定向钻穿越回拖管道径向变形原因分析

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。

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。

中石油天然气接驳输配工程王寿门站引黄渠定向穿越回拖管道径向变形原因分析及整改措施编制:审核:批准:江苏天力建设集团有限公司年月日中石油天然气接驳输配工程王寿门站引黄渠定向穿越回拖管道径向变形原因分析及整改措施1、编制依据1.1 依据施工及验收规范《中石油天然气接驳输配工程》设计文件《城镇燃气输配工程施工及验收规范》(CJJ33-2005)《油气长输管道工程施工及验收规范》(GB50369-2006)1.2 依据现场实际情况1.3 结合公司现有机械设备、施工管理经验2、主要技术参数管道材质及规格采用3PE螺旋焊缝钢管，材质：L360（D610*7.1）；管道焊接采用手工下向焊接方式，焊条为E6010,规格3.2mm和4.0mm,焊丝为E71T8-FD,规格为2.0；管道设计压力：1.6Mpa；选用的曲率半径为1200D；穿越曲线最低点管顶距渠底6m。

3、工程概况及回拖管道径向变形原因分析3.1、本工程为中石油天然气接驳输配工程，管道穿越王寿门站引黄渠。

该段全长共计D610*7.1 L360钢管192m。

在定向穿越回拖时发现回拖的第一根管道焊口附近有变形现象，我方随即沿管道方向挖掘18米，发现前几根管道焊口附近都发生了变形，于是拽出了回拖就位的所有管道，发现从第一道焊口往后连续七道口全变形伴随部分管段防腐刮伤。

我方组织专业人员对管子变形、设计参数和施工过程进行了分析，认为设计选取管子壁厚偏薄及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、管道在回拖工程中出现意外情况，以及管道自身材质和椭圆度不达标等。

3.1.1 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。

3.1.2 施工方案在定向钻穿越施工中，回拖管道前，将预制好的管道拖至发送沟，在沟中注水，利用彭润土减少回拖时管道阻力。