水平定向钻专项工程施工设计方案

松滋市赛洛天然气有限公司DN159*5松滋河天然气管定向钻穿越工程施工方案编制人：石雄审核人：王稳齐审批人：李向南中太建设集团股份有限公司编制日期：2016.1.10目录一、施工概况二、定向钻施工工艺流程三、穿越管道施工技术措施四、定向钻穿越施工方案五、雨季施工措施六、HSE管理一、施工概况宜都市转供松滋的天然气从枝城交接计量站出来后，以2.5MPa高压沿红东公路敷设，经洋溪镇至车阳，经周家湾、观音阁、白虎岭，沿木天河到松滋的公路到马鬃岭松滋门站。

管道全长28公里，需要穿越农用机耕道、小河、沟渠、厂区铁路、焦柳铁路等。

本工程为天然气管松滋河穿越工程。

1.1.编制依据：1.1.1、《松滋河穿越燃气管道工程线路施工图》1.1.2、《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》（SY/T4079-95）1.1.3、《输油输气管道线路工程施工及验收规范》（SY0401-98）1.2.施工总体方案1.2.1进行专业分工，提高工序质量。

每道工程的指挥及协调管工序设专人负责，抓住影响质量的关键工序，层层把关，干出让业主满意的工程。

1.2.2对现场进行详细的踏勘，配备适应性强的施工机具，优化施工程序，提高现场预制化程度，合理利用人力和物力，力争缩短工期。

1.2.3使用计划网络技术指导施工，确保关键线路按时完成，作到同步与立体交叉相结合、特殊与普通相结合，综观全局，点面配套，缩短有效工期。

1.2.4施工营地一般就近选择，可租用先用民房或招待所。

1.2.5施工营地设置传真、固定电话方便与业主、监理沟通、联系，施工现场和主要施工管理人员配备移动电话，保持通讯畅通。

1.3.施工任务划分1.4.施工进度计划表1.4.1.施工工期：根据业主要求及我公司的施工能力和组织安排，施工工期暂定为日历天数20天，在该工期内完成松滋河定向钻穿越工程，满足业主提出的工期要求。

1.5. 工程概况1.5.1工程概况根据工程设计资料，入土点位于水田，出土点位于水田，主要穿越松滋河，设备可到达施工点附近，施工便道120米，进场条件较好。

定向钻穿越入土角为6°，出土角为5°。

工程总工期暂定20天。

1.5.2定向钻穿越设计考虑管道穿越松滋河，适合定向钻穿越，穿越长度448m。

1.5.3线路概况松滋河定向钻穿越工程段采用φ159mm钢管，管道外防腐均采用环氧粉末聚乙烯复合结构（三层PE）外防腐层，同时结合强制电流系统为主、牺牲阳极保护系统为辅的综合保护方案。

二、定向钻施工工艺流程三、穿越管道施工技术措施3.1测量放线3.1.1根据施工图、设计控制桩进行测量放线。

对于丢失的控制桩，根据交接桩记录、测量成果表等资料进行补桩。

3.1.2测量放线要放出线路轴线和施工作业带边界线，并在其上设置百米桩；3.1.3测量放线过程中做好各项记录，包括控制桩测量（复测）记录，放线加桩记录。

3.1.4线路轴线和施工作业带边界线定桩后，用白石灰沿桩放出边界线。

施工作业带边界线在作业带清理前放出，线路轴线在布管前放出。

3.1.5在出土点前后范围内放出60m长、40m宽的预扩孔作业场地。

3.2施工便道的修筑根据现场踏勘，松滋河定向钻穿越管道、穿越施工设备进场施工经过的不平整的道路，需进行道路平整，必要时采用布设油管排强化路面，以保障运输设备通行。

五、定向钻穿越施工方案5.1地层的选择5.1.1地层的选择根据松滋河定向钻穿越工程区域地质构造及定向钻穿越对地质条件的要求分析，设计穿越曲线主要经过的地层为强风化泥质砂岩。

选择这样的地层主要是由于这些地层分布比较广，无其他地层出现的断层现象，而且这些地层分布均匀，较利于导向和扩孔的成孔，使得回拖顺利进行，且符合水平定向钻穿越曲率半径应符合设计要求。

曲率半径不宜小于1500D，而且满足工程要求的埋地深度，也能在规定的工期内完成施工。

5.2 场地修筑5.2.1钻机场地：入土点场地占地20m×40m，用挖机配合人工平整场地，铺垫管排。

根据现场条件，设备无进场道路，需铺设5m×130m油管排。

5.2.2出土点场地：平整10m×30m出土点场地及长为448m，宽为10m的布管作业带。

5.2.3入土点处挖地锚坑1个：长3.5m、宽2.5m、深1.5m；同时采用锚固箱固定。

以确保固定钻机。

预留地锚空间（2.5m×1.5m×1.5m）。

5.2.5现场开挖部分发送沟，沟底宽1m，深1m，注水深0.7m，穿越管在发送沟内回拖，以确保管材的防腐层不被破坏。

5.3定向钻穿越5.3.1钻导向孔针对本穿越工程，我公司拟使用美国DCI公司生产的 SST无线控向系统，可在整个穿越过程中采用地面布置线圈系统进行控向数据校正，使出土位置偏差控制在规范允许范围内。

由于本工程穿越距离为448m ，穿越地层主要为细砂，为此我们选用专用的合金镶齿钻头进行导向施工，此钻头能够适应此地层钻进。

钻导向孔的钻具组合如下：镶齿钻头+造斜短接+φ165无磁钻艇+探棒室 +6 1/4″无磁钻艇+φ127普通钻杆；5.3.1.1在正式钻导向孔之前，查明所有地下设施（管线、电缆等），并根据实际情况采取相应的技术措施，同时向业主汇报；沿穿越路径设置警示带，安排专人巡回检查，以防在钻孔期间意外情况的发生。

5.3.1.2当具备开钻条件后，召开技术交底会，要求按事先制订设计图纸和作业指导书钻导向孔，严格控制导向孔偏差。

5.3.1.3接单根作业：在钻导向孔期间，每钻进一根钻杆后需再接单根，由挖机负责钻杆的吊装作业，并安排钻工予以协助，在钻机主推架上实现自动对扣和上扣。

在接单根时要重新接控向线，确保控向信号的畅通；钻进速度视地层情况而定，一般控制在10－30min/根左右。

5.3.1.4施工测量：在接单根时通过控向系统反馈的数据信息，进行一系列钻井数据的测量，监测导向孔的钻进路径。

需采集记录数据有：进尺、方位角、倾斜角、推拉力、转速、泥浆压力、排量、位置和高程等。

5.3.2导向控制：5.3.2.1控向工程师根据反馈的控向数据，结合地层情况，及时调整钻井参数，控制钻进速度，直至钻头在预定位置出土。

在此过程中，司钻要根据控向工程师的指令，完成相应的操作，保证导向孔质量。

5.3.2.2导向孔实际穿越曲线与设计穿越曲线的偏移量半径不应大于2m；出土点沿设计轴线的纵向偏差不大于穿越长度的l%，且不大于10m；横向偏差应不大于穿越长度的2%，且不大于2m。

5.3.2预扩孔导向孔完成后，既可进行扩孔的施工。

由于本工程穿越泥岩，在底层存在不均匀的情况下，为了保证扩孔的顺利进行，计划本工程扩孔级别每100mm为一个级差。

本工程穿越主管管径为φ159mm，为了保证主管的顺利回拖，计划扩孔至管径的1.5倍，既350mm。

本工程扩孔计划分七级进行：第一级采用273mm牙轮扩孔器，进行第一次预扩孔，第二级采用350mm牙轮扩孔器，第三级采用350mm桶式扩孔器进行清孔。

本工程在扩孔过程中，严格控制回扩速度，认真监控钻机扭矩及拉力，使扩孔过程能够保持匀速进行。

钻具连接和拆卸：出土点井口工在回扩过程中负责人工接单根作业（挖机配合），在入土点通过钻机拆卸钻杆，吊车负责钻杆的吊装。

出、入土点钻杆的上卸扣要求同步作业，并通过对讲机保持联系畅通，以免意外情况的发生。

技术控制：首先根据地层情况优选扩孔器和扩孔次数；其次回扩过程中严格控制回扩速度和泥浆排量、压力；再次优选优质膨润土，合理添加聚合物、CMC和纯碱等添加剂，精心配置钻井液；最后在回扩中保证连续作业，确保井眼不塌方。

通过一系列的技术措施，努力提高扩孔质量，井壁稳定性好，井眼成形好。

5.3.3管线回拖扩孔完成之后，确认扩孔过程完成后，孔内干净，没有不可逾越的障碍后，开始回拖管道。

管道回拖时，为减少钢管对地面的摩擦阻力并保护钢管的防腐层，采用开挖发送沟，沟内注水，加强回拖时管道与地面的润滑作用，确保管线顺利回拖、就位。

发送沟应确保与穿越线保持在一条直线上，避免因管道与钻杆夹角过大造成回拖过程中拉力过大。

回拖前的准备工作，首先检验回拖预制管外防腐层是否完好，并用电火花检漏仪检漏，如有损伤应及时补伤。

管子下沟前，检查发送沟内及管墩上是否有坚硬物块、杂物，如石头、砖瓦等，清除干净后方可回拖，以免损坏管道外防腐层。

回拖时的技术措施，在回拖时应连续作业，避免因停工造成阻力增大。

一般地平均回拖速度控制在15min/根，同时加大泥浆排量，尽可能地将泥砂带出，保护井眼。

回拖时采用的钻具组合是：钻机+钻杆+φ400扩孔器+ 120 T回拖分动器 +120 T卸扣+φ159穿越管段管道回拖时要沿线巡回检查，发现泥浆泄漏要及时处理，清除易滑落的硬物；局部不易清除的，应用厚胶皮覆盖其表面，防止管道与其硬性接触，损坏防腐层。

5.3.4泥浆措施泥浆是定向穿越中的关键因素，我们将针对不同的地层采用不同的泥浆，按管径大小、设计要求及地质情况预设配制方案，确定正确的混合次序，按不同的地层用清洁的淡水配制出符合要求的泥浆，并每两小时检测一次泥浆性能参数。

根据本工程现在的地勘情况，及施工地点地表情况为确保工程，我们决定采用优质的泥浆料和进口添加剂按照表5.3配制泥浆。

表5.3 泥浆粘度（s）为提高泥浆的配制质量，我们将采取以下措施：a.水源采用经净化处理后的水，，在水中加纯碱，提高水的PH值。

b.根据不同地层，按事先确定好的泥浆配比，膨润土加上泥浆添加剂，配出合乎要求的泥浆，粘度控制在40～60s之间。

c.所用的泥浆添加剂有：纯碱、万用王、雷膨、CMC。

d.为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不变的情况下，我们2座泥浆罐。

废泥浆的处理：钻机场地内挖一个泥浆回收池，回收不了的泥浆委托专业人员进行环保处理。

5.3.5施工注意事项及措施5.3.5.1钻导向孔导向孔是定向钻穿越施工过程中重点控制的关键工序，导向孔质量的好坏直接影响钻机回拖时回拖扭矩与拉力的大小。

因此，导向孔与设计穿越曲线是否重合是关系到管道最后回拖成功的关键。

导向孔在钻进过程中偏离设计穿越曲线的原因可以归纳为四类：第一，钻机就位方位与管线设计穿越方位有偏差，造成在导向孔钻进的过程中其轨迹逐渐偏离设计穿越曲线；第二，受外部磁场的影响，控向方位角非管线走向的真实方位角，从而控向软件计算钻头方位的参数发生变化，导致从计算机采集的数据非钻头的真实位置；第三，受地质结构的影响，导向孔在钻进过程中要穿越不同的地层，由于各地层地质特征差异很大，即使是同一地层其硬度分布也会软硬不均，因此，钻头在钻进的过程中比较容易偏向相对较软的地层，造成与设计曲线发生偏移。

针对以上造成曲线偏移的原因，我们采取了如下应对措施：①保证钻机就位方位与设计管线中心线重合钻机就位前，根据在入土点处已放出的控制点即管线穿越中心线点，根据穿越入土角、钻机尺寸算出钻机就位的精确位置，并用白灰或用线绳予以标记。