定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析
钻进过程中可能出现问题的应对措施及预案
第一节钻进过程中可能出现问题的应对措施及预案（一）防止定向钻在钻孔时呈“S”形的措施在定向穿越施工过程中，孔道有时会出现“S”形的现象，造成这一现象的主要原因是导向孔曲线成形不好和扩孔时出现偏扩。
地表或地下磁干扰造成探头探测数据失真，易诱导导向孔曲线成形不好；穿越地层软硬不均和扩孔器组合方式不当，易诱导扩孔器在孔道内偏扩。
为防止在定向穿越施工过程中，孔道出现“S”形的现象，我方计划从以下两方面采取措施：1）导向孔精心控向，避免在这一阶段出现“S”形的现象2）认真做好穿越中心线的磁方位角测量。
在导向孔开钻前，要测量穿越中心线的磁方位角，这一数值是导向孔控向的原始依据数值，必须准确。
我们通过在地表多点测量（一般情况下，出、入土侧各取两个点），然后将各组数据进行分析对比，排除由于那些由于磁干扰而错误的数据，确定正确的磁方位角数值。
如果各组数据相差较大（0.2°以上），则增加测量点（2~4个），直到确定正确的数值。
3）导向孔严格按设计曲线钻进在开钻前对司钻人员作好详细的技术要求，对每一根钻杆的钻进要求都提前在图纸上作好标注；在钻进时，准确及时地向司钻人员发布控向指令，并随时根据钻进情况调整司钻推进、旋转操作。
使导向孔严格按设计曲线钻进。
在导向孔施工阶段，重点控制导向孔钻进质量，避免误操作。
4）认真分析穿越各地层组成成分、物理力学性质，选取合理的扩孔工艺，防止扩孔器偏扩①认真分析穿越各地层组成成分、物理力学性质。
穿越各地层往往软硬不均，因此，在钻前，要将各穿越地层中土的类型、含水量、孔隙度、粘聚力、内摩擦角、地基承载力标准值、侧摩阻力、锥尖阻力等等，仔细阅读，将这些数据标识在穿越曲线图上，以指导司钻人员操作。
②根据穿越地层选用合理的扩孔器组合方式。
原则上，在地层呈软塑、可塑状态的淤泥质粘土或粉质粘土时，采用桶式扩孔器；在地层呈硬塑状态的粘土或粉质粘土时，采用切割刀式扩孔器。
在小级别扩孔（Φ300）时，可以采用切割刀式扩孔器；在较大级别扩孔（Φ700）时，尽可能采用桶式扩孔器，以减轻扩孔器在软地层中因自重大、土层对扩孔器的承载面积小而下沉的程度。
水平定向钻穿越中减少曲线偏差方法
水平定向钻穿越中减少曲线偏差方法一、水平定向钻的导向孔在钻进过程中偏离原设计曲线的原因.水平定向穿越技术中关键的第一步就是钻导向孔。
导向孔质量的好坏直接影响着成功回拖管道与否。
是决定工程成功的主要因素。
导向孔的主要目的提供一个达到原设计要求的先导孔。
各级达到穿越要求的预扩孔都应以导向孔的曲线为轴线来扩宽，来满足回拖条件的直径。
所以导向孔的整体曲线能否达到整个管道的的弹性半径直接决定了各级预扩能否达到整个管道的弹性半径。
导向孔的成功设计是以后各级预扩孔成功回拖的基础。
也是整个穿越工程中的重要部分之一。
然而在导向孔钻进穿越的过程经常出现偏离原设计曲线的现在，通过水平定向钻技术的多年工作经验，造成原设计曲线的原因可以概述为以下的五点：(1)外部不可避免的因素。
如当地的地形，地下土壤湿度以及地层造成的施工穿越曲线的偏差。
(2)受到了外部磁场的干扰。
如：高压线，地下光缆以及地层情况均会影响导向孔钻进时的磁方位角，从而影响了电脑上的显示数据与原设计曲线数据造成了偏差。
(3)钻机一开始的就位的角度与管线设计的穿越中心线之间存在的偏差，造成了导向孔一钻进就要开始纠正偏差。
(4)由钻机操作人员造成的。
在导向孔钻进过程的时候由于操作不当使穿越的轨迹与设计曲线发生了偏离。
(5)测量的不准确性。
其中包括测量穿越中心线磁方位角的不准确性，测量入土点与出入点标高差的不准确性以及输入电脑时的钻杆长度的不准确性。
以上几点就是造成导向孔在钻进过程中与设计曲线发生偏离的主要原因，清楚了原因，就应该对症下药，找到减少曲线偏差的方法。
下面就会介绍一些方法来解决这些问题。
二、减少导向孔曲线与设计曲线偏差的方法总结出了以上造成导向孔曲线与设计曲线偏差的原因，通过几年的工作经验，找到了一些在施工过程中解决这些问题的方法。
1、采用人工磁场的方法来减小导向孔曲线的偏移控制水平定向钻的控向系统是地磁场，通过钻头后面的探头针将导向孔的数据传输给电脑。
定向钻管段施工的卡管原因分析与解决方案
夯管锤 ， 以尽 量缩短解卡 时间 ， 避免泥浆干涸凝固。对于存在孤石 的复杂地质 ， 应使 用前端为尖锥状 的回拖
第 ２期
杨 雯 ： 向钻 管段 施 工 的卡 管 原 因分 析 与 解 决 方 案 定
５ ７
线不 可能 与 管孔 中心 线 自然 重 合 ， 当部 分 是 紧贴 相 管 孔 的某 一 侧 壁 偏 心 向前 滑 移 （ １ ， 以单 纯 扩 图 ）所
受 现场 条 件 限制 ， 向钻 前期 地 勘往 往 无 法 做 定 到 很 细 密 ， 果 在 钻 导 向孔 和 扩 孔 过 程 中 ， 现一 如 发 处或 多处 扭 矩 异 常增 大 ，就很 可 能 遇 到 了孤 石 ， 表 明地 质 情况 复杂 多变 ，应 考虑 额 外 增加 试拖 工序 。 在 正式 回拖 前 ， ２ ３根 管 制 成试 验 段 ， 行 回拖 用 ～ 先 检 验 。试验 段从 钻孔 全程 通 过 ， 回到地 面 ， 是检 拖 一
摘
要： 定向钻 穿越段周边地质超 出规 定范围， 导致 定向钻 管段卡管的 内因， 工单位采取 的预 防和 是 施
处置措施不 当， 是定 向钻穿越卡管事故的外 因。盲 目扩 大管孔直径 ， 或增加洗孔 次数 ， 对预 防卡 管作用有限 ， 甚至可能起 负作用。 地质情况复杂 多变情况下， 定向钻管段正式回拖前进行试拖 ， 确定合适的回拖 工艺参数 ，
第２ 期
５ ６
非开 挖 技 术
Ｔｒ ｎｃ ｌｓ ｃ ｅ ｈ ｅ ｓＴｅ ｈｎｏｏｇ ｌ ｙ
非开挖技术中定向钻进效果与弯曲问题分析
第39卷 第2期2003年3月 地质与勘探GE O LOGY AND PROSPECTI NG V ol.39 N o.2March ,2003[收稿日期]2002-01-15;[修订日期]2002-04-20;[责任编辑]李石梦。
[第一作者简介]胡郁乐(1970年-),男,1993年毕业于中南工业大学探矿工程专业,博士后,主要从事基础工程施工和教学工作。
岩土工程非开挖技术中定向钻进效果与弯曲问题分析胡郁乐1,乌效鸣2(1.华中科技大学土木工程与力学学院,武汉 430074;2.中国地质大学工程学院,武汉 430074)[摘 要]非开挖中的导(定)向技术已成为非开挖技术中不可缺少的重要组成部分。
由于一般导向设备具有体积庞大的特点,对于窄小拥挤的巷道明显不适应,因此传统定向钻进中的简单孔口定向方法显得尤为重要,而且这种方法不论从设备还是技术人力资源上我国都有较好的基础。
但在非开挖中如何运用简单孔口定向方法要求设计及施钻人员必须对钻孔的弯曲特点有较深入的了解,并要求要一定的施工经验。
作者对定向钻进中的一般规律进行了总结;在实践中运用这些规律取得了较好的效果。
[关键词]孔口定向 钻孔弯曲规律 扩孔[中图分类号]P634.7 [文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2003)02-0085-031 问题的提出钻探方法中的导(定)向技术作为非开挖技术核心内容已得到越来越广泛的应用。
目前,非开挖技术中对导向和定向的界定尚未趋于明朗化,概念上,都是指使钻孔按一定设计轨迹钻到预定目标的钻进方法。
但一般认为,导向钻进更强调人为因素“导”的作用,重视边钻、边测、边导的三“边”过程。
而定向钻则强调人们利用地层和钻具容易形成弯曲的自然特性来设计轨迹,以期达到预定目标,因此如何选择最佳的开孔位置和角度显得尤为重要。
与传统定向钻进技术相比,非开挖中的定向方法要简单得多。
本文是基于这个基本点来说明问题的。
国内外导向钻机在实施导向钻进时对入口点和入口角度的选择没有定向钻那么严格,在入口基本上是一个弯曲段,根据设计轨迹要求,弯曲半径R可能不变,也可能是变化的(如分别由不同曲率半径的圆弧组成),因此钻孔剖面可能有复杂的形状,包括人工弯曲的孔段、自然弯曲孔段和直线孔段,整个剖面由直线孔段和弯曲半径不变或弯曲半径变化的曲线组成,这对以后的扩孔和铺管会带来一定影响,对设备能力也提出了挑战。
定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析
郑 猛 工程师 ,1973 年出生 ,1994 年毕业于沈阳化工学院高分子化工专业 ,现在辽河油田公司钻采工艺研 究院从事油田化学方面的科研工作 。
管道局东北管道公司长吉输油管理处副总工程师兼生产部部长 。 刘 刚 助理工程师 ,1979 年生 , 2002 年毕业于北京工业大学交通土建专业 ,现在中国石油天然气管道工
程有限公司从事长输管道线路和穿跨越设计工作 。
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
3 065000 ,河北省廊坊市金光道 22 号 ;电话 : (0316) 2075489 。
施工单位对穿越段管道进行了测试 ,采用直径 为 76. 2 mm 的钻杆 ,从变形端推进 ,在钻杆进入管 道约 430 m (位于穿越曲线的水平段) 后 ,无法继续 推进 。由于钻机过江困难 ,经研究进行江南出土点 的穿越管端推进钻杆测试 。目前可以确定 ,穿越管 道发生径向变形是管道在回拖过程中所受外压超过 了管道自身所能承受的临界外压而失稳造成的 。造 成失稳的因素可能是管道壁厚选取偏薄 、施工方案 不合理 、管道在回拖过程中出现意外情况 ,以及管道 自身的材质和椭圆度不达标等 。
依据土体形成的地质时代 、成因 、岩性 、物理力 学性质等特性 ,对管道穿越处的地层进行工程地质 分层 ,主要为粉质粘土 、粉细砂和粘土 。穿越段管道 选在粘土层中穿过嫩江 ,局部穿过粉细砂层 。穿越 工程于 2006 年 5 月 12 日 10 时开钻 ,15 日 16 时出 土 。5 月 26 日 12 ∶45 开始进行回拖作业 ,23 ∶45 结束 。5 月 29 日 ,在对穿越拖拉头进行切割时 ,发 现回拖的管道有变形现象 ,沿管道方向挖掘约 6 m , 发现拖拉头变形 ,第一根管道裸露的 4 m 长的管道 径向成扁平状 ,扁平方向为 10 点钟～4 点钟方向 。
定向钻穿越施工的关键技术与措施
定向钻穿越施工的关键技术与措施摘要随着城市建设的不断发展，天然气的应用和使用越来越多地得到更多人的青睐，然而天然气产地与消费地的不一致性，使得用管道长距离输送天然气成了一个途径，然而在输送过程中不可避免地要经过包括铁路、河流、山地等障碍物。
因此，穿、跨越施工技术得到了广泛的应用。
那么如何确保施工顺利实施和施工质量呢？本文结合自己的施工过程，就定向钻穿越施工的关键技术与措施进行探讨。
关键词1 定向钻穿越施工的关键技术与措施1.1 导向孔的选择（如示意图）导向孔在钻进过程中偏离设计穿越曲线的原因：1）钻机就位方位与管线设计穿越方位有偏差。
2）受外部磁场的影响，计算机采集的数据非钻头的真实位置。
1.2 针对以上造成曲线偏移的原因，可以采取相应措施进行预防例如，在宝静大工程宝坻大白庄柏油路及灌溉渠DN800钢管定向钻穿越工程中，我们选择入土点安放钻机设备，钻地场地为60m×60m，泥浆池为20m×20m。
钻机场地中钻机基础做0.3m厚、20m长、30m宽的碎石或素混凝土垫层。
挖地锚坑：长 4.0m、宽 4.0m、深 1.7m，用C20素混凝土浇注；预留地锚空间（2.8m×1.8m×1.2m）。
这是根据管线穿越中心线计算出的钻机的位置，以保证钻机就位方位与设计管线中心线的重合。
除了钻机位置的影响，还要注意外部磁场的影响。
例如：在津晋高速B段穿越盐场施工中，我们首先在地面上标出强磁场地面信标（如下图）。
采用人工磁场，即在穿越中心线两侧布设的闭合线圈，这样所布线圈不受外部磁场的干扰，可以准确无误的将钻孔数据反映出来，当探头到达此闭合的线圈区域内，接通直流电源产生磁场，通过人工磁场可以测得穿越轴线的左右偏移和穿越标高。
由于人工磁场在地磁场受干扰的情况下可以提供准确的管线穿越方位角，在地磁场不受干扰的情况下可以校正控向方位角的正确性，从而能够很好的控制导向孔与设计穿越曲线偏移，并能保证穿越曲线的平滑性。
定向井钻井技术常见问题及处理对策
定向井钻井技术常见问题及处理对策定向井钻井技术是一种针对特定目标层段进行定向钻井的技术，它可以在垂直井井身中改变井眼方向，使得井眼朝向地下某一特定方向。
在定向井钻井过程中，会出现各种问题，因此掌握常见问题及处理对策对于提高井下作业效率和减少安全隐患至关重要。
一、常见问题一：井眼偏离设计方向定向井钻井中最常见的问题之一是井眼偏离设计方向。
井身偏离设计方向会导致下一工序钻进井位置偏移，甚至无法顺利进行井下作业。
造成井眼偏离设计方向的原因可能有多种，比如钻具下沉不均匀、钻井液稳定性差、定向钻井设备故障等。
处理对策：1.确保钻具下沉均匀，可采用调整井底装置的位置、增加加重器的负重、调整井底压力等方法。
2.加强对钻进液体的监测和管理，确保钻进液体的密度、黏度、过滤性能等稳定性，减少液体不稳定引起的井身偏移。
3.及时对定向设备进行检修和维护，避免设备故障导致井身偏移。
二、常见问题二：地层崩塌和漏失在定向井钻进程中，地层崩塌和漏失是一个常见问题，特别是在钻进软弱易崩塌的地层时更为突出。
地层崩塌和漏失会导致井眼不稳定，增加井下作业难度，甚至引发事故。
处理对策：1.加强对地层的分析和评价，避免钻进软弱易崩塌的地层，或者采用合适的钻进技术和工艺，减少地层崩塌和漏失的发生。
2.合理选择和配置钻井液，增加钻井液的黏度和密度，提高地层支撑能力，减少地层崩塌和漏失的可能性。
3.加强井壁稳定措施，采取加固井壁、使用防漏失装置等措施，减少地层崩塌和漏失对井眼的影响。
三、常见问题三：井眼扭曲和弯曲定向井钻井中，井眼扭曲和弯曲是一个常见问题。
井眼扭曲和弯曲会导致井下作业难度增加，甚至损坏钻具和设备。
处理对策：1.在设计井眼弯曲段时，充分考虑地层条件、井眼弯曲角度、井眼半径等因素，合理设计井眼弯曲段，减少井眼扭曲和弯曲的可能性。
2.加强钻具和设备的监测和管理，定期进行检修和维护，确保钻具和设备的正常运转，减少井眼扭曲和弯曲的发生。
3.及时采取措施，例如调整钻具下压力、减小转速等，减少井眼扭曲和弯曲的程度。
管道穿越过程中可能出现的问题及应对措施
管道穿越过程中可能出现的问题及应对措施定向钻穿越工程本身就是一种高风险性的工程，所以在整个穿越施工过程中，必须保证每个环节的安全性，否则任何小的失误都可能带来严重的后果。
本次穿越的特点主要是管道管径大、壁厚厚管道重量较大。
在穿越施工过程中可能会出现卡钻、断钻、抱钻及回拖过程中回拖力加大等各种风险，对此，结合我公司多年的施工经验，我公司在整个施工过程中将采取以下措施避免危险的发生以及对紧急情况做出应对：1 设备的正常磨损等情况是施工过程中常见的问题，设备维修不及时的话，一方面在工期上会造成延误，另一方面很多情况下会错失施工有利时机给工程的顺利进行带来隐患。
为此我公司对设备在安排进场之前都做了细致的检修与维护，并且安排熟练的技修工在穿越施工的全过程24小时待命，应对施工机械可能发生的故障等，在工闲时对设备进行及时的检修与养护，把设备故障率降至最低。
此外我公司所使用的设备全部是我公司自主知识产权的产品，必要时可保证24小时之内更换包括钻机整机在内的任何设备，进一步保证了设备性能的完好。
2 导向孔作业是保证成孔质量的关键，故此在进行导向孔作业的过程中，要求控向员与司钻手紧密配合，严格按照图纸要求施工，严格控制曲率半径，避免单根超调的发生，一旦发现超调现象及时回抽调整，保证穿越曲线的平滑稳定。
另外在利用常规控向系统控向的同时，可利用我公司自行研发的强磁场纠偏系统对穿越曲线进行复核，这样就可以最大程度上排除外界磁场对控向系统磁场的干扰因素，进一步保证成孔质量，防止了“S弯”等情况的发生，也为后续的顺利施工带来了保障。
3 扩孔作业也是决定成孔质量的关键因素之一，所以在扩孔过程中应根据之前导向孔作业时的经验，结合扩孔过程中拉力、扭矩等基础参数，相应的调节扩孔速度，一方面防止由于扩孔速度太慢造成的塌孔、抱钻等情况的发生，同时也要避免由于扩孔速度太快造成的洞内泥浆缺失、孔形不好等情况的出现。
要求司钻在扩孔同时详细填写扩孔记录，为之后级别的扩孔提供参考，使得孔壁洁滑，孔内泥浆充足，给回拖创造有利条件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
继 2002 年甬沪宁进口原油管道定向钻穿越黄 峙水道施工过程中出现管道变形事故后, 在东北输 油管网改造庆铁老线嫩江穿越施工中, 再次发生管 道变形, 这已经是国内第二次发生定向钻穿越管道 变形事故。 庆铁老线嫩江穿越工程设计压力为 4. 5 M Pa, 管道规格为 711 8. 7 mm , 管材为 L 415 螺旋缝埋 弧焊钢管。穿越水平长度为 1 109 m ( 入、 出土点间 距) , 实际长度为 1 112. 9 m 。入土角为 10 52!, 出土 角为 6 48!。穿越段选用的曲率半径为 1 100 m 。穿 越曲线最低点管顶距河床最低处 17. 9 m 。出、 入土 点高程分别为 127. 3 m 和 126. 7 m , 与管道最低点 最大高差为 33. 3 m 。 依据土体形成的地质时代、 成因、 岩性、 物理力 学性质等特性, 对管道穿越处的地层进行工程地质 分层 , 主要为粉质粘土、 粉细砂和粘土。穿越段管道 选在粘土层中穿过嫩江 , 局部穿过粉细砂层。穿越 工程于 2006 年 5 月 12 日 10 时开钻, 15 日 16 时出 土。 5 月 26 日 12 ∀ 45 开始进行回拖作业, 23 ∀ 45 结束。5 月 29 日, 在对穿越拖拉头进行切割时 , 发 现回拖的管道有变形现象 , 沿管道方向挖掘约 6 m, 发现拖拉头变形 , 第一根管道裸露的 4 m 长的管道 径向成扁平状, 扁平方向为 10 点钟 ~ 4 点钟方向。
壁厚选取偏薄, 成为发生管道径向变形事故的主要 原因。 我国引进定向钻穿越技术以来 , 除黄峙水道穿 越工程和庆铁老线嫩江穿越施工失败外 , 其余几百 项工程都很成功, 这是因为在以往的成功案例中 , 长 输管道的设计压力都很大, 达到 8 MP a、 10 M Pa 、 12 M Pa, 甚至更大。所以, 根据设计压力和钢管的许用 应力计算出的壁厚就会很大 , 也满足管道径向稳定 性的要求。而本工程设计压力仅为 4. 5 M Pa, 没有 核算管道的径向稳定性 , 在这种情况下选取的管道 壁厚不能满足管道的径向稳定性要求。
四、 预防管子径向变形措施
在今后的定向钻穿越设计中, 应充分考虑回拖 中管道受到的外压力问题 , 根据穿越深度和地质情 况 , 适当采取提高管道壁厚、 限制回拖管道时的泥浆 压力等措施 , 以确保设计的安全可靠性。在施工中, 应严格控制出土角, 在距 出土点 40~ 50 m 的位置 上根据出土角挖斜坡 , 尽量减小管道进入钻孔时管 道与钻孔曲线的 夹角, 避 免管道产生较大 的弯矩。 另外, 在回拖时适当地控制泥浆压力 , 以减小管道所 受的外力, 并且适当扩大孔径 , 使管段 在泥浆中回 拖 , 避免管体贴着孔壁而增大管体与管壁的摩擦 , 从 而增大管道的外压 , 并保证防腐层不受损伤。
考
文
献
冰 : 定向钻穿越施 工中管道 回拖抽瘪 问题的分 析
及预防措施 , 石油工程建设 , 2003, 29( 4) 。
( 收稿日期 : 2006 12 11)
编辑 : 杜
娟
# 62 #
油
气
储
运
2008 年
作
宫 敬
者
介
绍
教授 , 1962 年生, 1982 年本科毕业于抚顺石油学院油气储运专业 , 1995 年获石油大学 ( 北京 ) 油气 储运专业博士学位, 现为中国石油大学( 北京 ) 储运专业博士生导师, 从事油气储运方面的教学和科 研工作。
* 065000, 河北省廊坊市金光道 22 号 ; 电话 : ( 0316) 2075489。
第 27 卷第 2 期
刘
刚等 : 定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析
# 61 #
出土点位置对管道的法向力等多种力的合力, 从而 产生过大的弯矩。若管道选用的壁厚安全系数不够 大, 就有可能在此时发生径向变形。 3、 意外原因 在回拖管道过程中可能出现的意外情况有自然 灾害、 人为破 坏、 违章操作、 受硬物挤压、 出 现负压 等。自然灾害和人为破坏首先被排除, 回拖管的变 形处的外防腐层完好 , 没有划痕, 受硬物挤压的可能 性被排除。 在定向钻穿越黄峙水道施工中, 为了减小回拖 阻力 , 在管内注水作为配重 , 管内水的流动活塞 , 使 得管道前端产生了负压, 加之外压力的作用使管道 失稳变形∃1% 。在这次事故中 , 管道内部产生的负压 起了决定性的作用。而在庆铁 老线嫩江穿越 工程 中, 未采用注水配重的 方式, 即 没有产生负压 的可 能, 因此可排除负压影响。 约有 320 m 穿越段经过细砂层 , 穿越地段深度 20 m 内饱和砂 土的液化等级为轻微 ~ 中等液化。 在钻导向孔或回拖管道过程中 , 若出现违章操作, 穿 越曲线通过的细砂层受到过大的扰动, 钻孔就可能 发生塌孔 , 回拖时泥浆压力过大, 也会导致管道在回 拖过程中受到过大的外力而失稳变形。 4、 管材和椭圆度 对穿越管道进行了取样, 分析了化学成分 , 完全 符合 L 415 管材要求。经现场精确测量管道的椭圆 度核实, 也符合标准。因此, 不存在因管材和椭圆度 不达标而导致 力学性 能偏 低, 而造成 管道 变形 的 问题。
分析认为, 在庆铁老线嫩江穿越工程中出现的 问题, 主要归咎于设计的安全可靠性。该工程完全 按照 GB 50253- 2003 &输 油管道工 程设计规 范∋ 、 &原油和天然气管道穿跨越设计规范 ( ( ( 穿越工程∋ 进行设计。本工程设计入土角、 出土角以及设计曲 率半径均满足规范要求。选取的 8. 7 mm 壁厚的钢 管的刚度、 强度和稳定性也都符合规范要求。 穿越管道设计规范中没有关于钢管径向稳定性 的计算方法, 现有的埋地管道径向稳定性的计算方 法不适用于定向钻穿越。由于设计规范的不完善 , 设计过程中没有对管道径向稳定性进行核算, 导致
和施工过程进行了分析, 认为设计选取的管子壁厚偏薄以及施工中可能存在不可预见的外力等因 素是造成管子变形的主要原因 , 指出应根据穿越的深度和地质情况 , 采取增加管子壁厚、 限制回拖 的泥浆压力等措施, 以确保管道设计的安全可靠。 主题词 长输管道 定向钻穿越 管子 回拖 径向变形 原因 分析
一、 前
谭力文 刘智勇 潘武汉 傅伟庆 赵荣生 郝建斌 俞 龙
ห้องสมุดไป่ตู้
李云昌 刘 刚
黄维秋
卢金树 韩洪升 郑 猛
讲师, 1974 年生, 2004 年毕业于大连海事大学轮机工程专业 , 现在浙江海洋学院从事油船安全和污 染控制研究工作 , 大连海事大学博士研究生。 教授, 1950 年出生 , 1981 年硕士油气储运专业, 现为大庆石油学院硕士研究生导师, 现主要从事复 杂流体流动方面的研究工作。 工程师 , 1973 年出生, 1994 年毕业于沈阳化工学院高分子化工专业, 现在辽河油田公司钻采工艺研 究院从事油田化学方面的科研工作。 1982 生 , 2005 年毕业于西南石油大学油气储运专业, 现为西南石油大学硕士研究生 , 从事油气储运 工程工艺与理论方面的研究工作。 1978 年生, 2003 年毕业于北京科技大学金属材料工程专业, 现为北京科技大学材料科学与工程学 院材料学专业在读博士研究生 , 主要从事金属材料腐蚀性能研究工作。 见本刊 2008 年第 1 期作者介绍。 高级工程师 , 1967 年生 , 1991 年毕业于中国石油大学( 华东 ) 化机专业 , 现在中国石油天然气管道工 程有限公司从事储罐、 压力容器等机械设备设计和技术管理工作。 高级工程师 , 1956 年生 , 1984 年毕业于沈阳化工学院化工自动化及仪表专业, 现任兰成渝输油分公 司调控中心 ( 运销科 ) 科长。 高级工程师 , 1973 年生 , 1997 年毕业于西南石油学院石油与天然气储运工程专业, 现任中国石油管 道研究中心防腐技术研究所所长。 高级工程师 , 1965 年生 , 1989 年毕业于西南石油学院油气储运专业, 现任中国石油天然气华东勘察 设计研究院储运室副主任 , 主要从事油气储运工艺设计工作。 高级工程师 , 1957 年生 , 1982 毕业于中国石油天然气管道局职工学院油气储运专业 , 现任中国石油 管道局东北管道公司长吉输油管理处副总工程师兼生产部部长。 助理工程师 , 1979 年生 , 2002 年毕业于北京工业大学交通土建专业, 现在中国石油天然气管道工 程有限公司从事长输管道线路和穿跨越设计工作。
# 60 #
油
气
储
运
2008 年
线路工程
定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析
刘 刚* 罗京新 刘 刚 徐 摘 要 孔德宏 徐 舟
( 中国石油天然气管道工程有限公司 ) ( 中国石油管道机械制造有限责任公司 ) ( 中国石油天然气管道工程有限公司 )
舟等: 定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析 , 油气储运 , 2008, 27( 2) 60~ 61 。 针对庆铁老线嫩江定向钻穿越回拖时管子发生径向变形问题 , 对管子变形 、 设计参数
言
二、 管子回拖变形原因分析
施工单位对穿越段管道进行了测试 , 采用直径 为 76. 2 mm 的钻杆 , 从变形端推进 , 在钻杆进入管 道约 430 m( 位于穿越曲线的水平段 ) 后, 无法继续 推进。由于钻机过江困难 , 经研究进行江南出土点 的穿越管端推进钻杆测试。目前可以确定 , 穿越管 道发生径向变形是管道在回拖过程中所受外压超过 了管道自身所能承受的临界外压而失稳造成的。造 成失稳的因素可能是管道壁厚选取偏薄、 施工方案 不合理、 管道在回拖过程中出现意外情况 , 以及管道 自身的材质和椭圆度不达标等。 1、 管道壁厚 与管道所能承受的外压有关的参数只有管径和 壁厚。管径是确定的, 唯一可选择的是壁厚。若管 道壁厚选取偏薄, 在穿越施工中管道不能承受外界 压力而发生径向变形。在嫩江穿越工程中 , 管道壁 厚偏薄是造成管道径向变形的原因之一。 2、 施工方案 在定向钻穿越施工中, 回拖管道前, 将预制好的 管道放进发送沟, 在发送沟中注水, 利用水的浮力减 少回拖时管道的阻力。回拖开始时, 管道在出土点 靠钻杆的拉力被拖进钻孔, 管道与钻孔呈 6 48!。如 果没有有效措施来减小管道与钻孔的夹角 , 此时管 道 受到钻杆的拉力、 钻孔壁对管道的摩擦力和钻孔