定向钻回拖力计算公式01 -英文版English
高压水切割技术在海上平台拆除工程中的应用
力学 的伯 努 利公 式 ：ｐ ｌ ＋ ［ ｐ（ ｖ １ ） 】 ／ ２ ＋ｐ ｇ ｈ ｌ ＝ ｐ ２ ＋ ［ ｐ （ ｖ ２ ） １ ／ ２ ＋ｐ ｇ ｈ ２ 和Ｆ ｔ ＝ ｍｖ 动量转 化 公式等 ， 即可计算 得 出 。计 算流程 为 ：
第６ 期
钱 国梁等 定 向钻穿越在管道工程 中的应用
平 台拆 除业务 具有 重要意 义 。
ｌ 、根 据Ｆ ｔ ＝ ｍｖ 和 切 割 力 ，确 定所 需 要 的泵 的 流量 ； ２ 、根 据伯 努 利公 式和 已求得 的流 速等 条 件 ， 确 定所 需要 的泵 的扬 程 。 与 机 加 工 用 的 水 刀 相 比 ， 高 压 水 切 割 设 备 与其 区 别 为 ： （ １ ） 介 质 不 同 。 海 洋 平 台 的拆 除 在 海 上 作 业 ，施 工 船舶 不 可 能 携 带 大量 的淡 水 进 行 施 工 ，经 过 滤 的 海水 是 高 压 水 切 割 设备 的 流 体 来 源 。（ ２ ） 流 体 的流 量 、压 力均 较 大 ， 以适应 海 洋 水 下 的 高 压 环 境 。（ ３ ） 水 砂 的 混 合 方 式 不 同 。 机 加 工水 刀 的砂 子 一 般 在切 割 刀 附近 才 被 带入 高压 水 中 ， 而 高压 水 切 割 采 用先 在 储 罐 里 混合 然 后 再 喷 射 的方式 ，使水 和砂 得到充 分混 合均匀 。
３ ８ 一 ■ 技术 交流
一
石油和 化工设备
２ ０１ ３ 年第 １ ６ 卷
－＿ ＿
同 压水切割技术在海上平台拆除工程 中的应用
目
－ 一
潘东 民
（ 海洋石油工程股份有限公司 ，天津 ３ ０ ０ ４ ６ １ ）
［ 摘 要 ］介 绍 了高压 水切割设备技术的原理及设 计应 考虑的因素 ，给 出了基本设 计方案 。可 为我 国平 台拆除业务提供技 术 参考 。
定向钻穿越过程回拖力计算方法选择
定向钻穿越过程回拖力计算方法选择袁亮;刘沛【摘要】文中通过对几种常用定向钻穿越时回拖力的计算方法适用范围进行分析比较,列举工程实例,通过计算结果的对比,优选出回拖力计算最准确的方法.计算结果表明:采用ASTM方法计算的回拖力大小与实际测量值误差最小;对ASTM计算方法进行修正,修正后的计算方法其结果更符合工程实际值.【期刊名称】《管道技术与设备》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】4页(P43-46)【关键词】回拖力;修正;适用条件;定向钻;穿越【作者】袁亮;刘沛【作者单位】陕西首创天成工程技术有限公司,陕西西安 710016;陕西首创天成工程技术有限公司,陕西西安 710016【正文语种】中文【中图分类】TE80 引言在管道穿越施工过程中，影响回拖力的因素有管道在泥浆中的浮力、管道的重力、管道与孔壁之间的摩擦系数以及泥浆的粘滞系数等。
在定向钻穿越施工的过程中，回拖力对于施工工艺确定、设备选取、管道连接、安装设计、管道长度、卡管现象的预防等起着决定性的作用[1]。
回拖力的确定在整个定向钻穿越施工中起着至关重要的作用[2]，目前许多文献基于不同的理论，推导出了各种计算公式，但并未详细解释不同公式计算结果中的差异，并对其适用条件范围做出解释。
本文对常用的几种回拖力计算方法进行分析对比，并说明其适用条件。
1 回拖力计算方法1.1 卸荷拱土压力计算方法受孔道上方塌落土的压力以及孔底支承力的影响，孔底承受管道自身的重力，其计算方法为[3]F=[2p(1+ka)+P0]μL(1)式中：F为回拖力，kN；p为土壤对单位长度管道施加的压力，kN/m；ka为土的压力系数，一般取0.3；P0为单位长度管道所受重力，kN/m；μ为摩擦系数；L为穿越管段的长度，m。
图1为土壤卸荷拱示意图。
φ为穿越地层土的内摩擦角。
一般地，砂层为30°～40°，黏土层为15°～25°。
水平定向钻进铺管技术应对城市内涝浅析
应今天城市的发展，由于雨水管道位于城市交通主 干道两侧及隔离带下方， 于传统开挖铺设管道造 对 成的城 市道路 的破坏、 修复后地面的沉 降、 交通阻 塞等种种弊端和环境保护保护意识的不断增强， 水 平定 向钻进铺管技术将 在城市雨水管 网建设 中发
挥不可替代的作用。 （ ） 前城市按照满流设计 的雨水管网， ２目 管径介 于 ３０ ｍ到 ８０ ｍ之间；管材普遍采用抗拉性能 ０ｍ ０ｒ ａ
学 ． ０ ．． ２ ７３ ０
［ 李 山， ４ 】 朱文鉴， 中国非开挖技术协会， 水平定向钻 进管线铺设工程技术规范［ ， ０ ． ｓ２ ２ 】０ 【 李山． ５ 】 水平定 向钻进地层适应性的评价方法［． Ｊ非 １
开挖技 术 ２０ （）３— ４ ０ ８ １ ：９ ４．
Ｋ为安全系数， ｏ Ｄ 为成品管道直径。
所示 。
（） ４
ｉ ： 造斜强度 ， ／ 度 米。
入土角和造斜长度计算 ：
：
２ａ ｃ ａ ， ｒｔｎ Ｖ２Ｒ — Ｈ
／ 一 ，
（） ５
２ 导 向孔轨迹设计
导向孔是扩孔 回拖管道 的母线， 其轨迹设计是
：
Ｌ ｃｉ ＝ ｖ ／
（） ６
入土角， ；： 度 Ｌ 造斜长度， ； 米 Ｈ为管道中心距
管道外径， ； 米 ８ 为管道屈服极限 ，／ｍ 。 ： Ｎｒ ａ
图 ２ 导 向钻进施工示意图（ 向孔 ｂ扩孔 回拖铺管） ａ导
造斜强度计算 ：
ｉ ５ ．／ ＝ ７３Ｒ
随钻测量仪器以及有关钻具 ， 沿欲铺设 管线设计轨
迹钻成一个先导孔 ， 然后 回拉扩孔 ， 将孔径扩大到 铺管要求的 口 ， 径 并将管线同步或分步拉入 ， 如图 ２
球墨铸铁管水平定向钻技术在供水工程中的应用
Value Engineering0引言城市供水工程与居民的日常生活紧密相连。
随着城市化的持续发展和加速，这一关系变得更加重要，人们对供水需求也在日益提升，建设市政供水工程的力度也不断加大。
传统的明挖施工在实际施工过程中会对城市的正常运行造成影响，并且在复杂的地下管网环境下，施工质量控制难度大。
此外，国家还规定新建道路5年内不允许开挖，改造道路3年内不许开挖且施工过程中还需要进行交通管制，给城市交通带来不便。
为了解决这些问题，水平定向钻施工技术被引入。
水平定向钻施工技术的引入有效地避免了对周边环境和交通的影响。
通过水平定向钻进，施工可以在不破坏地面和地下管道的情况下进行，避免了对城市正常运行的干扰。
1水平定向钻施工技术概述水平定向钻施工技术是在不具备开挖沟槽条件下，采用管道形成弧线实现地下穿越，用以铺设流体输送的管道的施工方式[1]。
水平定向钻施工技术在城镇供水工程中具有高度实用性，并相比传统的明挖施工方法具有明显的应用价值。
1.1加快施工进度市政供水管道施工中常常需要在城市道路上进行施工，经常会面临在现有道路上进行施工的困难，一方面需要对现状道路进行明挖，然后方可施工，造成交通拥堵，施工效率低。
另一方面施工可能会遇到相关拆迁问题，导致施工无法继续进行。
水平定向钻施工技术占地面积小，施工受外界条件约束低，提高了施工效率，缩短了整体施工周期。
1.2对周边居民影响小市政供水工程通常位于人口稠密且交通繁忙的城市地带。
传统的建设方式是使用围挡进行开放式挖掘，这种方法在施工过程中可能会对周边扰动大、影响周边居民生活。
然而，采用水平定向钻技术可以有效地避免这些问题。
这种技术主要在地下进行施工，对地上的构筑物和地方的交通的干扰小，施工环境相对较为封闭，施工过程中消音、占地面积少，不采取“拉链式”施工，有利于扬尘治理，所以对周边环境和城市居民影响小。
1.3适用范围广水平定向钻施工在人口密度较大的城市、穿越河流区域、植被绿化保护区域、交通流量大的区域较传统施工方法具有更大的适用性[2]。
长距离大管径定向钻穿越管道--抗浮力计算措施及回拖施工工艺
长距离大管径定向钻穿越管道--抗浮力计算措施及回拖施工工艺摘要：长输管道工程定向钻穿越施工回拖大管径、超长距离管道时，由于钻孔中的泥浆产生的不平衡浮力，随着管径增大和长度增长管道在泥浆中产生的浮力与钻孔之间的摩擦力、管道与孔壁大面积接触差产生挤压造成的孔壁垮塌。
通过现场经验和管道回拖过程中泥浆浮力计算分析，采用回拖管道内安装注满水的聚乙烯管的方式，均匀的平衡掉泥浆产生的浮力，有效的降低了回拖管道与孔洞的摩擦面积，从而减少了摩擦力，同时减少了管道与孔壁之间的挤压，降低了孔洞垮塌的风险，极大提高了定向钻穿越回拖一次成功率。
关键词：定向钻；穿越施工；配重降浮；管线回拖1概述在青宁输气管道工程新沭河定向钻穿越工程中，管道施工长度2133m、规格φ1016mm，通过在定向钻穿越管道内安装注水聚乙烯管的方法，给穿越管道提供配重用来平衡掉穿越管道在成型孔内受到的浮力，减少了穿越管道与成型孔之间的摩擦力。
配重重量可通过注水量、聚乙烯管管径和数量来调节。
取得了良好的经济效益和社会效益，创造了中国石化长输管道工程建设史上同时期同规格定向钻穿越之最。
2配重降浮施工2.1 泥浆对回拖力的影响定向钻扩孔过程中，因扩孔器本身重量的原因，在扩孔的过程中中心轴线会在扩孔过程中向下偏移，扩孔完成后，从孔洞的截面上看往往会形成一个上部小、下部大的近似梨状的孔洞。
因为孔洞内充满泥浆，回拖过程中管道受孔洞内泥浆的浮力作用向上浮起程度随着管道管径和长度的增加而增加，孔洞内的管道受到的浮力会很大，此时的管道会浮在孔洞的上部，梨状孔洞上部小、下部大，极有可能导致回拖管道卡死在梨状孔洞上部的狭窄部位，导致管道与孔壁摩擦加剧和加大了管道与孔壁之间的挤压，导致回拖力剧增和孔壁垮塌，从而可能会导致管道回拖失败。
2.1.1 孔洞内泥浆阻力影响孔洞内泥浆阻力的因素有孔洞与回拖管道之间环形间隙的形状大小，以及泥浆的粘稠度、回拖过程中管道相对于孔洞的速度等。
PE实壁管水平定向钻回拖力计算公式的比选
A — 摩擦系数,一般取〇. l ~〇. 3 。 〇0— 管 道 外 径 ，m;
软土地质的计算方法。
D— 管 道 内 径 ，m;
1 回拖力计算公式 管道牵引过程中受力复杂，且 土 的 性 质 较 难 模 拟 ，因此也很
难 有 一 个 跟 工 程 现 状 吻 合 的 、具 有 普 遍 适 用 性 的 力 学 公 式 。 现行规范中，采 用 不 同 的 受 力 模 型 ，回拖力的计算公式也有
A — 管节外壁单位面积的平均摩阻力，黏性土 0.3 kN/m2 ~ 0.4 kN/m2,沙 性 土 0.5 kN/m2 ~0.7 kN/m2。
1 . 2 净浮力计算法 GB 50423—2 0 0 7 油气输送管道穿越工程设计规范[2]和 CECS
382—2 0 1 4 水 平 定 向 钻 法 管 道 穿 越 工 程 技 术 规 程 [3]采 用 净 浮 力 计 算 法 ，认为进人钻孔内的管道主要受到浮力与管道自重差值引起
不同。 1 . 1 摩擦力计算法
GB 50268—2008给水排水管道工程施工及验收条文规范[1]
t— 管道壁厚,m; r „— 钻孔泥浆的重度，kN/m3; J„— 管材的重度,kN/m3; & — 进行浮力控制时单位长度管道的配重量，kN/m; K— 泥浆的粘滞系数，取 0.15 kN/m2 ~0.35 kN/m2。 1.3 土 压 力 计 算 法 曹 苏 军 [4]对 土 压 力 法 进 行 了 分 析 和 简 化 ，具 体 详 见 《多管组 合
R - 一 迎 面 土 挤 压 力 ，一 般 情 况 下 黏 性 土 50 kN/m2 ~ 管回拖力计算公式参考美国ASTM标 准 F1962— 1 1 大型水平定向
60 kN/m2，沙性土 80 kN/m2 ~ 100 kN/m2 ;
水平定向钻管道穿越孔底泥浆的力学特性 (1)
摘要：将水平定向钻（HDD）回拖过程中孔底泥浆的流动假定为幂律流体在同心环形空间中的稳定 流动，考虑内管轴向运动对流场分布的影响，根据 Navier-Stokes 方程推导泥浆压力梯度与管道外表 面泥浆剪切应力的解析计算方法。基于搜集的 HDD 工程实例采用该解析方法进行数据分析，并与 现有 Baroid 经验公式、SPE 经验公式和 Polak 经验公式的计算结果进行对比。结果表明：由解析方 法求得的泥浆压力梯度与实测值相差最小；泥浆拖曳阻力是回拖载荷的重要组成部分，计算中不可 忽略；扩径比是泥浆压力梯度与剪切应力计算中敏感性最强的因素。 关键词：管道；穿越；水平定向钻；泥浆；压力梯度；回拖载荷；泥浆拖曳阻力 中图分类号：TE832ɹɹɹɹɹ文献标识码：AɹɹɹɹɹDOI：CNKI:13-1093/TE.20110117.1554.001
携带导向孔内的钻屑，这就要求泥浆有一定压力，但 过高的泥浆压力会导致泥浆泄漏和孔壁漏塌问题。在 实际工程中，基于分析泥浆压力梯度计算对相关参数 的敏感性，有针对性地选择泥浆压力的控制手段，将 泥浆压力维持在合理的范围之内[13]。根据表 1 的工程 参数，对泥浆压力梯度、泥浆剪切应力的计算进行敏 感性分析，通过单独变动各参数的取值，考察计算结 果切应力的计算结果与实测值
数据来源
压力梯度/ (Pa • m－1)
管道外表面 剪切应力/Pa
Baroid 经验公式
2 403
SPE 经验公式
733
Polak 经验公式
48
1.0
解析方法
928
20.7
实测
1 200
回拖过程中泥浆流动存在反向点，该处泥浆的流 动方向由与管道拖动反方向转变为同方向；试验反向 点出现在距离回拖起点约 150 m 处（曲线 a），此处之 前泥浆压力与回拖距离呈现较好的线性关系，泥浆压 力梯度约为 1 200 Pa/m（图 2）。
定向钻回拖力计算公式01_-中文版
F2-3
=
（W-F浮）
×
L2
×
f2
=
9.23
(T)
未拖入管线段产生的摩擦阻力计算如下：
F未
=
W
×
L3
×
f1
=
3.35
(T)
在3#点时,产生的总回托力计算如下:
F3
=
F2－1
+
F2-3
+
F静浮
+
F未
=
18.82
(T)
4)在4#点时，管线头部到达第4点时，即回拖已经成功，该点手里计算如下 ：
F3-4
=
（W-F浮）
×
L3
×
(f2cosα-sinα)
=
则在4#点时，产生的总回托力计算如下：
1.54
(T)
F4
=
F2－1
+
F2-3
+
F3-4
=
16.07
(T)
结论：以上的计算过程中得出四个点中第
3
点处的回托力最大为 18.82 T，根据理论计算，钻机的回拖力大于 18.82
T,可以满足工程需要.
注：黄色部分内容按工程实际情况填写，紫色部分 为自动计算。翻译：小于 计算结果
计算结果
定向钻钻机规格选用，配合定向钻钻机管线图使用
=
5.29
(T)
当管线会拖到第2点时，管线深度为
8.00 管线产生的净浮力计算如下
F静浮
=
（W-F浮）
×
H
×
ρ
=
0.95
(T)
未拖入管线段产生的摩擦阻力计算如下：
F未
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1.05
our company are giving the calculation method as below：choose 4 points on the design crossing curve,to calculate at each point the force need to pull the pipe forward. Entry point 4#point 3#poin t
Conclusion：From the caculation above，among these four points
2
point's pull force is maximum
152.71
T，according to the theoretical calculation，the rig's pull force should over
Caculation Method for Horizontal Directional Drilling Pulling Force
Crossing Length L（m） Entry point elevation （m） 1500 Pipe Diameter D（mm） Exit point elevation （m） 813 Pipe Thicknes 16.0 sδ （mm） 1#point to2#poin t 254.20 distance L1（m） Drill Entry Incidence (α ) 2#point to3#point distance L2（m） 10 Drill Exit Incidence (β ) 3#point to4#point distance L3（m） 6 Pipe Depth H（m） Friction factor f1（outside hole）（0.1～ 0.3） 20.0 Curvature Radius R（m） Friction factor f2（inner hole）（0.1～ 0.3） mud density ρ 1219.50
piple get the net flotage,see below caculation: (T) (T) (T) (T) (T)
F静浮 （W-F浮） 4.75 = × H × ρ = unpulled-in pipe part get the fricitional resistance,see below caculation: F未 （L2+L3） f1 119.07 = W × × = at point 2#,get the final pull force are calculate as below: F2 F2－1 F静浮 F未 152.71 = + + = 3) at point 3#,the pipe go through the horizontal part, arriving to the second turning point,calculation as below： F2-3 （W-F浮） L2 f2 92.81 = × × = unpulled-in pipe part get the fricitional resistance,see below caculation: F未 L3 f1 21.04 = W × × =
544.80 (T) (T)
F1 1)when at point 1# = W × L × f 2)at point 2#，pull the pipe back to the first turning point，see below calculation： (f2cosβ +sinβ ) F2－1 （W-F浮） L1 = × × = when pull the pipe back to the point 2#，the pipe depth is 20.00
152.71
T,to fulfill the task.
Note：yellow partcontent should be filled according to the real project situation，blue part is automatic calculation。Author：翟新端
0.00
0.00
1025.68
220.12
0.3
0.40
Directional drilling's pull force calculation,is critical important when choosing the right drilling rig.The calculation below are based on the mud are full filled in the hole, and hole surface are unbroken.（pipe are steel pipe）
at point 3#,get the final pull force are calculated as below: F3 F2－1 F2-3 F静浮 = + +
+
F未 =
= 10.97 132.66
147.48
(T) (T) (T)
4)at point4#，pipe's head arriving to point 4#,pulling succeed ,the force at this point are caculated as below ： F3-4 （W-F浮） L3 (f2cosα -sinα ) = × × at point 4#,get the final pull force are calculated as below: F4 F2－1 F2-3 F3-4 = + + =
Depth H
Exit drill point
1#point 2#point
weight of each meter of the pipeW(kg)
318.59
each meter of the pipe get the flotage in the mud slurry F浮(kg) = 28.89 143.37