方向前進3.81 m后到達2.2 m 埋深，然后沿水平方向鉆進，在到達B 注水井井口15 m 處，按20°角出土。在定向鉆鉆進過程中，隨機指定一個位置，導向定位系統[9]接收裝置顯示鉆頭深度為2.23 m。利用挖溝機開挖，驗證定向鉆走向和穿越深度的控制精度：鉆桿位于指定點下方，用鋼卷尺檢測，管頂深度為2.20 m，控制精度滿足要求（圖1）。

圖1 開挖驗證管道埋深Fig.1 Excavation to verify the buried depth of the pipeline

4 結束語

（1）對于地表有建（構）筑物或其他開挖難度較大的施工場所，定向鉆穿越技術可推廣使用，管道走向及埋深的精度控制可滿足設計要求，具有不需征地、不需開挖土方，施工周期短、作業安全迅速、綜合成本低、社會效益顯著等特點[10]。

（2）隨著管道埋深的增加，定向鉆穿越的優點越來越突出。因此，在地表條件較好的施工場所，應根據管道埋深、土方工程量及征地等費用進行經濟比對，確定采用開挖敷設還是定向鉆敷設方式。