天然气管道定向钻穿越公路质量控制.pdf

第 3 4 卷第 1 0 期 2 0 1 5 ． 1 0 建设 管理 天然气管道定向钻穿越公路质量控制 时圣武 大庆油田天然气分公司 摘要 天 然 气 管道 工 程 建设 是 油 田 场站 建设 系统 工 程 中的重 要 组成 部 分 ，天 然 气管道 能否 长期安全平稳运行不仅取决于正常地段 管道施工质量，特殊地段如 穿越公路段 的管道施 工质量 更加 不容 忽视 。 尤其是 近 几 年 来普 通 顶 管 穿越 大量被 定 向钻 穿越 代 替 ，质 量 控 制更 显 重要 。为 此 ， 天然 气 管道 定 向钻 穿越 公路 质 量 控 制 需首 先 从 熟 悉天 然 气 管道 定 向钻 穿越 工程 的 主要 施 工 工 艺 包括 钻 导 向孔 、扩 孔 、 回拖 出发 ，强 化 施 工 准备 阶段 、施 工 阶段 的过 程 质 量控 制 。以 大化 北 线 阀组 间调 整 改造 工程 穿越 公 路 现 场 为 实例 ，从 施 工 材 料 、施 工 方 法 及 作 业 环 境 等 方 面 ，讨论控 制 内容 ，优 化控 制过 程 。 关键词天然气管道；定 向钻穿越；施工准备 ；质量控制 do i 1 0． 3 9 69 ／ i ． i s s n． 1 0 0 6 68 9 6． 2 0l 5 ． 1 0． 0 31 近 几年 ，水 平 定 向钻穿 越技 术在 大 庆油 田天然 气 管道 穿 越油 田路 、水 渠 等构 筑物 的实 际应 用越 来 越 多 。尤 其 是 大 庆 油 田 白2 0 1 1 年 以来 先 后 实 施 西 F线 、萨大路 、让林路 、西二路 、南六路道路改扩 建 ，原路面 4车道扩建成双 向6 车道或 8 车道 ，路 面宽 度增 加 至 3 0 5 0 m，改 扩 建 道路 虽 预 留 了相 当 一 部分涵洞 ，但仍然无法满足管线穿越油田高等级 公 路 的要 求 ，由于 路 面宽度 的增加 ，传 统 的手 掘顶 管 技 术 已更多 地被 定 向钻穿 越 技术 替代 。定 向钻穿 越 技 术作 为一 种成 熟 的非 开挖 穿越 技 术 ，它 与 普通 顶 管 作 业 技术 相 比具 有 经济 性 可 行 、技 术 上 成 熟 、 适用 面广的特点 。管道工程施 工主要工序包括焊 接 、检 测 、防腐 、补 口 、打压 、通 球 等 ，天然 气管 道 定 向钻 穿越 工程 几乎 涵 盖 了管道 施 工全 部工 序 的 质 量管 理 。 1 定 向钻工 艺及特 点 定 向钻 主要 施 工工 艺如 下 钻 导 向孔一 扩 孑 L 一 管 道 回拖⋯ 。 1 ． 1 钻 导 向孔 根 据 穿越 的地 质情 况 ，选 择合 适 的钻 头 ，开动 泥浆 泵对 准人 土点 进行 钻 进 ，钻头 在钻 机 的推 力作 用 下 由钻 机驱 动旋 转 切削 地层 ，不 断 前进 ，每 钻完 一 根钻 杆 要测 量一 次 钻头 的实 际位 置 ，以便 及 时调 整 钻 头 的钻进 方 向 ，保证 所完 成 的导 向孑 L 曲线 符合 设 计 要 求 ，如此 反 复 ，直 到钻 头 在 预定 位 置 出土 ， 完 成 整个 导 向孔 的钻 孔作 业 。钻机 安 装在 人土 点一 侧 ，从人土点开始 ，沿着设计好的线路 ，钻一条从 入土点到出土点的曲线 ，作为预扩孔和回拖管线的 引导 曲线 。 1 ． 2 预扩 子 L 在钻导 向孔 阶段 ，钻 出的孔往往小于回拖管线 的直 径 ，为 了使 钻 出 的 孑 L 径 达 到 回拖 管 线 直 径 的 1 ． 3 ～1 ． 5 倍 ，需 要用 扩 孔 器从 出土 点 开始 将 导 向孔 扩大至要求 的直径 。一般情况下 ，使用小 型钻机 时 ，直径大于 2 0 0 mm时 ，要进行 预扩孔 。使用大 型 钻机 时 ，当产 品 管线 直径 大于 D N 3 5 0 mm时 ，需 进 行预 扩孔 。预扩 孔 的直径 和预 扩 次数 ，视具 体 的 钻 机 型 号 和地 质 情 况 而定 。经 过钻 机 多 次 预扩 孔 ， 最终成孔直径一般 比管子直径 大 2 0 0 mm，所以不 会损伤管线的防腐层 。 1 ． 3 管线 回拖 管 线 回拖 时 ，先将 扩孑 L 工具 和管 线连 接好 ，然 后 开 始 回 拖 作 业 ，并 由钻 机 转 盘 带 动 钻 杆 旋 转 后 退 ，进行 扩孔 回拖 。管线在 回拖过程 中是不旋转 的，由于扩好的孑 L 中充满泥浆 ，所以管线在扩好的 孔 中处 于悬 浮状 态 ，管 壁 四周 与孔 洞之 间 由泥浆 润 滑 ，这样 既减少 了回拖阻力 ，又保护 了管线 防腐 层 。经 过 预扩 孔 ，达 到 了 回拖 要求 之 后 ，将钻 杆 、 扩 孔器 、 回拖 活节 和被 安装 管线 依 次连 接好 ，从 出 土 点 开 始 ，一 边 扩 孑 L 一 边 将 管 线 回 拖 至 入 土 点 为止 。 2 应用 实例 大 化北 线 阀组 间调 整改 造 工程 中 主要工 程 内容 为新 建 6 0 0 m 阀组 问 1 座 ，管 道穿 越 公 路 5 次 。工 程 由大 庆 油 田公 司投资 ，建 设地 点 为大 庆市 龙凤 区 庆东新城外环东路及万峰路路 口处 。主要工程内容 为五条天然气干气管线穿越公路 管径规格为5 2 9 m m x 8 m m、5 0 8 mm8 m m、1 5 9 m m 6 m m， i R 4 t N； O 为 油气田地面工程 h t t p ／ ／ WW W． y q t d mg c ． c o rn 一7 9 第 3 4 卷第 1 0 期 2 0 1 5 ． 1 0 建设 管理 1 ． 6 MP a ，其中5 2 9 mm8 mm管 道 穿 越万 峰 路 2 次 ， 1 5 9 mm6 mm管 道 穿 越 万 峰路 1 次 路面3 9 m ， 路 两侧 雨 排 及 压力 排 各 1 0 m宽 ，5 0 8 m m 8 m m管 道穿 越 外环 东路 2 次 路 面宽 度 4 8 r n ，路 两侧 雨 排 及压 力 排各 1 0 m宽 。天然 气管 线 顶标 高 必须 低 于 平行于公路两侧雨排 、通讯等管网设施标高方可保 证垂 直 穿越 ，因现场勘 察 已建 涵洞 与 已建道 路两 侧 平行 管 线大 多 同标高 ，已经无 法实 现 大管径 管线 穿 越 ，因此排 除 了利用公 路 已建涵 洞方 案 。 2 ． 1 材 料控 制 核 查拟 穿越 天然气 管线 规格 为 5 2 9 m m 8 mm、 5 0 8 m m 8 m m、1 5 9 m m x 6 m m，材 质 为 L 2 4 5 N B， 防腐形式为 3 P E防腐。现场经焊接 、检测管线焊 口 全部合格 ，在经过防腐补口后 ，电火花检测达到或 超过 3 P E防腐要求 ，并对损伤 的防腐层经补伤检测 合格 。核查钻机钻杆 的使用年限 ，防止出现断杆 ； 同时 ，核查所采用的定向钻切削设备的能力 。 2 ． 2穿越 方法 控 制 1 穿 越 管 线 的 弯 曲半 径 保 证 管 线 允 许 应 力 。根据 穿越 管线 直径 ，需 首先 计算 工 艺管 线 的 曲 线段 最小 弯 曲半 径 计算 公 式 为 1 5 0 0 公 称 直 径 ，对 比路 面 宽 度 ，取 两 者较 大 者 进 行导 向孔 穿 越 曲线设 计 ，确 定 人土 角度 、人土 点 和 出土点 。根 据弯曲半径要求，外环东路穿越长度为 1 2 0 m，万峰 路穿越长度为 1 0 8 m。 2 控 制 护壁 泥 浆 制 配及 泥 浆 压 力 。考 虑 到 穿越 地质 条件 ，选 用 膨润 土作 为润 滑 泥浆用 料 ，减 少摩 擦力 并 较好地 保 护管 道 防腐层 。同时一 定要 按 方 案 确 定 的 扩 孔 级 数 进 行 扩 孔 。 管 线 管 径 为 D N 5 0 0 mm，级数 初步 确定 为三 级扩 孔 。 尾部 采用 轮式 吊车辅 助溜 尾 ，减少 摩擦 力 对 防 腐层 的损 坏 ，必要 时在入 土点 辅 助降水 。由于 本工 程地 下水 位 相对 较 高 ，在 施 工过程 中辅助采 用 了井 点 降水 的施 工方法 。 2 ． 3 环 境控 制 本 工程 建设 地点 地 面空 间开 阔 ，情况 明确 。地 下开挖探查 ，距拟穿越 的外环东路西侧路边 3 m处 敷 设 有 大 庆 石 化 公 司供 水 干线 ，距 2 0 m位 置 处 敷 设有 6 k V埋 地铠 装 电力 电缆 ，道路 东侧 距路边 1 0 r r l 处 敷设 有 大庆市 东 城污水 处 理厂 再生 水管 线 。万 峰 路 南 北 侧 均 规 划 敷 设 有 城 市 供 排 水 玻 璃 钢 材 质 管 线 。 因本 次 穿 越 深 度 最 深 点 为 5 m，为 浅 层 地 质 ， 不 需要 进行 地 质钻 孔取样 。通过 现场 开挖 工作 坑初 步确认所处地质上层存在少部分流砂层 ，加深开挖 至 约 3 m处 为 中性 亚黏 土 ，该 类 土质 符合 穿越 管 线 要 求 。定 向钻 穿 越地 层 难 点 主要 是 遇 到松 散 的砂 、 砾 石 层 ，砂 卵 砾 石地 层 砂 、砾 石层 稳 定 性差 ，坚 硬 岩 石 切 削 难 度 大 。一 般 情 况 下 ，穿越 深 度 较 大 的顶 管或定 向钻穿 越工 程需要 通 过钻探 和 物探技 术 来 确 定穿越 地层 的地 质结 构特 点 。 因穿 越 工 程从 2 0 1 2 年 1 O 月 底 一 直持 续 至 2 0 1 2 年 1 2 月 中旬 ，管 线 穿越 入 土点 和 出土 点 土层 已部 分冻 结 ，管线 补 口质量 受环 境温 度影 响较 大 ，为 防 止 和最 大 限度 减 少 回拖 过 程 中产 生 的质量 问题 ，采 取 了加热 、缓冷 、提 高补 口防腐等 级等冬季施 工 措施 。 2 ． 4方案 的实 施 2 0 1 2 年 l 0月底 ，施工单位编制了详 细的穿越 方 案 ，经 建设 单 位 审查 批 准 后 实施 。2 0 1 2 年 1 1 月 初 ，定 向钻 钻 机 进 场 ，总 工 期 历 时 约 3 0 天 ，2 0 1 2 年 1 2 月 1 5 日，成功完成最后一条 5 2 9 mm x 8 mm管线 穿 越 。 3 结 语 大庆 油 田天然 气分 公 司现 已进入 主要 集 、输气 管 网调整 完善 期 ，管道 施工 质量 控制 是管 道 施工 的 重要 内容 。质 量控 制是 工程 管理 的永 恒 主题 ，定 向 钻穿越工程作为管线穿 、跨越工程中代表性节点工 序 ，其质量好坏直接影响着管线投产及后期运行。 因定 向钻 穿越 具 有 不 可逆 的特 点 ，穿 越 一 旦失 败 ， 工期 及投 资损 失将 无法 挽 回 ，因此 必须认 识 到质 量 管控 工作 的重 要性 ，采 取措 施 ，优 化方 案编 制及 施 工控 制过 程 ，切 实保证 天然 气管 道 一次性 成 功穿 越 拟穿 越公 路 、水渠 、铁 路等 既有设 施 。 参 考文 献 ⋯ 杨 先亢 ，遗 仲森 ，马保 松 ，等．水 平定向钻管道 穿越 回拖力计 算 公式的比较分 析『 J ] ．石油工程建设 ，2 0 1 1 ，3 7 I 1 4 ． 【 2 】 闫相祯 ，丁鹏 ，杨秀娟 ．水平定 向钻技术在管道 穿越工程 中的 应用研究【 J ] ．石油学报 ，2 0 0 8 ，2 9 2 2 9 2 - 2 9 5 ． [ 3 】 闻涛．定 向钻技术在燃 气管线穿越 河流 中的应 用[ J ] l油气 田地 面 T 程 ，2 0 1 4 ，3 3 7 9 l 一 9 2 ． [ 作者简介] 时圣武工程 师，2 0 0 2 年毕 业于天津 大学 电 气工程及 其 自动化 专 业 ，从 事 油 田地 面建设 项 目管 理 工作 。 0 4 5 9 5 2 9 9 7 8 1 、s h i s wp e t r o c h i n a ． c o m． c n 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 1 3 栏 目 主持焦 晓 梅 一 8 0 口a m a m ,u h t埘 ／ ／ w w w ．y q ta m g c ．c 。 m