按SY/T 6968—2021等規范進行定向鉆設計時注意事項及常見問題

龐鑫峰

國家管網集團工程技術創新有限公司

石油行業標準SY/T 6968《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設計規范》[1]于2014 年發布，2021年再次修編，是第一本專門用于指導油氣管道定向鉆設計的規范，該規范是對GB 50423《油氣管道穿越工程設計規范》[2]的有利補充，且具有很強的可操作性，對其后的定向鉆設計起到了很好的指導作用[3-7]。鑒于設計人對規范部分條款理解不夠深入，加之近年定向鉆技術的發展及工程實踐帶來的新思考，以相關標準條文為入手點，對設計層面的常見問題或典型問題略舉加以分析闡述。對于各規范規定不一致的地方加以說明，以期廣大設計人員能夠做到有章可循，不拘泥條款，合理利用規則變通運用，注重實踐，更好地為工程服務。

1 穿越位置及穿越長度選擇

1.1 相關標準規定

SY/T 6968—2021 中3.0.11 規定對于河道擺動較大的河段應進行河勢分析。

5.0.3規定穿越位置選擇，宜避開下列區域：①深泓線擺動大的河段；②岸坡區巖土松軟、不良地質作用發育且對穿越工程穩定性有直接危害或潛在威脅的河段。

1.2 工程案例

某國外管道穿越某河流，位置如圖1 所示。包括主河道穿越、岔河穿越和江心灘線路三部分。穿越段共包括2 條管道和1 條光纜套管，其中管道為Φ 1016 天然氣管道、Φ 813 原油管道光纜套管為Φ 114。主河道定向鉆穿越水平長度分別為1 530 m，岔河定向鉆穿越水平長度為778 m，于2011 年完成穿越段施工。

圖1 穿越位置衛星影像圖Fig.1 Satellite image of crossing position

穿越河段地層為：西岸覆蓋層為第四系沖洪積物細砂、中砂，下伏上新世弱膠結砂礫巖、砂巖；東岸覆蓋層為第四系礫砂層，下伏上新世弱膠結砂礫巖、砂巖。

主河道定向鉆入土點在東岸，距離左岸360 m，出土點位于西岸，距離右岸130 m，從砂巖中穿越。

2011 年雨季過后，河水對堤岸沖刷嚴重。主河道定向鉆穿越出土點距離岸邊的距離從130 m 減少至60 m，穿越管道的埋設深度從19 m 減少至4 m（圖2）。

圖2 主河道西岸岸線變化圖Fig.2 Change of the west bank line of the main channel

岔河位置洪水對堤岸沖刷嚴重。河道穿越入土點距離岸邊的距離從330 m 減少至200 m，穿越管道的埋設深度從22 m 減少至18 m（圖3）。

圖3 岔河沖刷后縱斷面圖Fig.3 Longitudinal section of Chahe river after scouring

從大范圍衛星影像（圖4）可看出整個江河道變化比較劇烈。對于汊道外形的河道，洲頭、洲尾的沖淤消長。有的河流汊道內河床的縱向沖淤，以及主、支汊的易位變化周期并不長。此外游蕩型河流平面上最顯著的特點之一就是沙洲的發展變化。一次洪水過程，隨著水位的漲落變化，就會發生消長。有的游蕩型河流的沙洲變化幅度十分驚人。

圖4 大范圍河道衛星影像圖Fig.4 Satellite image of large-scale river channels

1.3 建議

定向鉆穿越點不宜選擇在河道彎曲、易改道、易變洲灘、匯流口、分流口等沖淤河流形態變化頻繁的河段，還需考慮河道變化的影響。另外穿越長度、出入土點離岸邊的距離都應適當加大。

2 定向鉆與建構筑物距離

2.1 相關標準規定

2.1.1 SY/T 6968—2021

標準5.0.4 規定定向鉆穿越軸線應符合下列要求：①并行穿越時，并行間距不宜小于8 m；②當情況特殊或受地形及其他條件限制時，定向鉆穿越管道與建（構）筑物的距離不應小于5 m，并應滿足施工間距要求。

2.1.2 GB 50424—2015

標準6.3.1 規定鉆導向孔應符合下列規定：導向孔實際曲線與設計穿越曲線的偏差不應大于1%，且偏差應符合表1 的規定[8]。

表1 導向孔允許偏差Tab.1 Permissible deviation of guide holem

2.2 說明與認識

（1）2013 版定向鉆設計規范[9]第7 款“定向鉆穿越管道與建筑鋼不應小于8 m”是考慮定向鉆左右偏差最大值±3 m、不小于8 m 可保證定向鉆在建筑物附近穿越時穩定，在正常施工偏差情況下，也能滿足管道保護法[10]規定的凈距5 m 的要求。如果實際設計時間距確實難以達到不小于8 m 要求，可以考慮對穿越偏差提出相對苛刻的要求，必要時還需協商或取得相關協議。一些穿越設計中，設計人往往忽略了該條要求，造成定向鉆距離建構筑物或橋梁基礎距離過小。2021 版定向鉆穿越規范強調與建構筑物間距不應小于5 m，其中“應滿足施工間距要求”實際上就是強調施工偏差及場地布置要求。

1.2方法兩組患者均在全麻狀態下實施手術,需注意讓患者在手術前6~8h嚴禁進食進水,以免術中因麻藥反應產生嘔吐,嘔吐物堵塞氣管造成危險。對照組實施開放型手術,即將腦顱打開將瘤體清除。觀察組采用顯微手術方式治療,具體操作如下。

（2）距離建筑物距離小時，出入土點附近長度應盡量深穿，以防止出現周邊建筑地面冒漿問題。

（3）定向鉆與建筑物間凈距是考慮水平凈距還是空間實際距離，目前在法律、法規、工程實踐中存在一定的認識差異。從法理上看規定管道與建筑物凈距不小于5 m，是以管道穿越不影響建筑物基礎穩定性、保證建筑物安全為目的，深穿一般可有效降低相關風險，但工程實踐中目前還較難形成統一共識。

3 場地布置及征地面積

3.1 相關標準規定

3.1.1 SY/T 6968—2021

標準7.0.3 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。泥漿池不應設在穿越軸線上。

3.1.2 GB 50424—2015

標準6.1.14 規定鉆機場地應符合下列規定：①小型水平定向鉆機的安裝場地可為40 m×40 m，大型水平定向鉆機的安裝場地可為60 m×60 m；②泥漿池不宜放在穿越中心線上。

標準6.3.2 規定定向鉆導向孔對接穿越施工應符合下列規定：①對接穿越施工準備應符合規定；②施工場地應進行平整鋪墊，主鉆機施工場地面積宜為3 600 m2，輔助鉆機施工場地面積宜為1 600 m2。

3.2 對比與應用

（2）從GB 50424 中的規定可以看出輔助鉆機占地面積40 m×40 m，是按小型鉆機標準考慮的。

（3）作為設計文件中征地面積確定依據的以上規定，實際中可以酌情考慮調整。對于小管徑穿越的小鉆機，例如油氣田集輸類管道由于一般管徑較小，鉆機場地按20 m×30 m 考慮即可。但對于大管徑長距離或巖石類地層定向鉆鉆機場地，由于泥漿處理設施等占地的增大，可考慮場地放大至60 m×80 m。

4 規定與計算

4.1 相關標準規范

SY/T 6968—2021 標準10.4.1 規定定向鉆穿越施工階段，穿越管段在擴孔回拖時，應核算空管在泥漿壓力作用下的徑向屈曲失穩。按下列公式進行核算：

式中：ps為泥漿壓力，MPa；pyp為穿越管段所能承受的極限外壓力，MPa；pcr為鋼管彈性變形臨界壓力，MPa。

4.2 重視與關注

（1）2013 版行標式（1）F——穿越管段強度設計系數，表述中誤寫為管道強度設計系數，該系數是由鐵木辛柯彈性力學推導而來，為安全系數1.67 的倒數，該系數在2021 版規范中直接調整為0.6，以便與油氣管道強度設計系數區分。該問題在設計文件審查中經常出現，設計人常常誤取為0.5、0.4，應引起注意。

（2）式（2）是個一元二次方程，有兩個解，應取小值。

5 結論

以上僅例舉了在遵循定向鉆相關規范進行油氣管道定向鉆設計時，部分常見或典型問題，期望對廣大設計人員能有所啟發和幫助。由于定向鉆工程是一門實踐性非常強的學科，隨著工程技術的進步、工程實踐經驗的豐富以及遇到的工程問題越來越復雜，必然會推動定向鉆設計技術的進步，在遵循相關規范進行設計時，注重規范間的聯系與區別，建立發展、實事求是的設計理念，靈活運用規則，注意與工程實際相結合，最終解決工程問題。