水平定向钻穿越施工方案(2)

2018-11-19 21:59

量避免工程施工中途停钻,钻机连续运转时间相对较长,就必须要求钻机具有良好的性能,因此,在我单位的技术人员的研讨下特意为本工程拟定了一台适合本工程地理条件的钻机。

(5)、回拉扩孔铺管

在回拉扩孔铺管施工中的关键技术是根据不同的土层、地下水位以及最终成孔直径正确地选择回扩钻具和每次的进刀量,正确的选配钻液和确定钻液的流量。

当导向孔钻进完成后,卸下导向钻头、发射器容纳管,接上反向扩孔钻头和旋转接头(分动器),然后在旋转接头后接上回拉钻杆,进行回拉扩孔钻进。对直径较大的孔,可进行多次扩孔钻进,使钻孔直径逐渐扩大至尺寸要求。扩孔钻具如下图所示。

钻具组成图

扩孔器类型有桶式、飞旋式、刮刀式等:穿越淤泥黏土等松软地层时,选择桶式扩孔器较适宜,扩孔器通过旋转,将淤泥挤压到孔壁四周,起到很好的固孔作用;当地层较硬时,选择飞旋或刮刀式扩孔器成孔较好。本项目要求两管在同一孔内进行回拖,选择的最大扩孔器尺寸为铺设管径的1.5~1.8倍,这样能够保持泥浆流动畅通,保证管线能安全、顺利的拖入孔中。

水平定向钻进铺管中,泥浆作用尤其重要,因此钻孔中不可缺少泥浆。一般地层泥浆较易漏失,泥浆漏失后,孔中缺少泥浆,钻杆及管线与孔壁

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间的摩擦力增大,导致拉力增大。要保持在整个钻进过程中有返浆,这对回拉扩孔施工的顺利进行尤其重要,在本工程中如遇到地层条件是硬岩、泥灰岩和砾石交替变化,施工技术人员可及时调整钻液以产生不同的泥浆。

当扩孔钻进完成后,在回拉钻杆后接上回扩头和旋转接头,在旋转接头后接上拉管头和待铺设的管线进行反扩铺管。回拉铺管的钻具组成如下图所示。

回拉铺管钻具图

3.4、拉管施工准备 3.4.1、测量定位

根据施工图纸要求和现场踏勘情况,放出入土点、出土点和管线中心轴线的位置,在入土点端测量并确定钻机安装位置。同时,确定穿越管道东、西两侧管头的具体位置。

为了施工过程中不能出现任何差错。因此首先对施工区域进行地下障碍物探测,对穿越沿线进行详细地质勘查,采取有效地措施确保穿越施工的顺利进行。

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3.4.2、钻机就位和调试

① 钻机安装在入土点和出土点的连线上。钻机导轨与水平面的夹角一般比设计的入土角大1°。因为在钻孔时,钻杆来回抽动,钻杆要下沉,所以事先留1°的余量。

② 钻机安装牢固、平稳,经检验合格后进行试运转,并根据穿越管径的大小、长度和钻具的承载能力调整拖拉力。

③ 对控向系统进行仔细准确校正,校正至完全准确。 3.4.3、泥浆配制

钻液在施工中起着非常重要的作用。钻液是指在钻进施工中用来与钻孔过程中切削下来的土(或沙石)屑混合,悬浮并将这些混合物排出钻孔的一种液体,而泥浆则是钻液与钻孔中钻屑的混合物。钻液具有冷却钻头(冷却和保护其内部传感器)、润滑钻具,更重要的是可以悬浮和携带钻屑,使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外,既为回拖管线提供足够的环形空间,又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。

① 采用清洁的淡水来配制泥浆,用水量为1.5m3/min。

② 泥浆由膨润土加泥浆添加剂与水搅拌而成,因所用泥浆在施工中有较大的损耗,即在搅拌膨润土泥浆时需拌制原有泥浆量的1.5倍。

③ 泥浆的粘度符合下列要求:

a.根据地质情况和管径大小确定泥浆粘度。

泥浆粘度值表

地 粘度值(s) 质 状 况 管径φ (mm) 亚 粘 土 软 岩 石 粘 土 粉 砂 细 砂 中 砂 粗 砂

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钻孔导向 273 273~426 426~529 大于529 30~40 30~40 30~40 40~45 45~50 35~40 35~40 35~40 40~45 45~50 40~45 40~45 40~45 45~50 50~55 40~45 40~45 40~45 45~50 55~65 45~50 45~50 45~50 50~55 55~65 50~55 50~55 55~60 55~60 65~70 45~50 45~50 50~55 50~55 55~65 b.采用马氏漏斗测量泥浆粘度,每两小时测一次。 3.4.4、钻液混合搅拌与泵送系统

(1)、钻液混合搅拌与泵送系统是钻机施工系统的重要组成部分。混合搅拌系统是将水、膨润土、聚合物等按一定比例加入混合仓,而后进行充分搅拌形成钻液。泵送系统是由钻液泵将钻液通过中空钻杆输送至孔底钻头,并与孔中钻屑混合形成泥浆在孔底流动。其发展趋势是能够回收泥浆,经再生处理可反复循环使用,既节省资源又实现环保。

搅拌系统应具有搅拌快速均匀、提供大流量泥浆、可调节泥浆配比、搅拌与输送同时进行等功能,搅拌系统装置包括料斗、汽油机泵、搅拌罐、车载泥浆泵、相关管路等。

(2)、水平定向钻的泥浆泵送系统由随车泥浆系统与泥浆搅拌系统组成;泥浆搅拌系统用于泥浆混配、搅拌、向随车泥浆系统提供泥浆,随车泥浆系统将泥浆加压,通过动力头、钻杆、钻头打入孔内,以稳定孔壁,降低回转扭矩、拉管阻力,冷却钻头、发射探头,清除钻进产生的土屑等。

各泥浆泵送系统如下图所示。

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泥浆泵送系统如下图

3.4.5、泥浆污染的防范措施

泥浆是水平定向穿越的血液。其主要功能包括润滑、冷却钻头钻具、稳定孔壁和悬浮、携带泥屑等。由于在较大口径管道的水平定向穿越泥浆使用量非常之大(一般都在1100m3/条次以上),除出、入土两端的泥浆池存储的泥浆需要之外,穿越沿程的冒将、跑浆可能造成路面的污染。

因此,在施工中主要的防范措施是控制泥浆压力、减少泥浆总量、及时清收和控制跑冒的泥浆,选择适宜的弃浆场所,有效地覆盖作业场地。

泥浆循环、处理泥浆程序如下框图所示。

制浆罐 储浆罐 泥浆泵 定向钻机 泥浆坑 泥浆处理装置 泥浆循环管 泥浆反输泵 弃渣外运 出、入土端泥浆坑内的泥浆用返输泵分别通过循环管或直接返输进泥浆处理装置,经过处理后的部分清浆可以重复使用。弃渣外运至当地有关部门指定的地点存放。如对穿越沿线由于地层或其它原因造成的跑、冒泥

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