水平定向钻穿越长距离含姜石软塑胶粘土层技术研究
解决定向钻穿越电化铁路区段下岩石、软土复合地层的难题
解决定向钻穿越电化铁路区段下岩石、软土复合地层的难题摘要：结合杭州市天然气利用工程所前门站-滨江调压站高压管线穿越沪混铁路、03省道定向穿越工程，介绍了水平定向钻（HDD）工艺在淤泥质土层向中风化熔结凝灰岩变化过程中采用单向夯钢套管、单向穿越的施工技术原理、施工流程方法。
关键词：淤泥质土层；熔结凝灰岩；HDD水平定向钻工艺；单向夯管；单向穿越前言在采用水平定向钻铺设长距离管线中，由于受地形、构筑物及特殊地质条件的影响，水平定向钻在穿越特殊地段施工中会存在一些技术难题，特别是穿越复杂地层就是一大难题，本工程由于地质情况复杂，水平定向钻穿越多层地质土，地质土强度软硬不均的突变，易引起孔位偏移，进而危及构筑物的安全，为解决此难题和节约施工成本，决定采用单向夯管、单向穿越的施工方法，下面以此工程为例，浅析一下单向夯管、单向穿越的工艺技术。
一、工程概况杭州市天然气利用工程所前门站-滨江调压站高压管线穿越沪混铁路、03省道定向穿越工程，施工地点位于杭州市萧山区蜀山街道立新村，管道沿杭州绕城高速南线敷设，自东向西采用水平定向钻方式穿越沪昆铁路及03省道，管材为D610×11.9 L360直缝双面埋弧焊钢管，穿越水平长度468.6米，穿越最深处埋深约20m，管道设计压力4.0MPa。
入土端软土层至岩石硬土层段采用φ1016钢套管隔离，钢套管水平长度63.8m，入土点位于03省道西测，出土点位于沪昆铁路东侧，入、出土点处现场地势较为平坦开阔，周围地貌主要为耕地和村间道路。
本工程需穿越电气化铁路区段，定向钻施工中同时要解决导向钻孔电气化铁路电磁场对定向钻导向信号源的干扰、扩孔后对铁路路基沉降影响接触网。
二、水文地质情况本工程定向钻穿越的地层较复杂，出土端造斜段由上至下需穿越素填土、粉质粘土、砂质粉土、淤泥质粉质粘土，至水平段淤泥质粉质粘土；入土端造斜段由上至下需穿越素填土、粉质粘土、砂质粉土、全风化熔结凝灰岩、中风化熔结凝灰岩、淤泥质粉质粘土，至水平段淤泥质粉质粘土；入土端造斜段穿越03省道和沪昆铁路段时，需穿越105m的中风化熔结凝灰岩硬土层，由于03省道和沪昆铁路段两侧均为软土，定向钻穿越软硬不均强度突变的土层时，容易引起孔位偏移，不但给施工带来一定的难度，还会对现有铁路运行带来安全隐患。
粤东地区复杂地质下一种水平定向钻的回拖施工方法—以粤东天然气管网海丰-惠来联络线龙江定向钻穿越为例
粤东地区复杂地质下一种水平定向钻的回拖施工方法—以粤东天然气管网海丰-惠来联络线龙江定向钻穿越为例发布时间：2021-10-08T06:18:57.195Z 来源：《科学与技术》2021年5月第15期作者：汪飞马倩丁洁王玉健吴兴政李伟[导读] 粤东地区地质情况复杂，水平定向钻穿越大型河流时，面临岩土类型多，穿越深度较深，穿越距离长，尤其是水平定向钻回拖施工时汪飞马倩丁洁王玉健吴兴政李伟中石化江苏油建工程有限公司江苏扬州 225009摘要：粤东地区地质情况复杂，水平定向钻穿越大型河流时，面临岩土类型多，穿越深度较深，穿越距离长，尤其是水平定向钻回拖施工时。
很难一次回拖成功，往往需要采取各种不同的措施才能成功。
本文结合粤东天然气管网海丰-惠来联络线龙江定向钻穿越工程，基于水平定向钻对回拖难的问题，并提出措施建议。
龙江定向钻穿越穿越顺利完成，丰富了水平定向钻穿越粤东地区大型河流的工程实践经验，可为类似工程提供参考。
关键词：水平定向钻、粤东地区、大型河流、地质问题、回拖1引言水平定向钻（Horizontal Directional Drilling--HDD）是指使用水平定向钻设备、通过定位仪器导向，从地表定向钻孔、扩孔和拉管，在不同的深度和地层铺设地下管线的施工方法。
它适用于黏土层、砂层、砂岩、泥岩、花岗岩、卵砾石等底层，工作环境温度为-15℃~+45℃，它具有施工速度快、施工精度高、成本低等优点，广泛应用于供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线铺设施工工程中。
目前我国水平定向钻技术获得了又好又快的发展，在水平定向钻进中，采用导向孔对接穿越技术、双钻机同步协调扩孔、孔底动力扩孔、直接铺管、专业泥浆护壁等技术，解决了长距离、复杂地层施工难题，多次打破了水平定向钻进的世界纪录。
例如华元机电工程有限公司分别于2018年3月9日和2017年12月27日圆满完成了香港国际机场两条5.2公里定向钻航油管道（管径508mm）穿越工程。
水平定向钻施工技术措施
水平定向钻施工技术措施张春燕江西省天然气集团有限公司管道分公司摘要：随着我国经济的高速发展，水平定向钻施工在公路、铁路、建筑物、河流以及古迹保护区、农作物和植被保护区等条件下作用日益明显，它与开挖施工方式相比，有着明显的优越性，具有良好的经济效益和社会效益。
本文根据实际工程的施工经验，总结了针对水平定向钻穿越工程在施工中的各个关键环节，可能遇到的各种影响工程顺利进行的技术问题，以及处置问题的技术措施。
关键词：工程施工; 关键环节; 技术问题; 技术措施1.工程案例1.1 工程概况江西省天然气管网工程井开区-吉水-永丰段泷江定向钻穿越工程，管线起自井开区支线井开分输站，终点为吉水分输站。
线路水平长度约 30.439km，起点到 1#阀室地区等级为三级，1#阀室到吉水分输站地区等级为二级，设计管径Φ355.6（DN350），设计压力 6.3MPa，项目配套新建 1#阀室和吉水分输站。
入土角定为 11°，出土角定为 8°，穿越管段的曲率半径为 1500D，管子规格为 Φ355.6×8.0 L360N SMLS 钢管，防腐方式为常温型加强级三层PE 防腐+环氧玻璃钢外防护，设计压力为 6.3MPa，水平长度901.31m，实长904.25m。
1.2 地质情况根据设计图纸和工程地质剖面图分析：泷江定向钻穿越轴线的地层为粉质黏土、细砂、卵石、作者简介：张春燕(女)1980.8，硕士研究生，工程师，江西省天然气集团有限公司管道分公司，邮箱:52576362@。
强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩；定向钻穿越的地层复杂，施工的技术要求高，工程难度大，在卵石、强风化泥质砂岩、中风化泥质砂岩、全风化砂岩、强风化砂岩、强风化凝灰岩层钻进导向、扩孔中，易发生塌孔、卡钻、冒浆、钻具磨损的风险。
1.3 施工情况2018年7月5日，首先进行钻导向孔的施工，根据地层结构选择合适的钻头及泥浆马达。
7月8日在导向孔施工进行到约430米处，由于钻进时遇到岩石硬度较大，钻机扭矩增加，泥浆压力也随之升高，发生卡钻现象，经过适当的技术工艺调整，解卡成功，导向孔施工于7月13日顺利完成。
市政给水工程中水平定向钻穿越技术施工常芳芳
市政给水工程中水平定向钻穿越技术施工常芳芳发布时间：2023-05-08T02:23:51.990Z 来源：《工程建设标准化》2023年5期作者：常芳芳[导读] 当前，城市建设迅速发展，市政给水工程受到了大众关注身份证号：******************摘要：当前，城市建设迅速发展，市政给水工程受到了大众关注。
市政给水主要是对城市中工业与生活用水、工业与生活废水、自然降水实施综合处理的一种方式。
有效的给水施工不仅能节约大量的水资源，还能够实现对水资源的最优配置，保证满足城市对水资源的需求。
关键词：市政给水工程；水平定向钻；穿越技术引言水平定向钻施工主要就是在不将地面挖开的情况下，对各种地下管道进行铺设，主要涉及到了自来水、通信、电缆等的管道。
该施工技术通常适合用在各类砂层、粘土层等较弱的地层施工，根据现阶段的施工工艺，其在许多较硬的地层同样能够使用，会产生较高的工程造价。
水平定向钻施工的主要原理是通过水平定向钻机根据提前设计的曲线路径来对导向孔进行施工，之后再进行对于导向孔的扩孔操作，在扩孔的孔径符合相关要求以后，把管道自出土侧从所扩的孔洞内拖到入土侧，从而完成铺设管道的整个过程。
在实际施工中，水平定向钻施工技术有着施工效率高、污染小、不影响交通等的优势，对于环境有着较强的适应性，可以在施工的过程中实现对地下障碍物的有效躲避。
除此之外，该施工技术还有着自然防腐和保温的作用。
在跨河流施工的过程中，因为所铺设的管线较深，所以对于该技术的使用能够使管道施工寿命得以增加，因此该技术在给水工程中得到了广泛应用。
1水平定向钻穿越技术的优势1.1影响小在市政给水工程建设过程中对水平定向钻穿越技术进行应用，不会对到道路工程造成不良影响，从而能够确保城市交通正常，不会由于施工问题而造成交通拥堵等各项问题。
除此之外，采用水平定向钻穿越技术也不会产生较大噪音，避免由于噪音过大对周围人生活、休息、工作等造成不良影响。
水平定向钻穿越长距离含姜石软塑胶粘土层技术研究
水平定向钻穿越长距离含姜石软塑胶粘土层技术研究摘要：结合中石化重点工程日照一仪征原油管道工程水平定向钻穿越京杭运河胶粘土层的工程实例，重点说明新的泥浆体系对此类地层穿越的作用，具体阐述了保证施工顺利进行采取的措施。
关键词：水平定向钻胶粘土泥浆虽然近几年水平定向钻穿越技术发展迅速，穿越纪录不断被打破，但穿越长距离含姜石软塑胶粘土地层，其成孔困难、易坍塌、扭矩压力大、钻具磨损严重等问题一直无法得到有效解决。
在此类地层中进行水平定向钻穿越风险极大，难度极高。
该文结合中石化日照至仪征原油管道工程淮安Ⅲ段京杭大运河定向钻穿越工程施工经验，介绍该地层下穿越施工技术。
其穿越主要地层为含20%姜石（粒径1～3cm）软塑的胶粘土层。
1 工程概况1.1 工程简介淮安Ⅲ段京杭大运河定向钻穿越工程穿越管径Ф914×15.9，管线水平长度911.2m，定向钻穿越实长913.5m，穿越段管线的最大埋深为20.9m。
施工选用DD-1100 500T定向钻机及配套设备。
1.2 地质概述据地质报告显示，穿越段地层只有约5m多的土层，5m以下均为含20%姜石（粒径1～3cm）软塑的胶粘土层，此类地层穿越长度约为816m。
2 施工特点2.1 含姜石软塑胶粘土层的工程地质特性胶粘土俗称橡皮土，是含水量过多的粘土因土中的孔隙水不能排出形成软塑状土层的现象。
其形态与嚼过的口香糖类似，附在物体表面后难以剥离，遇水粘烂，土性软粘易回弹。
姜石也是定向钻穿越施工中的一种复杂地质类型，为钙质结核，是沉积岩中与围岩成分有明显区别的某种矿物质团块，其形态有球状、卵状及不规则状等。
该类型地质是定向钻穿越施工中的难点，通常出现在河床底部。
2.2 定向钻在含姜石软塑胶粘土地层中作业存在的问题(1）在该地层条件下成孔，会遇到被切削下来的钻屑未能有效地被带出孔洞或离散在泥浆里，导向孔无法达到光滑而形成“烂孔”，不利于后续工序的进行。
(2）粘附在钻具和钻杆上的胶粘土若不及时处理，粘豁效应越来越强，严重时会结成厚厚的包裹层，大量消耗扭矩，造成无法成孔甚至停工。
水平定向钻穿越肇庆高要西北部复杂山体的技术探讨
水平定向钻穿越肇庆高要西北部复杂山体的技术探讨发布时间：2023-02-03T07:59:00.319Z 来源：《城镇建设》2022年第9月第18期作者：阮雨风[导读] 高压管道作为燃气输送的“大动脉”阮雨风肇庆佛燃天然气有限公司 526100摘要：高压管道作为燃气输送的“大动脉”，通常需要翻山越岭，穿梭于山体、河流之间。
在复杂地质状况中进行水平定向钻穿越施工是常见的难题。
本文以肇庆高要西北部复杂山体为例，针对岩层强度软硬不均、变化的情况，讨论如何选择导向钻进的方法，以及遇到返水、场地限制、孔洞久清不尽如何处理，对在复杂山体采用水平定向钻施工工艺进行技术探讨。
关键词：技术探讨，水平定向钻，推扩，泥浆控制，回拖1、工程概况肇庆市高要区水南至禄步天然气高压管道工程，总长约19公里，管道设计压力为10MPa，管径为DN300（323.9mm*9.5mm及323.9mm*10.3mm），设计输气量为2.9×108Nm3/a，线路用管为高频直缝电阻焊钢管，材质为L415M，外防腐采用加强级3层PE防腐。
工程地点位于广东省肇庆高要区西北部山区，设计起点为西气东输二线南宁支干线5#阀室，终点为禄步调压站。
管线沿途山体众多，河流环绕，地下水系发达，地势连绵起伏。
由于地理环境限制，沿线需穿越3处河流（小型）、22处山体及1处高速（清云高速）。
工程定向钻穿越段总长超三分之二，单段穿越长度超过1公里的就有4处之多。
2、地质勘察概述以本工程某段“卡脖子”定向钻穿越段（下称“该段”）为例，该段穿越长度约1200米，需穿越两座山体和山间结合部空地，其中第一座山体穿越长度约800米，山间空地约80米。
据勘察报告显示，在钻孔深度内，按岩土成因和特征，场地地层可分为：（1）人工填土层；（2）第四系冲洪积层；（3）寒武系粉砂岩风化带。
依埋藏条件由浅入深分别为：（1）人工填土层（Qm1），该套地层由素填土（1-1）（（1-1）为地层编号，下同）及耕土（1-2）组成。
水平定向钻岩石穿越工程技术研究及钻具的应用
水平定向钻岩石穿越工程技术研究及钻具的应用摘要：水平定向钻在20世纪70年代出现，近年来，随着我国输油输气管道工程的大规模铺开，以及城市建设中燃气，电力、电信，水源及污水管道的大发展，使得我国的非开挖行业发展迅猛，非开挖穿越工程施工技术和装备逐渐成熟。
但岩石穿越技术对很多施工单位来讲还是很陌生，根据岩石穿越技术的相关总结，同时对其中的岩石钻孔技术和工具加以研究，以其在地质条件适合的类似工程推广应用。
关键词：水平定向钻岩石穿越工程技术研究和钻具应用在岩石穿越工程上，水平定向钻的技术应用相当广泛，也相当重要。
但是对于岩石钻孔的工具也不容忽视，因为这对于岩石穿越的最终效果有着一定程度上的巨大影响。
在这篇文章中，接下来就让我们从导向钻进、扩孔钻进及其常用级差和参数等三个方面对岩石穿越工程中应用到的水平钻技术及其工具进行详细的介绍和分析。
一、岩石穿越导向钻进岩石穿越工程导向钻进主要有简易施工法，DITCH WITCH双壁钻杆钻进法，气动或液动潜孔锤冲击回转导向钻进法，泥浆马达导向钻进法。
其中泥浆马达驱动导向钻进法是目前国内外最通用的岩石导向钻进方法。
适用于25t以上各型非开挖钻机，尤其是大型非开挖钻机。
泥浆马达也称螺杆钻具，一般与牙轮导向钻头和有线或无线探棒装置配合使用。
正常钻进时，钻杆与马达一起旋转直线钻进；当需要导向时，马达弯点母线与探棒12点方向调整一致，钻杆及马达外壳不旋转，只提供反扭矩和给进力，马达转子在泥浆泵的液力驱动下带动钻头旋转，从而实现导向钻进。
水平定向钻用的马达弯角一般在1.5-3度之间，根据管线设计轨迹曲率不同选择不同的弯角.马达驱动导向钻进连接形式：无线：钻杆一仪器仓一马达一牙轮钻头有线：钻杆一无磁钻铤一仪器仓一无磁钻铤一马达一牙轮钻头二、岩石穿越扩孔钻进导向孔完成后，根据管径大小进行扩孔：目前的岩石扩孔器大致分为两种类型：一是固定牙轮式扩孔器，应用石油用牙轮钻头牙轮掌为切削具，通过焊接的方式与扩孔器中心轴和底盘相连。
长输管道长距离水平定向钻穿越技术
长输管道长距离水平定向钻穿越技术作者：张本轩来源：《城市建设理论研究》2013年第33期摘要：近年来，我国采用定向钻技术完成了长江、黄河等大型河流及海域的管道穿越工程，创造了一系列穿越世界纪录，长输管道定向钻穿越技术得到了广泛的应用。
但穿越的成功与否要受到许多客观条件的影响，如钻进工艺、泥浆性能与地址条件的适应性，操作人员的素质以及机具设备的大小等等。
本文通过长输管道黄河定向钻穿越失败与成功的案例，对长输管道长距离水平定向钻穿越技术进行了分析和研究。
关键词：长距离；水平定向钻；穿越中图分类号：P634.7文献标识码：A1 本课题穿越工程背景本课题研究的穿越工程位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗和包头市土默特右旗交界处黄河成品油管道穿越。
穿越处位于黄河河套平原包头段，地势较为平坦，地貌属于现代黄河冲积平原。
穿越处地层勘察深度范围内分为5个大层。
穿越段场地内的地层岩性上部①～②大层主要由粉土、粉质黏土及粉砂等组成，由于受黄河河道摆动影响沉积，地层复杂，各层层位变化较大；④层为粉砂层，水平穿越段在该层中经过。
管道穿越处为不通航河段，穿越处两岸大堤规整，为土质结构。
黄河穿越段的管线设计压力为10.0MPa，穿越段管线为D355.6×9.5L415直缝高频电阻焊钢管，采用一次定向钻方式穿越，穿越工程等级为大型。
线路实长3253.3m，其中定向钻穿越段3200m。
穿越工程采用导向孔对接工艺穿越黄河，黄河南岸为辅助钻机钻进，北岸为主钻机钻进，对接点设置在离主钻机1500m处，对接完成后，南岸钻机退出，北岸钻机沿南岸导向孔继续钻进。
2 一次穿越失败过程及原因分析2.1一次穿越失败过程主管导向孔于2012年10月16日开钻，10月24日北岸正式开钻，11月16日完成钻杆置换，开始进行扩孔前各项准备工作，出现无法转动及拖动的现象，发生抱钻，穿越失败。
2.2原因分析2.2.1技术储备不足黄河穿越长度3200m，管径虽小，但距离长，是国内目前最长距离的定向钻穿越，世界上也是第二长的穿越工程。
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水平定向钻穿越长距离含姜石软塑胶粘土层技术研究作者：王丙奎来源：《科技创新导报》2013年第06期摘要：结合中石化重点工程日照一仪征原油管道工程水平定向钻穿越京杭运河胶粘土层的工程实例，重点说明新的泥浆体系对此类地层穿越的作用，具体阐述了保证施工顺利进行采取的措施。
关键词：水平定向钻胶粘土泥浆中图分类号：P634.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-02虽然近几年水平定向钻穿越技术发展迅速，穿越纪录不断被打破，但穿越长距离含姜石软塑胶粘土地层，其成孔困难、易坍塌、扭矩压力大、钻具磨损严重等问题一直无法得到有效解决。
在此类地层中进行水平定向钻穿越风险极大，难度极高。
该文结合中石化日照至仪征原油管道工程淮安Ⅲ段京杭大运河定向钻穿越工程施工经验，介绍该地层下穿越施工技术。
其穿越主要地层为含20%姜石（粒径1～3 cm）软塑的胶粘土层。
1 工程概况1.1 工程简介淮安Ⅲ段京杭大运河定向钻穿越工程穿越管径Ф914×15.9，管线水平长度911.2 m，定向钻穿越实长913.5 m，穿越段管线的最大埋深为20.9 m。
施工选用DD-1100 500T定向钻机及配套设备。
1.2 地质概述据地质报告显示，穿越段地层只有约5 m多的土层，5 m以下均为含20%姜石（粒径1～3 cm）软塑的胶粘土层，此类地层穿越长度约为816 m。
2 施工特点2.1 含姜石软塑胶粘土层的工程地质特性胶粘土俗称橡皮土，是含水量过多的粘土因土中的孔隙水不能排出形成软塑状土层的现象。
其形态与嚼过的口香糖类似，附在物体表面后难以剥离，遇水粘烂，土性软粘易回弹。
姜石也是定向钻穿越施工中的一种复杂地质类型，为钙质结核，是沉积岩中与围岩成分有明显区别的某种矿物质团块，其形态有球状、卵状及不规则状等。
该类型地质是定向钻穿越施工中的难点，通常出现在河床底部。
2.2 定向钻在含姜石软塑胶粘土地层中作业存在的问题（1）在该地层条件下成孔，会遇到被切削下来的钻屑未能有效地被带出孔洞或离散在泥浆里，导向孔无法达到光滑而形成“烂孔”，不利于后续工序的进行。
（2）粘附在钻具和钻杆上的胶粘土若不及时处理，粘豁效应越来越强，严重时会结成厚厚的包裹层，大量消耗扭矩，造成无法成孔甚至停工。
（3）地层中含有姜石，在钻导向孔的过程中，由于姜石质地坚硬，故而对钻具的消耗较大，顶进过程艰难，导向钻头特别容易偏离设计的方向。
3 施工中遇到问题（1）导向孔穿越施工至最后约100 m准备出土时，钻杆几近粘住，此时钻机已达最大旋转压力，而钻杆几乎不转，推进力无限接近钻杆最大承受力。
后采取回抽数根钻杆，每根费时45 min到1 h，尽管通过再次钻进侥幸打通导向孔，但长时间、高负荷运转给设备造成了极大损耗。
究其原因是施工中切削的粘土遇水膨胀，泥浆粘度大幅增加，降低了泥浆流速，致使孔道内钻屑未能及时带出孔洞，并粘附在钻具和钻杆上，粘豁效应越来越强，严重时结成厚厚的包裹层，大量消耗扭矩，甚至导致卡钻。
（2）32英寸切扩器经过胶粘土（含20%粒径1～3 cm姜石）地层时，钻机扭矩压力一直居高不下，造成钻杆、钻具多次被“抱死”。
当32英寸切扩器扩孔至约380 m处时，钻机扭矩压力最大达到4500 Psi，拉力最大到350 t时，钻杆卡钻，无法前进和后退。
卡钻后立即停止钻机的运转，防止损伤设备。
制定应急方案，解决钻杆卡钻问题：①入土侧使用DD-1100 500T定向钻机钻机套洗钻杆2次，出土侧调用280T钻机进场套洗钻杆。
②修筑钢管混凝土地锚，利用动滑轮组与卷扬机回拉被卡钻杆、钻具。
虽然利用卡钻应急保障措施，成功的解救出被卡于地层内的钻杆、钻具，避免了重大损失。
但是，因为地质性质，同样的工程问题，还会再次出现。
在扩孔、洗孔施工环节，所遭遇的工程问题有。
①钻机扭矩压力过大（约2000 ～4000 Psi）。
②地面钻杆无法正常卸扣。
③地下钻杆、钻具多次被“抱死”，直至卡钻。
④扩孔器磨损严重。
⑤回流的泥浆量小。
（3）扩孔器卡钻的原因①胶粘土形成的粘豁效应，消耗了大量的扭矩能量。
②通过对回拖出孔洞的32英寸扩孔器观察，发现其携带的物质为胶粘土包裹着姜石，并且主要堆集在扩孔器的前面，从而使钻机的扭矩压力过大，造成卡钻。
4 改进泥浆体系考虑胶粘土遇水膨胀，水敏性强的特点，认为如何使泥浆能很好的抑制胶粘土分散，避免土层自身造浆，是当前面临的最大困难。
应对胶粘土，考虑其遇水容易膨胀的特性，要求配置泥浆时保持中低粘度，以增强泥浆流变性，易于钻进，并将沿途碎屑导出孔外并在孔壁上形成泥皮，稳定孔壁，以便回扩。
但针对含量20%的姜石，中低粘度的泥浆不能满足使破碎的姜石悬浮并带出孔洞的要求，这本身就与姜石地质定向钻穿越配制高粘度泥浆自相矛盾，那么如何保证泥浆的中低粘度的同时，又能很好的携带钻屑（含姜石），成为京杭大运河定向钻穿越成败的关键所在。
4.1 制定适宜含姜石胶粘土地层的泥浆配比方案结合前期的施工经验，总结出与含姜石软塑胶粘土地层相适宜的泥浆体系应具备如下功能。
（1）抑制钻屑（胶粘土）分散，控制泥浆粘度，避免钻杆“抱死”。
（2）优异的流变性，便于及时携带出钻屑。
（3）胶粘度强，具备碎屑的支撑、悬浮和运载能力。
（4）支持钻头切削时粘土分散及造壁颗粒形成。
（5）滤失量低，泥饼薄且坚韧、光滑，避免缩孔、塌方。
结合此段穿越地层胶粘土水敏性强、地层本身造浆严重的特点，决定放弃以往泥浆以水中加膨润土的配比方法，采用以水为分散介质，辅以化学泥浆添加剂的泥浆配比方案。
根据泥浆功能要求，决定采用以强力包被剂COATER为主，辅以纯碱（Na2CO3）、正电胶（MMH）、羧甲基纤维素（CMC）及润滑剂（HL-1）等为辅助处理剂的泥浆体系。
各辅助处理剂在新的泥浆体系中所起到的主要作用。
⑴强力包被剂（COATER）：抑制钻屑分散，控制坂土含量，吸附钻屑。
⑵碳酸钠（Na2CO3）：支持粘土分散以提供造壁颗粒。
⑶正电胶（MMH）：固-液双重性及稳定孔壁。
⑷羧甲基纤维素（CMC）：降低滤失量，提高携带能力。
⑸润滑剂（HL-1）：吸附在孔壁和钻具表面，提高泥浆的润滑效果。
新的泥浆体系正是在各辅助处理剂的有机结合下，有效的解决了胶粘土和姜石对于泥浆性能（粘度）要求不同的矛盾，从综合功效上满足了含姜石软塑胶粘土地层的要求。
采用高粘羧甲基纤维素（CMC）来提高泥浆的粘、切性，从而改善泥浆携带姜石的能力，同时作为降低泥浆滤失量的主要处理剂。
因为采用强力包被剂（COATER）作为包被剂，降低钻屑分散程度，使泥浆的粘土含量很低，确保泥浆具有优异的流变性，达到及时携带出钻屑的功能。
考虑胶粘土地层水敏性较强，依靠碳酸钠（Na2CO3）提供造壁颗粒，依托正电胶（MMH）稳定孔壁的特性，有效的防止了孔壁的坍塌或变形。
参考前阶段扩孔期间钻杆多次出现“抱死”现象，通过添加润滑剂（HL-1），降低钻杆被“抱死”概率。
4.2 现场处理要点这套泥浆体系的关键就是泥浆预处理，预处理的成功与否是以后顺利维护泥浆性能的基础。
（1）预处理前的泥浆密度必须控制在1.1g/cm3 以内。
（2）泥浆中的强力包被剂（COATER）含量以0.3%为好。
另外根据实际需要加入足够量的降滤失、提粘、防塌、润滑等辅助处理剂。
（3）随时检测泥浆中的强力包被剂含量，始终保证泥浆滤液中至少含有0.1%的强力包被剂。
（4）一般以1 kg/m的量进行维护，视地层的造浆性可适当增减。
4.3 随时检测泥浆滤液中的强力包被剂（COATER）含量的重要性该泥浆体系维护起来最重要的一点是：随时检测泥浆滤液中的强力包被剂的含量。
因为强力包被剂对粘土具有非常强的吸附作用，正是如此强的吸附作用才使强力包被剂产生了非常理想的包被作用，这种包被作用的结果是使被钻头破碎的钻屑基本保持原始状态被泥浆携带到地面而被有效地清除掉，从而保持泥浆性能的稳定，使以往的被动性调整泥浆变为主动处理，这也是这套泥浆体系的性能控制主线。
正是强力包被剂的这种作用，所以它是不断地被消耗掉的，因为胶粘土地层中蒙脱石的含量越高，地层的造浆性越强，强力包被剂被消耗的速度越快，所以要保障不断地进行补充和维护。
理论上讲，只要泥浆滤液中存在强力包被剂，就证明泥浆中的钻屑是被强力包被剂进行了饱和性包被的，否则滤液中就不会有强力包被剂的存在。
4.4 新泥浆体系应用记录2010年12月11日，淮安Ⅲ段京杭大运河定向钻穿越工程扩孔环节恢复进程，采用钻杆带喷浆头进行孔洞内泥浆置换，新的泥浆体系正式投入应用。
扩孔过程中，时刻观察返浆情况。
动塑比高，泥浆粘度低，性能稳定，滤失量得到较好控制。
泥饼质量好，泥浆中固相含量低，且钻机扭矩压力有明显下降，在最大一级（54英寸）扩孔过程中，扭矩压力最大仅为3200 Psi，从而证明新的泥浆体系发挥了功效，解决了含姜石软塑胶粘土地层的施工难题，保证了穿越工程的顺利进行。
5 结语在施工中，面对穿越介质含姜石软塑胶粘土层的特殊工程地质性质，在无任何工程经验可借鉴的前提下，针对各个施工环节中出现的问题，对地层特性、施工设备本身、技术工艺进行科学分析，开发并成功应用适应含姜石软塑胶粘土层的泥浆体系是保障工程顺利进行的关键所在。
在施工中，逐渐了解并掌握了含姜石软塑胶粘土层的特性，形成了水平定向钻穿越含姜石软塑胶粘土层的技术体系，填补了国内在该领域的技术空白。
日仪原油管道工程建设中，与京杭大运河定向钻穿越地质相同的淮沭河（东、西）及苏北灌溉总渠穿越施工过程中，借鉴京杭大运河穿越成功经验，施工过程中应用新的泥浆体系，有效的加快施工进度，同时在保证穿越施工质量的前提下，顺利完成定向钻穿越施工任务，大大缩短了施工周期，节约了工程投资，取得了较好的经济效果。
参考文献[1] 刘雷.卵石地层中水平定向钻进施工技术.非开挖技术[J].2011（6）：21-23.。