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：清管、测径竣工验收钻导向孔穿越管线回拖预扩孔洗孔，回拖准备接桩测量放线修筑便道、场地铺垫钻机进场组装、调试地貌恢复2 测量放线依照设计交底（桩）与施工图纸放出钻机场地控制线及设备摆放位置线，保证钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。3 进场道路及场地平整3.1 入土点钻机作业、出土点场地及进场便道本次xx天然气管道定向钻穿越中共投入6台钻机，各钻机施工场地规定各异，详细每条河流穿越场地规定详见表6-1各河流穿越施工场地及暂时进场道路施工表。序号河流名称施工钻机入土点场地入土点进场道路出土点场地出土点进场道路1横门水道HK452、070m70m，入土点开挖表层700m3花岗岩碎石后回填素填土100m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm400m长4m宽铺垫厚度40cm2三宝沥HK150C5555m，需对入土点多处鱼塘进行抽水约5000m3，清淤m3，对场地进行碎石土铺垫约6000m3需修筑入土点进场便道约400m，铺垫碎石土约900m3，并在便道下放置4排总长约120米水泥涵管供水流通过40m40m铺垫厚度40cm200m铺垫厚度40cm3洪奇沥HK45070m70m铺垫厚度40cm200m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm400m长4m宽铺垫厚度40cm4正涌HK150C55m55m铺3、垫厚度40cm500m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm500m长4m宽铺垫厚度40cm5利生围水道HDR-22060m60m铺垫厚度40cm400m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm500m长4m宽铺垫厚度40cm6三宝沥支流DD-62560m60m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm600m长4m宽铺垫厚度40cm7卢四顷水道DD-33060m60m铺垫厚度40cm600m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm800m长4m宽铺垫厚度40cm8陈十顷水道HK100C55m55m铺垫厚度40cm600m4、长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm600m长4m宽铺垫厚度40cm9温五顷水道DD-62560m60m铺垫厚度40cm100m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm100m长4m宽铺垫厚度40cm10十二股涌HDR-22060m60m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm11南洋滘DD-33060m60m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm40m40m铺垫厚度40cm300m长4m宽铺垫厚度40cm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5、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6m4m1.8m。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：地锚坑深：1.84m3m20m14m泥浆池深：2.5m6m20m地锚坑完毕后，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，重要穿越地层为淤泥质6、土、粘土。三宝沥水道（改线）定向钻穿越：穿越长度900米，管径660，重要穿越地层为淤泥、淤泥质粉质粘土。洪奇沥水道定向钻穿越：穿越长度1272米，管径762，重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，重要穿越地层为淤泥、粘土层。利生围水道定向钻穿越：穿越长度460米，管径660，重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，重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，重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，重要穿越地层为淤泥质土。7、温五顷水道定向钻穿越：穿越长度450米，管径762，重要穿越地层为淤泥质土。十二股涌定向钻穿越：穿越长度690米，管径762，重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，重要穿越地层为淤泥质土。4.2 重要施工钻机安排序号河流名称穿越规格定向钻穿越长度拟投入施工钻机1横门水道66014.31296HK4502三宝沥水道66014.3900HK150C3洪奇沥水道76219.11272HK4504正涌水道66014.3452HK150C5利生围水道66014.3460HDR-2206三宝沥支流66014.31200DD-6257卢四顷水道66014.3760DD-3308、8陈十顷水道66014.3450HK100C9温五顷水道76219.1450DD-62510十二股涌76219.1690HDR-22011南洋滘水道76219.1450DD-330本次穿越工程中拟施工11条河依照其穿越长度，将11条河流穿越任务共提成三某些，各某些定向钻穿越施工组织描述如下：第一某些：1200米以上长距离穿越：涉及横门水道穿越（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，钻机就位完毕后，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9、保证数据精确，在管中心线不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录。3)泥浆配制及重复运用:泥浆是定向穿越中核心因素，穿越重要通过地层为泥岩，按泥浆工艺规定及地质资料编写泥浆方案，并依照实际需要配制出符合规定泥浆，办法如下：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，达到使用规定后配浆。b)按照指定配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配制性能满足规定泥浆。c)回流泥浆解决：钻机场地和管线场地各有一种返浆收集池，各有一套回收系统。泥浆通过泥浆池收集，再通过回收系统解决后再运用。d)剩余泥浆解决：与环卫部门协商，施工剩余泥浆拉运到本地垃圾填埋场。3)钻机10、试钻开钻前做好钻机安装和调试等一切准备工作，拟定系统运转正常、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营状况，各种参数正常后按顺序钻进。4)钻导向孔钻孔期间按照“数字管道”规定，建立穿越曲线数据库，采集控向数据，如每个测站点Inc、Az、Away、Right、Elev 值。对钻杆等重要施工器具进行分级管理和使用，用后及时保养和检修，以防潜在工程事故发生，保证施工安全。导向孔钻进是整个定向钻施工核心，本钻导向孔钻具组合是：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11、析地质资料，拟定控向方案，泥浆与司钻注重每一种环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合规定导向孔，钻导向孔时，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔状况，达到出土精确，成孔良好。导向孔施工示意图5)预扩孔针对660外径横门水道穿越和三宝沥支流穿越采用如下三级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具倒运及钻具连接。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外径洪奇沥穿越则采用如下四级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具倒运及钻具连接。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12、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外径主管回拖，拟采用钻具组合为：36桶式扩孔器+250T回拖万向节+6-5/8钻杆+穿越管线。针对762外径主管回拖，拟采用钻具组合为：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方式进行管道发送。管道回拖施工示意图在回拖时进行持续作业，避免因停工导致阻力增大，管线回拖前要仔细检查各连接部位牢固。3） 清管测径：回拖完毕后，单独对回拖完毕管道进行清管测径。4） 泥浆解决、地貌恢复：及时进行钻机场地13、剩余泥浆解决和设备转场，并对地貌进行恢复。第二某些：500米至900米中距离穿越：涉及三宝沥水道（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，钻机就位完毕后，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，为保证数据精确，在管中心线不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录。3)泥浆配制及重复运用:泥浆是定向穿越中核心因素，穿越重要通过地层为泥岩，按泥浆工艺规定及地质资料编写泥浆方案，并依照实际需要配制出符合规定泥浆，办法如下：a)水源就近取14、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，达到使用规定后配浆。b)按照指定配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配制性能满足规定泥浆。c)回流泥浆解决：钻机场地和管线场地各有一种返浆收集池，各有一套回收系统。泥浆通过泥浆池收集，再通过回收系统解决后再运用。d)剩余泥浆解决：与环卫部门协商，施工剩余泥浆拉运到本地垃圾填埋场。3)钻机试钻开钻前做好钻机安装和调试等一切准备工作，拟定系统运转正常、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营状况，各种参数正常后按顺序钻进。4)钻导向孔钻孔期间按照“数字管道”规定，建立穿越曲线数据库，采集15、控向数据，如每个测站点Inc、Az、Away、Right、Elev 值。对钻杆等重要施工器具进行分级管理和使用，用后及时保养和检修，以防潜在工程事故发生，保证施工安全。导向孔钻进是整个定向钻施工核心，本钻导向孔钻具组合是：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，拟定控向方案，泥浆与司钻注重每一种环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合规定导向孔，钻导向孔时，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔状况，达到出土精确，成孔良好。导向孔施工示意图5)预扩孔针对660外径三宝沥水道穿越和卢四顷水道穿越采用如下16、三级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具倒运及钻具连接。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外径十二股涌穿越则采用如下四级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具倒运及钻具连接。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外径主管回拖，拟采用钻具组合为：36桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。针对762外径主管回拖，拟采用钻具组合为：42桶式扩孔器17、+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方式进行管道发送。管道回拖施工示意图在回拖时进行持续作业，避免因停工导致阻力增大，管线回拖前要仔细检查各连接部位牢固。6） 清管测径：回拖完毕后，单独对回拖完毕管道进行清管测径。7） 泥浆解决、地貌恢复：及时进行钻机场地剩余泥浆解决和设备转场，并对地貌进行恢复。第三某些：450米至460米短距离穿越：涉及正涌水道穿越（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（718、62，450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，钻机就位完毕后，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，为保证数据精确，在管中心线不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录。3)泥浆配制及重复运用:泥浆是定向穿越中核心因素，穿越重要通过地层为泥岩，按泥浆工艺规定及地质资料编写泥浆方案，并依照实际需要配制出符合规定泥浆，办法如下：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，达到使用规定后配浆。b)按照指定配比用一级膨润土加泥浆添加剂，配制性能满足规定泥浆。c)回流泥浆解决：钻机场19、地和管线场地各有一种返浆收集池，各有一套回收系统。泥浆通过泥浆池收集，再通过回收系统解决后再运用。d)剩余泥浆解决：与环卫部门协商，施工剩余泥浆拉运到本地垃圾填埋场。3)钻机试钻开钻前做好钻机安装和调试等一切准备工作，拟定系统运转正常、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营状况，各种参数正常后按顺序钻进。4)钻导向孔钻孔期间按照“数字管道”规定，建立穿越曲线数据库，采集控向数据，如每个测站点Inc、Az、Away、Right、Elev 值。对钻杆等重要施工器具进行分级管理和使用，用后及时保养和检修，以防潜在工程事故发生，保证施工安全。导向孔20、钻进是整个定向钻施工核心，本钻导向孔钻具组合是：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，拟定控向方案，泥浆与司钻注重每一种环节，认真分析各项参数，互相配合钻出符合规定导向孔，钻导向孔时，随时对照地质资料及仪表参数分析成孔状况，达到出土精确，成孔良好。导向孔施工示意图5)预扩孔针对660外径正涌水道穿越、利生围水道穿越以及陈十顷水道穿越采用如下三级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具倒运及钻具连接。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 21、孔：36桶式洗孔。762外径温五顷水道穿越和南阳滘水道穿越则采用如下四级扩孔，每次预扩孔都将进行钻杆和钻具倒运及钻具连接。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外径主管回拖，拟采用钻具组合为：36桶式扩孔器+250T回拖万向节+5-1/2钻杆+穿越管线。针对762外径主管回拖，拟采用钻具组合为：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方式进行管22、道发送。管道回拖施工示意图在回拖时进行持续作业，避免因停工导致阻力增大，管线回拖前要仔细检查各连接部位牢固。7）清管测径：回拖完毕后，单独对回拖完毕管道进行清管测径。8）泥浆解决、地貌恢复：及时进行钻机场地剩余泥浆解决和设备转场，并对地貌进行恢复。5 穿越施工难点以及应对办法5.1横门水道施工难点及应对办法：本次横门水道穿越长度长达1296米，且穿越地址中有某些粘土层，因而在穿越过程中会对扩孔和回拖导致较大难度影响。我公司在进行该工程施工时将采用如下办法：泥浆方面：淤泥质粘土和粉质粘土在钻导向孔阶段易缩径，导致钻杆或管道被粘卡，导致扭矩和拉力增大，推动困难。对泥浆规定比较高。因而在泥浆使用控制23、上采用如下办法：（1）按照实验室拟定好泥浆配比用优级级膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎规定泥浆。 （2）泥浆在各阶段大体配方为：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，必要时加入适量重晶石粉来调节泥浆比重，泥浆排量约为0.8立方/分钟。（3）扩孔阶段泥浆配方大体为：6%优质膨润土+0.3%insta-vis plus+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左右，必要时加入适量重晶石粉来调节泥浆比重，泥浆排量约为1.3立方/分钟。（4）回拖阶段泥浆配方大体为6%24、优质膨润土+0.3%insta-vis plus+0.2%纯碱。泥浆粘度保持在50s左右，必要时加入适量重晶石粉来调节泥浆比重，泥浆排量约为1.3立方/分钟。（5）为了保证泥浆性能，使膨润土有足够水化时间，增长泥浆储存罐和泥浆迅速水化装置。（6）由于扩孔距离较长，为保证孔洞内泥浆充分，扩孔器先后方600米各安装一种泥浆短节。（7）泥浆回收运用：钻机场地和管线组装场地各有一种泥浆收集池，泥浆通过泥浆池收集，再通过泥浆回收系统回收再使用。预扩孔和回拖：扩孔期间，依照扩孔器在粘土层内司钻数据如拉力、扭矩以及转速等状况，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节为飞旋式切割刀和桶式扩孔器25、组合进行扩孔施工；在扩孔和回拖期间，卡钻事故发生将给穿越成功带来很大风险，为此咱们充分做好应急办法准备，在现场准备大吨位250吨滑轮组，以备扩孔或回拖卡钻时进行抢险。针对在回拖过程中也许浮现卡滞导致回拖力大幅变大，在出土点预先安装滑轮组，以备在浮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毕，中间尽量减小停顿时间，否则孔内容易发生切屑沉积，孔内泥浆循环不畅通，导致粘土抱管现象。滑轮组安装使用示意图我公司曾于在珠海-中山一期天然气管道工程进行横门水道穿越，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导致扩孔扭矩大现象，后经调节扩孔器形式和调节泥浆配26、方后，成功完毕了该条河流穿越施工。5.2 洪奇沥水道穿越施工难点及应对办法：本次洪奇沥水道穿越施工管径为762，长度达1272米，且穿越某些地层为粉细砂，因而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，我公司将采用如下应对办法：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，提高泥浆携带性和流动性，泥浆粘度规定为，在导向孔施工阶段为70秒至90秒，扩孔和回拖阶段粘度为80秒至100秒。最后在回拖过程中，添加减阻润滑剂，减少管道在回拖过程中产生阻力。管道回拖：管道定向钻施工最后一环，回拖作业成败直接决定着整个定向钻工程成败。因而在回拖前作业如导向孔作业及扩孔、洗27、孔作业仅规定其质量和时间持续性。在管道回拖时如遇到回拖力增长至超过预测最大安全拉力时，可判断为管道在孔洞中遭遇孔壁坍塌导致抱管现象产生。浮现此种状况时，可及时在管尾安装夯管锤进行锤击，使管道受到夯管锤振击后，挣脱穿越孔洞对其束缚，从而回拖作业得以继续进行。在国内外多次定向钻穿越中，使用夯管锤辅助回拖办法屡屡得以成功。因而该工法是的确有效解卡办法。夯管锤使用安装如下图所示。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，使管道刚性很高，在回拖时管道入洞阶段容易浮现管头某些接触孔洞上部，导致回拖力大，且容易导致钻杆断裂事故。因而在回拖施工时，我公司将在现场采用28、垫猫背办法，调节管道入洞合理角度，避面由于回拖力大而导致钻杆断裂事故发生。5.4 穿越过程中泥浆防冒浆办法鉴于本次11条河穿越地质大多为淤泥层、粘土以及某些粉细砂，在穿越施工过程中容易产生泥浆冒浆事件，因而在施工中要严密监控泥浆使用。在施工时，我方将在安装控向探头短节同步安装一种泥浆压力传感器，通过传感器来监测钻杆内和环空压力，在发现环空压力异常增大时即可判断环空泥浆回流不畅通，及时进行洗孔，避免跑冒浆现象发生。我公司已经联合中华人民共和国地质大学（武汉）完毕了管道局局级可研项目以防治冒浆为重要目水平定向钻进泥浆设计计算软件。该软件重要功能：1、依照地质资料，查询各穿越岩土性质；2、依照施工地29、质图获得各穿越点处临界破坏压力；3、施工之前可做出沿程阻力损失及压力分布曲线；4、在施工前，依照各穿越点处地层临界破坏压力、泥浆沿程阻力损失及压力分布曲线，做出施工过程中与否冒浆判断；5、在施工过程中，指引进行泥浆配制设计，达到泥浆泵量与钻速合理匹配操作，达到避免冒浆目。使用该软件可依照不同地质条件、穿越管径，提供泥浆配备方案使之符合现场需求；可为设计和施工提供重要参照。本防冒浆软件已经在采育通州项目穿越中得到应用，效果抱负。以防治冒浆为重要目水平定向钻进泥浆设计计算软件图软件通过计算，生成钻孔、扩孔、回拖三个阶段环空压力曲线。见下图：极限抗压曲线及环空压力曲线图（示例图）通过改进泥浆配方，软件计算出环空压力曲线如下图，可以看出泥浆配方改进后，冒浆现象得到了有效控制。极限抗压曲线及环空压力曲线图（示例图）在施工过程中我公司可依照该三个环空压力曲线调节司钻操作和泥浆合理配制。