水平定向钻穿越施工及其风险控制措施
水平定向钻的风险规避与故障处理
水平定向钻的风险规避与故障处理一、背景介绍水平定向钻是在地表以下进行横向钻探的工艺技术，它广泛用于建筑、石油开采和管道建设等领域。
水平定向钻工艺的主要目的是在不破坏地表的情况下，获得探测区域深处的地质信息或完成一些特殊的施工需求。
随着近几年的技术升级，水平定向钻的优势越来越突出，同时也面临着一系列的风险和故障。
本文将深入讨论在水平定向钻过程中可能遭受的风险及故障处理。
二、水平定向钻的风险规避在水平定向钻的过程中，由于地层情况复杂，地下结构不易清晰，因此风险是不可避免的。
合理的风险规避策略可以有效减少事故发生的可能性。
1.地质勘探地下地质环境是影响水平定向钻施工的一个主要因素。
一般来说，水平定向钻的勘探覆盖范围很大，而地势情况和地下地质构造及物理性质往往极其复杂。
因此，在施工前应该全面了解钻探区域的地质情况，准确了解地质特征、地下构造、水文地质情况等详细信息，为制定严谨的施工方案提供有力的支持。
2.安全设计在施工过程中，水平定向钻是需要多次穿越不同的地层，由于地层的复杂性，可能会导致一些人为的排斥或阻碍，增加施工中的风险。
在设计阶段，需要充分考虑地下地质情况、钻具设计、工程安全问题、风险分析等因素，以制定科学合理、安全可靠的施工方案，从而保证施工的顺利进行。
3.操作规范操作规范是关乎施工之间的安全联结，要全程进行严格的安全管理。
技术人员在操作时必须要严格按照施工流程操作，特别是在遇到调整方向、改变指向、加速等特殊情况时，应根据情况及时调整处理，尽量减小风险。
三、水平定向钻的故障处理1.管道损毁在水平定向钻的过程中，管道损毁是一种常见的故障类型。
管道损毁的原因一般有：管道结构失效、地质破坏肆虐、锅炉钻头残留等等。
当出现管道损毁时，施工人员需要立即中止施工，并对破损处进行修复和更换，然后重新恢复工作。
2.设备故障水平定向钻的总成结构复杂，控制系统介入量大，个别零部件的设计和制造质量直接影响到设备的稳定性。
燃气管道穿越工程中水平定向钻的施工技术
燃气管道穿越工程中水平定向钻的施工技术摘要：本文将探讨燃气管道穿越工程中水平定向钻的应用要点和优化策略，旨在为提升施工质量和效率，确保城市燃气供应的安全和可靠提供可行的解决方案。
关键词：燃气管道；穿越工程；水平定向钻燃气管道是城市能源供应的重要组成部分，而在城市中进行新建或改造燃气管道时，经常需要穿越各种地下和地面障碍物。
相比传统的开挖方式，水平定向钻施工技术具有降低对地面环境和交通的干扰、减少地表破坏、提高施工效率和降低施工风险等优势，在燃气管道穿越工程中具有重要的应用价值。
1.影响水平定向钻施工的风险因素1.1地下环境因素复杂的地质条件和地下障碍物增加了施工的难度和复杂性。
地下环境中的未知地下管线和设施给钻井路径选择和导向带来不确定性。
这些因素可能导致施工时间延长、工程进度延误，增加钻头磨损和设备故障率，进而增加施工成本和维修费用。
此外，不可预测的地下环境还可能导致安全风险，如钻头卡住、管道损坏等，可能导致事故发生。
1.2钻机停摆因素设备故障是常见的停摆因素之一，例如电气故障、液压系统故障和机械部件损坏等。
这都可能导致钻机无法正常运转，从而延误施工进度。
操作错误也会导致钻机停摆，例如不正确的操作顺序、不合理的工艺参数设置和误操作等。
此外，不良地质条件也是影响水平定向钻施工的停摆因素之一。
当遇到复杂的地质情况，如硬岩、充水层或松散地层时，钻机可能无法顺利进行钻进，需要采取其他措施来应对[1]。
1.3孔洞上部扰动因素在施工中需要穿越地面障碍物时，如公共建筑物、高速公路和铁路，存在大量人流活动，给孔洞施工带来困难。
人流密集可能导致地面过载和孔洞上部结构下沉，严重影响施工的安全性和稳定性。
此外，人流活动还可能引起地面振动，传导到孔洞上部，增加施工的不确定性和风险。
1.4天气因素恶劣的天气，如暴雨、大风或极端温度，会导致施工暂停或延迟，对施工进度产生不利影响。
在降雨较大的情况下，地面会变得湿滑，增加了设备操作的风险，钻机的稳定性和移动能力也会受到影响。
水平定向钻钻孔施工方案
水平定向钻钻孔施工方案引言水平定向钻（Horizontal Directional Drilling，HDD）是一种先进的钻探技术，用于在不破坏地面表面的情况下进行地下管道敷设。
本文将详细介绍水平定向钻钻孔施工方案。
1. 概述水平定向钻是一种通过控制钻井机的方向和倾角，使钻头沿着设计的轨迹进行钻穿地下障碍物的钻孔技术。
水平定向钻钻孔施工方案主要包括以下几个步骤：1.1 需求分析在开始施工前，需进行需求分析，明确管道的起止点和设计要求等。
1.2 地质勘探地质勘探是为了了解地质条件和地下障碍物的分布情况，以便进行方案设计和施工过程中的风险评估。
1.3 方案设计在根据实际情况和设计要求进行方案设计时，需要考虑以下几个因素： - 钻孔路径：根据地质调查结果和管道要求设计合理的钻孔路径，避开地下障碍物。
- 钻孔长度和直径：根据管道类型和设计要求确定钻孔的长度和直径。
- 钻头选型：根据地质情况和设计要求选择合适的钻头。
- 注水和泥浆循环系统：设计注水和泥浆循环系统，以保证钻孔的稳定性和冷却钻头。
1.4 施工准备在进入施工现场前，需进行施工准备工作，包括准备钻井机、安装钻杆和钻头等。
2. 施工步骤水平定向钻钻孔施工主要分为以下几个步骤：2.1 钻孔启动在钻孔启动前，需先进行标定和定位工作，确保钻孔机位于预定位置。
然后启动钻孔机，进行初次钻孔。
2.2 钻孔过程在钻孔过程中，需进行以下操作： - 控制钻孔机的方向和倾角，确保钻孔机按照预定路径进行钻孔。
- 定期检查钻孔机的工作状态，如转速、推进速度等。
2.3 钻孔终止当钻孔接近设计长度时，需进行钻孔终止操作。
终止钻孔的方式有两种： - 钻杆停止推进，但保持旋转，使钻费留在土层中。
- 钻头停止旋转，并逐渐回拉钻杆。
2.4 钻孔后处理完成钻孔后，需进行以下处理：- 清理钻杆和钻头，确保不会残留泥浆和碎屑。
- 对钻孔进行检测，以确保钻孔质量符合设计要求。
3. 施工风险与控制措施水平定向钻施工过程中存在一定的风险，为了保证施工的安全性和顺利进行，需要采取以下控制措施： - 风险评估：在施工前进行地质勘探和风险评估，及时发现和评估潜在风险。
水平定向钻穿越难点与控制措施
水平定向钻穿越难点与控制措施
难点：在水平定向钻穿越中，钻头和钻杆在进行导向孔施工过程中由于受到穿越地层的阻力和阻力矩从而增大钻机的推进力和扭矩，尤其在超长距离的穿越中导向孔方向（即钻头的角度）控制会变得非常困难。
经常造成导向孔与设计穿越曲线偏移和钻头难以抬头的情况发生。
措施：采用对接穿越技术，对接穿越技术就是在穿越曲线的出、入土点两端各设置一台钻机，两台钻机同时按设计穿越曲线相对进行导向孔施工。
当两台钻机的钻头钻至预先设定的对接范围内时，由人土点钻机的探头感应到出土点钻机钻头发出的磁信号后，出土点钻机匀速的回抽钻杆，人土点钻机根据感应的磁信号沿出土点钻机的导向孔方位同步匀速钻进，直至两个钻机的穿越曲线完全合而为一，从而较精确完成导向孔施工。
一般大型水平定向钻穿越中通常采用的是有线控向方式，即利用磁感应探头接受地球磁场后产生电信号经处理后输入电脑中，再由操作人员根据电脑中的反映的数据进行钻头的方向控制。
而采用对接穿越技术进行导向孔施工时，使用人工铺设电缆产生的磁场取代地球磁场来控制导向孔钻进，因此抗周边磁场干扰的能力明显增强，提高了施工精度。
对接穿越技术的应用有效解决了超长距离或复杂地层穿越的导向孔施工困难，使水平定向钻穿越的施工领域得到了很大的扩展。
水平定向钻施工方案
水平定向钻施工方案一、项目背景和目标水平定向钻是一种钻探技术，可以在水平方向上进行方向控制和定向钻探。
其主要目标是实现在无法进行传统垂直钻探的情况下，达到对目标地层进行钻探和开采的目的。
本方案将详细介绍水平定向钻的施工工艺和操作流程，确保施工的顺利进行。
二、施工流程和工艺1.地质调查和设计：在施工前进行地质勘查和调查，确定目标地层的情况，并根据实际情况进行设计。
设计包括断面和开钻路径的设计。
2.设备准备：准备水平定向钻所需的设备和材料，包括钻头、导向工具、驱动器、隔离器、测量传感器等。
3.布置钻机：根据设计要求，确定适当的布置位置，并将钻机放置和固定在钻井台上。
4.钻头安装和导向：选择合适的导向工具和驱动器，并将其安装在钻头上。
通过驱动器的操作来控制钻头的方向，实现水平钻探。
5.钻井操作：根据设计要求控制钻井台的转速和进给速度，保持稳定的钻进速度。
同时，通过测量传感器监测钻进参数，确保钻孔的正确深度和位置。
6.钻孔取芯：根据实际需要，可以通过取芯操作来获取地层样本，以进行地质分析和实验。
7.钻杆替换和维护：根据需要进行钻杆的替换和维护，确保钻杆的正常运转和使用寿命。
8.完井和测试：在达到设计要求的深度后，进行井下工作，如巴氏体系井下工作流程。
9.数据记录和分析：对施工过程中的数据进行记录和收集，并进行分析，以确定施工质量和效果。
三、安全措施和环保要求1.安全措施：施工过程中应严格遵守安全规范，做好施工前的安全培训和应急准备工作。
操作人员应熟悉操作流程和设备使用方法，并佩戴相应的个人防护装备。
同时，钻机的使用和维护应符合相关安全要求，确保施工过程中的安全。
2.环保要求：在施工过程中，应遵守环保法规，采取措施减少或避免对环境的污染。
钻孔排水应注意处理，避免对地下水和地表水造成污染。
废弃物的处理和处置应符合相关规定，不得随意弃置。
四、经济效益和社会效益1.节约成本：水平定向钻可以减少传统钻孔的需求，节约了施工成本和时间。
水平定向钻的风险规避与故障处理
水平定向钻的风险规避与故障处理水平定向钻是一种采用高科技手段进行硬岩地层勘探开采的新技术，但随着应用范围的扩大，相关的风险和故障也逐渐显现出来。
因此，对于水平定向钻的风险规避和故障处理，必须采取相应的措施，以确保人员的安全和钻井过程的顺利进行。
风险规避1.施工前的调研在进行水平定向钻之前，应先进行场地勘察，以确定地质条件和水文地质条件，评估钻井地点的局部地形和地貌特征。
此外，还应了解现场工程固结环境及水力条件等情况，从而全面掌握区域结构和目标层的基本信息。
2.钻井工艺设计在设计水平定向钻的钻具和钻井节奏时，应根据实际情况进行合理规划，特别是在钻井过程中注意在钻柱中添加必要的支撑和夹紧装置，以避免钻柱变形或断裂，发生故障。
3.定向控制技术水平定向钻需要通过一定技术手段精确定向，从而实现足够的钻井精度。
要达到这一目的，可采用电磁学、压力波法、频率响应法等定向控制技术，以确保控制钻杆在石油开采工程中的方向稳定可靠。
4.保险装置的设立在水平定向钻井过程中，应设立防爆装置，以便在发生重大事故时及时做出反应。
还需要设备巡查制度，及时发现早期线索，在失效发生之前采取行动。
同时，还应设立远程监控系统，监测施工的各个环节，便于实时控制。
故障处理1.钻柱断裂钻杆断裂的原因有很多，可能是因为钢材等材料在使用过程中产生疲劳损伤，也有可能是钻杆过度摩擦，产生了撞击和损伤，造成钻柱断裂。
出现这种情况的时候，要及时关闭钻机，同时通过计算机监测系统找出故障点，采取相应的钻杆修补措施，保证施工的安全。
2.口外压力异常口外压力异常通常与井身固结、纵剖面张力、钻柱不下重等因素有关，可通过增加钻井液浓度或钻井液压力来解决。
同时要及时主动监控系统，通过系统对数据和环境的监测实现预警，及早发现并解决问题，在保证钻井工作的同时，保证人员安全。
3.钻井液中层分离如果钻井液中发现了明显的层分离现象，应及时采取措施修复。
首先排除管道堵塞，同时增加循环排量，下调泵压，增加悬浮剂浓度和溶解剂浓度。
水平定向钻穿越施工的冒浆风险及应对措施
浅谈水平定向钻穿越施工的冒浆风险及应对措施水平定向钻穿越技术是国内外目前使用频率较高的一种非开挖技术，是大中型河流穿越施工中最合适的施工方法。
但在实际施工过程中容易出现一些风险，其中地面冒浆就是主要常见的风险之一。
本文结合定向钻穿越施工，讨论了导致定向钻施工中冒浆的风险因素。
为了将定向钻穿越施工中发生冒浆的可能性降到最低，本文结合定向钻穿越工程，着重对各种潜在的冒浆风险因素进行分析，并制定相应的应对措施，从而有效防止地面冒浆。
1、定向钻穿越施工技术优势传统的管道施工流程会很大地破坏周边环境，定向钻穿越管道施工技术对附近环境的破坏性比较小，并且在施工前已经进行了地质的勘探工作，进行了定向钻孔，不会造成其他构筑物出现裂痕等影响。
这种施工技术其铺设的管道质量也非常高，尤其是在穿越河流时，不会对河流通航、防洪等产生影响。
而且整个施工的工程周期短，工程建设效益比较高，定向钻穿越技术在进行陆地施工的过程中。
并且能够把管道敷设在地下三米以下的地方，所以，没有对道路产生非常大的破坏，若是在江河以下进行穿越，其穿越深度可以达到十米以下，对管道也具有天然的保护作用。
2、冒浆风险因素2.1泥浆压力泥浆在钻孔内流动需要一定的泥浆压力。
当钻孔内的泥浆压力过高并超出钻孔上覆地层所能承受的压力范围时，孔内泥浆将地层压裂，产生贯通的裂缝，泥浆沿着贯通裂缝向上泄漏，地面就会发生冒浆。
这也是导致地面冒浆的根本原因，因此在定向钻穿越施工过程中选择合适的泥浆配比、并要求施工时对孔洞内的泥浆达到合适的压力，显得尤为重要。
2.2孔洞、裂隙地质因素如果穿越路线地质土层中本身存在孔洞(如未封堵的勘探孔)，在钻孔内泥浆压力的作用下，泥浆很容易就会通过孔洞泄漏出来，形成冒浆。
另外，如果土层松散或者地下植物根系比较发达，土层中存在裂隙，也会在一定程度上增加了地面冒浆的可能性。
定向钻穿越施工在遇到存在孔洞、裂隙的土层时，往往是泥浆压力还未达到冒浆临界压力时就会发生冒浆，所以需要采取一定的措施对孔洞和裂隙等地质因素进行处理。
长距离水平定向钻穿越管线发送施工技术及安全控制措施
长距离水平定向钻穿越管线发送施工技术及安全控制措施摘要：本文结合临邑至济南原油管道复线工程黄河定向钻穿越工程及过往长距离定向钻穿越施工经验，对长距离水平定向钻穿越管线发送施工技术及安全控制措施进行分析，对类似定向钻穿越施工提供一些参考。
关键词：长距离水平定向钻穿越管线发送施工技术安全控制措施1、工程概况临邑至济南原油管道复线工程黄河定向钻穿越工程管线设计采用Φ355.6×8.7 L415M 高频直缝电阻焊钢管，设计输送压力为8.5MMpa，设计最高温度45℃，输送介质为原油。
管道防腐采用加强级双层熔结环氧粉末外防腐，黄河定向钻穿越段管道选用环氧胶进行焊缝防腐层补口，外防腐层外面再加CND光敏固化玻璃钢保护层进行保护。
黄河定向钻穿越水平长度1717.2m，穿越管道实长1720.15m，管道在黄河河床以下24.2m处进行穿越。
穿越经过主要地层为粉细砂和粉土层。
本工程将黄河主河槽与滩地一并穿越，并满足两岸堤脚处管道定向钻穿越点出、入土位置与堤防加高放坡后新堤脚处距离不小于30m。
水平定向钻机设备摆放在右岸大堤内侧，于左岸大堤内侧出土，并在黄河左岸的滩地里进行过河管线的预制工作。
管道定向钻入土点距大堤坡脚垂直距离为34.0m，入土角度为12°；出土点距大堤坡脚垂直距离为50.1m，出土角度为7°30'。
2、穿越管线发送过黄河大堤施工技术及安全控制措施由于穿越出土点距大堤坡脚垂直距离为50.1m，出土角度为7°30'，且穿越预制管线需爬越黄河大堤，大堤堤顶与出土点的高差大，为11m，大堤堤顶与大堤外侧堤脚的高差大，为14m，垂直距离为110m，对穿越预制管线爬越黄河大堤施工技术要求高。
2.1发送管线立面布置及措施本穿越工程施工工期较长，为保证村民安全出行及定向钻穿越的技术要求，采取在穿越中心线位置大堤路面架设简易钢板桥，保证管线的顺利发送。
同时根据管线弹性敷设及相关技术要求，经测算按曲率半径不小于710m、间距10余米至20余米不等放置发送架，共计14个。
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水平定向钻穿越施工及其风险控制措施探讨刘盛兵 向启贵 刘 坤(中国石油西南油气田公司天然气研究院) 摘 要 通过对水平定向钻施工工艺的简述,对定向钻的危险有害因素进行了分析,并提出了风险控制措施,特别是对前期地质勘探调查、定向钻路由设计进行了强调,为定向钻的施工提供有益的帮助。
关键词 定向钻穿越 危险有害因素 风险控制 作为一项新兴的管道非开挖施工技术,水平定向钻穿越(HDD)以其导向准确,成功率高;对河床表面没有干扰,不影响河床底部的状况和结构;对周围环境及生态影响小;施工时不影响江河通航,不损坏江河两侧堤坝,施工不受季节限制,施工周期短;管道埋的深度大,能够避免因船只抛锚造成破坏管道的可能性和被流水冲刷发生裸露管现象的可能,确保所敷设管道安全;施工占地少、工时短、社会效率高、综合成本低等众多优势,具有其他穿越无法比拟的优点,尤其是忠武管道48处定向钻穿越、西气东输管道工程多处使用定向钻后,在天然气、石油等相关行业管道工程穿越中得到越来越广泛的应用。
水平定向钻与大开挖施工相比,因对设备、钻具较强的依赖性和地下钻进、导向孔、扩孔、回拖的不可见性,如遇到弱风化砂岩,钻具磨损大,难以通过;在卵石(砾石)地层中,如果卵石直径、含量超过一定数值后也难以成孔,使水平定向钻穿越具有较大的风险。
同时,工程管径大、设计压力高、管壁厚、安全性要求高等特点,使定向钻穿越技术的应用面临更大的风险和挑战。
为了把定向钻穿越施工的风险降低到最小,就要求在施工中采取一定的风险控制措施。
同时定向钻施工动用的机械设备、车辆、油料及材料较多,如大型钻机、大功率泥浆泵、挖掘机、焊管机和配套发电机等。
工程施工中又包括钻导向孔、拉拖管线、泥浆处理、电气焊、气割、管线防腐、管线试压等主要的较危险的技术环节与内容。
特别是在野外潮湿的环境中,接触电、易燃、易爆、有毒有害物品,施工技术等级和复杂程度又要求较高的特殊作业,安全工作更是重中之重,尤其要强调按规定审批和现场监护,制订安全作业指导书。
因此,必须分析研究定向钻技术施工中的危险有害因素,才能采取科学、合理、有效的风险控制措施。
1 定向钻穿越工程的施工工艺定向钻穿越施工,主要包括7大工艺步骤[1-3]。
1.1 场地选择、布管施工场地包括设备场地和布管场地。
HDD所需的工作场地最小,完全不同于传统铺设管线方法。
工作场地大小取决于钻进长度、管线直径和所钻地层,必须因地制宜,综合考虑入土点、钻机、场地周边环境等因素。
设备场地:多数情况下,50m×50m的设备工作场地是足够的,对于小直径管线的施工,20m×30m便可以,而直径非常大的管线铺设则需要大约70m×100m的场地。
布管场地:通常的水平定向钻进穿越出口处的工作场地大约需要20m×30m,而大直径的管线铺设场地要达到30m×50m。
管线的工作场地一般要离开出口处30m,且应有约10～15m的宽度。
1.2 施工前检验主要包括钻机调试、焊接检验、防腐检验、试压、清管等,此步骤对穿越管道施工和今后的安全运行至关重要,具体实施要求按相关技术规范执行。
353 石油与天然气化工 第37卷 第4期 CHE M I C AL EN G I N EER I N G O F O I L&GAS1.3 钻导向孔按设计轨迹钻进导向孔。
导向孔可用泥浆马达和钻头或仅用喷射钻头钻进。
为了控制钻进方向,安装了测量定位系统,通过测量定位系统可连续地检测和控制钻孔方向。
由于钻进中导向钻杆在跟进管的里面并被支撑着,所以防止了导向钻杆周围孔壁的坍塌,并为导向钻具提供了返回的通道。
钻导向孔是检验穿越曲线能否成功的主要环节,若出现异常,可以及时分析调整穿越曲线,降低工程风险,因此必须保证导向曲线的合理可靠。
1.4 扩 孔扩孔能使钻屑(土壤)和钻进液(泥浆等)充分混合,并形成合适的空间,降低阻力,便于管道回拖。
因此,须根据穿越管径、穿越地质、回拖阻力等情况,合理确定扩孔孔径和扩孔次数。
扩孔孔径按穿越管径逐步增大,每次扩孔增加100～150mm为宜,并选择合适的扩孔器。
1.5 管道回拖管道回拖是穿越工程最关键的一步,施工时必须连续作业,根据回拖阻力和导向曲线,合理控制泥浆,精确控向。
1.6 施工后复验为了检验回拖后管道的强度和密封性,并为穿越单项工程的竣工验收提供依据,复验是目前保证管道安全的最后一道检验措施。
主要包括强度试验、严密性试验、清管、干燥等。
1.7 场地复原当回拉和最后的试验完成后,布管场地和设备场地应复原,包括清除入口和出口泥浆坑的泥浆及泥浆坑的充填。
定向钻施工过程图见1,钻机及扩孔器见图2。
2 定向钻穿越工程的主要危险有害因素[1-2]2.1 设计阶段(1)工程施工前没有对地质情况进行详细调查,从而导致穿越失败事故。
如穿越过程中遇大尺寸卵石或飘石可能致使穿越失败。
(2)设计时选用的泥浆性能不符合相关地质地层要求,可能导致钻进失败。
2.2 施工阶段(1)钻机锚固不稳定,可能导致钻进和回拖失败,甚至造成设备损坏和人员伤亡。
(2)定向钻穿越施工如预扩孔的次数过多、过大或回拖的速度过快,容易造成堤坝的塌陷或崩裂。
(3)穿越段曲率半径相对较小,管段自重较重,如出现孔壁成形不好、塌孔、缩径、回拖万向节或U 形环失效、设备故障、钻机锚固不牢、回拖中途因故停滞时间过长等情况,都可能导致回拖失败。
(4)在钻导向孔过程中,如果出土点纵向、横向偏差和实际穿越曲线与设计穿越曲线偏差较大,或出现急弯、死折等;或由于扩孔后孔洞不规则,使管道与扩孔器以及钻杆轴线形成夹角,均有可能造成钻杆承受弯矩过大,从而导致钻杆发生断裂。
(5)穿越中如采用预扩孔方式,如穿越段地下地质不均匀,探孔偏少,可能发生卡钻、泥包钻或扩孔器不能前进的现象;地下泥浆渗漏可能引起塌孔、堵孔。
这些都可能造成预扩孔失败。
(6)管道下沟时如果不采取适宜的方法,可能导致吊管机倾翻,预扩孔或回拖过程中如果设备出现故障,停工时间过长可能造成卡钻或回拖失败。
(7)在粉砂或流砂地质条件下穿越地上河,可能在堤脚产生管涌。
如不及时处理或处理不当,可能引起溃堤。
453水平定向钻穿越施工及其风险控制措施探讨 2008 2.3 管理方面(1)穿越施工中存在的高空、半高空作业和装卸作业,缺少围栏、防滑措施不到位、捆绑不牢、操作不当都可能造成人、物坠落。
(2)除钻机本身采用全液压力头之外,其它动力和现场照明常由系统配套的发电机提供。
整个电力系统包括发电机、控制柜、配电箱、电缆、电线和灯具。
如果不采取有效的保护措施,电力短路可能引起火灾、人员伤亡或设备损毁。
(3)水平导向钻进在钻机的进入点和钻杆的出口点均涉及回转的设备。
员工在过于接近回转设备的条件下工作可能导致被卷入,受到严重的伤害甚至死亡。
(4)油罐区内柴油遇明火而发生火灾、爆炸事故。
(5)距居民较近的钻机场地,夜间作业的设备噪声可能影响居民的正常休息。
(6)地上冒浆、跑浆可能造成耕地、水域污染;设备、油料储罐的封盖不严、密封不好,或未采取有效的隔离措施会造成作业场地污染。
3 定向钻穿越工程的典型案例分析3.1 西南成品油管道鉴江定向钻穿越工程[4]3.1.1 事故概述西南成品油管道鉴江定向钻穿越工程经过三次改线才完成管道穿越。
管道在第一次开始挂管回拖至第22根钻杆时发生了浮管事件,第一次穿越宣告失败。
首次穿越失败后,设计单位重新布置了穿越曲线,并进行地质勘探,但在第二次穿越钻进过程中遇到坚硬岩层,钻机无法继续钻进,被迫撤回钻杆而导致失败;再次重新进行地质补探后,决定穿越轴线向上游侧偏移一定距离。
导向孔钻进中发生塌方事故,发现钻杆顶出江面而导致第三次穿越失败;最后建设各方根据补探的地质资料,认为穿越失败的主要原因是定向钻进位于鉴江西岸,而鉴江东岸为埋深较浅的坚硬岩层,当钻杆到达出土侧时遇到坚硬岩层,由于钻杆长度已经超过200m,穿越能力下降,并且江面覆盖层较浅,压重不足,在钻机推力作用下,极易出现顶杆事件。
因此最后决定穿越轴线向上游侧平移150m,在薄覆盖层处采取压重措施,并在鉴江东岸采用另外一台小钻机钻进导向孔,穿越鉴江后牵引大钻机钻杆过江的措施。
3.1.2 事故原因分析针对工程中出现的一些问题,认为此次定向钻进穿越施工失败有以下原因:(1)采用本次定向钻进穿越方案施工,没有对河床现状和地层情况进行实地调查校核,而是采用3年前测量的河床断面和地质水文资料;(2)本工程采用的钻机不适合钻进弱风化岩层;(3)工程施工前没有对设计图纸进行现场校核,因而发生了穿越浮管事件。
3.2 西气东输管道郑州黄河北岸定向钻第2次穿越工程[5]3.2.1 事故概述西气东输郑州黄河北岸滩地设计3次定向钻穿越。
2002年8月,在总长1102m的定向钻第2次穿越施工中,当D1016mm管道由北向南回拖至36m 时,钻具扭断脱落,退出,经扩孔处理后进行第2次回拖,拖入17根管时又被扭断,又退出,第3次拖至522m时钻具再一次扭断脱落,部分扩孔工具也断在井中,回拖工作无法进行。
3.2.2 事故原因事故发生的主要原因有以下几方面:(1)没有充分考虑钻井技术参数,如顶力、转速、排量对穿越的影响;(2)没能很好地掌握泥浆的配制;(3)欠缺对钻具进行优化组合的经验;(4)没有钻具管理维护及检测的标准;(5)上卸扣钳的扭矩不能定量控制,使钻杆在钻进时惯性上扣,造成胀扣、粘扣;(6)定向控制系统不完善等。
4 定向钻穿越工程的风险控制措施探讨[2-3]4.1 设计阶段的风险控制设计的风险来源于基础资料的准确性、设计方案的合理性、关键设计技术措施是否到位等。
特别553 石油与天然气化工 第37卷 第4期 CHE M I C AL EN G I N EER I N G O F O I L&GAS是地质资料的准确性、管材和防腐材料的选择、泥浆类型和设计方案的多方案比选等。
4.2 施工阶段的风险控制(1)管道拉伤、防腐层破坏的风险控制措施。
水平定向钻穿越管段一般埋深比较深,在回拖过程中很容易造成拉伤,管道防腐层易被破坏。
对此,应严格控制焊接工序,保证焊接质量,并严格执行100%的射线探伤和100%的超声波探伤;管道焊口的热收缩套防腐层尽量采用和管体同样的防腐材料,增强防磨性能。
(2)堤坝塌陷或崩裂的风险控制措施。
对堤坝塌陷或崩裂可采取的主要控制措施是确定和采用合理的施工工艺,保证出入土点离堤坝的安全距离,并在穿越过程中指定专人加强巡查;配备足量的应急工具和材料。
(3)设备故障的风险控制措施。
设备故障的主要控制措施是因地制宜地制定管道下沟方案、开工前认真检修和维护设备、作业间隙认真进行设备保养,同时配备足够的备品备件以应急需。
对设备做到勤维护、勤保养,发现问题及时抢修。