水平定向钻钻机选择方法
水平定向钻机
水平定向钻机水平定向钻机综合分析水平定向钻机(第一部分)◇徐工研究院张启君概述水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，它适用于沙土、粘土、卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。
工作环境温度为-15℃~ +45℃。
水平定向钻进技术是将石油工业的定向钻进技术和传统的管线施工方法结合在一起的一项施工新技术，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。
水平定向钻进设备，在十几年间也获得了飞速发展，成为发达国家中新兴的产业。
目前其发展趋势正朝着大型化和微型化、适应硬岩作业、自备式锚固系统、钻杆自动堆放与提取、钻杆连接自动润滑、防触电系统等自动化作业功能、超深度导向监控、应用范围广等特征发展。
该种设备一般适用于管径φ300~φ1200mm的钢管、PE管，最大铺管长度可达1500m，适应于软土到硬岩多种土壤条件，应用前景广阔。
下面因此对水平定向钻的研究意义十分重要！1 水平定向钻机的相关产品与关键技术及分类1.1国内外相关产品的发展特点国内有徐工的ZD1245/ZD1550/ZD2070/ZD25100系列水平定向钻机，ZD系列水平定向钻机在国内首次采用了电液比例控制技术、机电液一体化PLC控制技术、动力头闭式回路节能、防触电报警等多项先进技术。
在钻杆自动装卸钻杆、自动锚固、自动润滑、自动钻进和回拖、触电保护等方面具有创新点，主要技术性能指标达到了国外同类产品的先进水平，在提高工作效率，安全防护，减轻劳动强度等方面居国内同类型产品的领先水平。
为目前国内技术最先进，自动化程度最高的钻机。
中国地质科学院勘探技术研究所、连云港黄海机械厂、北京土行孙非挖技术有限公司生产的DDW80、DDW100、DDW200系列水平定向钻、中联重科、深圳钻通公司生产的ZT10，ZT12、ZT15、ZT20系列水平定向钻。
水平定向钻性能和操作使用
第一节水平定向钻性能和操作使用一、概述XZ680水平定向钻机是在非开挖地表的条件下，铺设各种地下公用设施（管道，电缆等）的一种施工机械，广泛用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖的条件下，进行供水、煤气、电力、电讯、天然气、石油等管线的铺设。
根据不同地层，选用不同型式的钻头及回扩头；根据所铺管线的直径，选用不同大小规格的回扩头。
（一）型号组成XZ680：X——徐工Z——定向钻680——推拉力680kN（二）适用范围适用于沙土、粘土、卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。
工作环境温度-10℃～+45℃。
（三）产品特点<1>发动机为康明斯六缸水冷式涡轮增压发动机，总功率250kW。
最大回拖力可达680kN，扭矩27000Nm。
<2>低速大扭矩马达驱动，两档无级调速，结构简捷。
<3>齿轮齿条推拉给进系统，运动平稳可靠。
<4>钻杆在拆装时采用强力钻杆夹持器, 卸扣扭矩大，卡瓦径向动作，夹持快速可靠。
<5>高强钻架，适应不同长度钻杆；可滑动钻架，角度调节方便。
<6>随机配备2吨随车起重装置，方便进行吊装作业。
二、主要性能及参数<1>机器外形<2>主要性能与参数三、结构简介XZ680水平定向钻机是自成一体的定向钻孔装置。
整机主要有底盘、动力头、钻架、发动机系统、随车吊、虎钳、锚固装置、液压系统、电气系统及泥浆系统等部件组成。
1、底盘底盘主要包括主车架和左、右行走装置。
左、右行走装置和主车架直接焊接成一体，车架后端带有H型液压支腿。
行走装置包括履带张紧装置、橡胶履带总成、驱动轮、导向轮、支重轮及行走减速机等组成。
行走减速机选用内藏式行星减速机（包括马达），输出扭矩大、结构紧凑。
2、发动机系统发动机系统包括发动机、水散热器、空滤器、消声器等，是整个机器的动力源。
发动机选用康明斯公司的NTA855增压水冷发动机, 发动机额定功率为250kW/2100r/min，水散热器为吸风式散热器。
定向钻穿越施工技术方案
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3. 施工工艺流程
设计交底及现场交桩 测量放线
便道修筑、场地平整及施工区域清理 夯管机进场、安装、调试 套管安装 钻机进场、安装、调试 预制作业带清理、 扫线 运布管 管道组对、焊接 焊缝无损检测 磁方位角测量
泥浆配制
试 钻
试压、清管
导向孔对钻
补口、补伤、检漏
预扩孔
发送沟开挖/发射座安装
管道与钻具连接
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2.2.2. 辅助钻机的主要参数
整机质量： 外型尺寸： 动力头最大理论推拉力： 系统设定最高工作压力： 液压系统最大流量： 钻杆直径： 钻杆最大长度： 动力头最大理论扭矩： 动力头最高转速： 动力头最高推拉速度： 主轴浮动距离： 最大泥浆通过量： 最高泥浆压力： 管钳最大夹持力： 管钳最大卸扣力： 履带最高行走速度： 工作允许环境温度： 工作允许环境湿度： 工作允许高程(海拨)： 最大回扩孔径： 最大施工距离： 入土角度： 最大爬坡度： 约 40T 17500×3400×3300mm 2860KN（286 吨） 35 Mpa 1200L/min
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宽 1.1～1.8m。 一般设计车速 20km/h 时圆曲线 Rmin 为 30 米， 极限值为 15m。 6.1.1.4. 道路的等级为临时道路，路面不硬化。 6.1.2. 道路防护 为了防止路基塌陷与滑坡， 在路基高填方地段及路基不稳 定地段设置路肩式挡土墙， 高挖方地段及滑坡地段设置护面墙； 为了防止雨水对路基的冲刷， 在道路两侧的挖方地段设置排水 边沟。 6.1.3. 施工便道修筑 6.1.3.1. 修筑前，要将拟建便道的位置、宽度、长度、修筑方案等 报请业主或监理批准， 并征得有关主管部门 （例如土地、 公路、 水利等部门）的同意，办理有关手续。 6.1.3.2. 施工作业区与公路（伴行路）的连接通道应根据现场实际 情况确定， 报监理批准后实施。 连接通道应尽量利用现有道路、 平坦谷地等，以减少修筑工程量。 6.1.3.3. 施工便道应平坦并具有足够的承压强度，特殊地段（如需 要）以批准的专项施工方案为准。 6.1.3.4. 下路处，应采取堆填使施工便道与公路平缓接通，以不损 坏原有道路的路肩。与沟渠交叉时，要设置涵管。 6.1.3.5. 桥梁加固，利用现有道路作为施工便道，遇有需加固桥梁 时，采取加固措施，利用废旧钻杆、枕木、碎石等进行加固。 6.2. 施工作业带清理 6.2.1. 施工作业带清理原则 6.2.1.1. 施工作业带清理和平整应遵循保护农田、果林、植被及配 套设施，防止或减少水土流失的原则，尽量少占农田、树林和 少破坏地表植被和原状土。 通过灌溉、 排水渠时应采用预埋涵 管等过水设施，不能妨碍农业生产。
管道定向钻水平穿越施工技术方案
管道定向钻水平穿越施工技术方案第一节管道定向钻水平穿越施工工艺过程介绍使用水平定向钻机进行管线穿越施工，一般分为二个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔，并将产品管线（一般为钢管，PE 管道，光缆套管）沿着扩大了的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越工作。
1）钻导向孔: 要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头/导向板（或地下泥浆马达），开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机的推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）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，保证所完成的导向孔曲线符合设计要求，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。
见示意图一：钻导向孔。
钻机被安装在入土点一侧，从入土点开始，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。
2）预扩孔和回拖产品管线：一般情况下，使用小型钻机时，直经大于200 毫米时，就要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大时，就需进行预扩孔，预扩孔的直径和次数，视具体的钻机型号和地质情况而定。
见下面的示意图二：预扩孔3）回拖产品管线地下孔经过预扩孔，达到了回拖要求之后，将钻杆、扩孔器、回拖旋转活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。
回拖产品管线时，先将扩孔工具和管线连接好，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，产品管线在回拖过程中是不旋转的，由于扩好的孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与孔洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层，经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大，所以不会损伤防腐层。
下面的示意图三：回拖管线。
第二节水平定向钻进管线铺设工程技术方案第一小节技术概述【1】优越性在非开挖技术行业中，水平定向钻进是主要的增长领域之一。
给排水管道中水平定向钻技术的选择与设计
给排水管道中水平定向钻技术的选择与设计介绍了目前国内非开挖技术的基本情况,以及水平定向钻拖拉法的适用条件。
详细阐述了水平定向钻拖拉法设计包括的主要内容,并说明了各主要设计参数的选取原则。
关键词非开挖敷管技术水平定向钻拖拉法二程式拖拉法设计方案及参数的确定主要包括管材的选择与穿越曲线的设计。
水平定向钻拖拉法的常用管材为钢管与PE管,这两种管材使用水平定向钻拖拉法的技术、经济比较见表1。
表1水平定向钻使用管材比较根据钢管与PE管在水平定向钻拖拉法应用中的各自特点,一般情况下两种管材主要的适用场合如下:钢管一般用于施工场地开阔、拖拉距离长的场合;PE管适用于施工场地相对受客观条件限制、拖拉过程中要求更加灵活的场合。
相比较而言,PE管在水平定向钻拖拉法中更为常用。
2.3穿越曲线的设计穿越曲线的设计是水平定向钻拖拉法设计的核心,通俗地讲就是寻找最理想的钻进路径。
拖拉管的穿越曲线由造斜段与水平段组成,图1为水平定向钻拖拉管穿越曲线示意。
图1水平定向钻拖拉管穿越曲线示意水平定向钻拖拉法穿越曲线的设计过程主要如下:(1)通过对管道的技术、经济比较与论证,并对工程特点进行分析,选择最为适宜的管材。
(2)根据流量及试验压力确定管道的壁厚和管道外径D(m)。
(3)确定拖拉管水平段的埋深h(m)及长度l3(m)。
l3一般是穿越障碍物的实际需要长度。
拖拉管的最小覆土需满足以下要求:①穿越公路、铁路、河流时,其覆土厚度满足有关部门专业规范的要求,当无特别要求时,应符合表2的要求,以及有关专业规范和主管部门的要求;②敷设在建筑物基础一侧时,管道与建筑物基础的水平净距必须在持力层扩散角范围以外,尚应考虑土层扰动后的变化,扩散角不得小于45°;③敷设在建筑物基础以下时,必须经过验算对建筑物基础不会产生影响后方可确定埋深;④与现有地下管线平行敷设时,扩孔与地下管线水平净距不得小于0.6 m;⑤与现有地下管线交叉敷设时,扩孔与地下管线垂直净距在粘性土中不得小于0.5 m,在砂性土不得小于1.0 m;⑥遇可燃性管道、特种管线,应考虑加大水平净距和垂直净距。
水平定向钻进铺管施工方法及施工工艺方案
水平定向钻进铺管施工方法及施工工艺方案1、施工工艺流程2、施工主要工序技术2.1、地层勘探及地下管线探测地层勘探主要了解有关地层和地下水的情况，为选择钻进方法和配制钻液提供依据。
其内容包括：土层的标准分类、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基岩深度和含卵砾石情况等。
可采用查资料、开挖和钻探方法获取。
地下管线探测主要了解有关地下已有管线和其它埋设物的位置，为设计钻进轨迹提供依据。
一般采用物探法，按其定位原理分为：电磁法、直流电法、磁法、地震波法和红外辐射法等。
2.2、钻进轨迹的规划与设计导向孔轨迹设计是否合理对管线施工能否成功至关重要。
钻孔轨迹的设计主要是根据工程要求、地层条件、地形特征、地下障碍物的具体位置、钻杆的入出土角度、钻杆允许的曲率半径、钻头的变向能力、导向监控能力和被铺设管线的性能等，给出最佳钻孔路线。
目前我单位有制造商提供钻机轨迹规划设计软件，通过采集所需的全部信息，利用计算机进行最优化钻孔轨迹。
大大提高了轨迹的科学性和施工效率。
2.3、配制钻液钻液在施工中起着非常重要的作用。
钻液是指在钻进施工中用来与钻孔过程中切削下来的土（或沙石）屑混合，悬浮并将这些混合物排出钻孔的一种液体，而泥浆则是钻液与钻孔中钻屑的混合物。
钻液具有冷却钻头（冷却和保护其内部传感器）、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。
残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。
在不同的地质条件下，需要不同成份的钻液。
钻液由水、膨润土和聚合物组成。
施工中用水做钻液的主要成份，膨润土和聚合物用做钻液添加剂。
钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。
本工程施工中施工人员配制适合地层性能的钻液，在类似工程中我们已能够熟练正确使用钻液。
特别是当施工中遇到不同地层时，能及时调整钻液的性能以适应工程要求。
吐鲁番水平定向钻施工方案
吐鲁番水平定向钻施工方案1. 引言水平定向钻（Horizontal Directional Drilling，简称HDD）是一种通过地下方向钻孔的技术，用于在地下铺设各类管道和电缆。
吐鲁番市位于中国新疆地区，常年干旱少雨，土壤石质较硬。
本文将介绍吐鲁番水平定向钻施工方案，以解决该地区管道铺设难度大、工期长等问题。
2. 工程概述本工程旨在铺设一条长度为1000米的给水管道，连接吐鲁番市水源地与新建小区。
由于受到地形和环境的限制，传统的开挖施工方法难以实施，因此选择水平定向钻技术。
3. 施工准备在正式施工前，需要进行以下准备工作：•环境调查：对施工区域进行详细的调查，确定地下障碍物和地层状况，制定施工方案。
•方案设计：根据调查结果，设计出适合施工区域的水平定向钻方案，包括钻孔路径、钻孔直径、钻孔深度等。
•设备准备：准备水平定向钻机械设备、钢管材料、钻头和钻具等必要设备和工具。
4. 施工步骤本施工方案将按照以下步骤进行实施：4.1 钻孔准备•选择起始点和目标点，并标记出钻孔路径。
•在起始点进行临时设施搭建，包括搭建井口、水箱和动力设备等。
•进行钻孔岩土勘探，了解地层情况。
4.2 钻孔施工•根据方案设计，采用钻头推进方式，逐步地进行钻孔。
•在钻孔过程中，根据地层情况及时调整钻具和钻头，确保钻孔的稳定性和准确性。
•控制好钻孔速度和钻进方向，避免钻孔偏离。
•当达到设计的钻孔深度后，停止钻孔。
4.3 外管道铺设•在已完成的钻孔中安装钢管，作为外管道。
•钢管连接和固定，确保管道的完整性和稳定性。
•对外管道进行适度的测量和校正，使其保持良好的水平和直线度。
4.4 内管道铺设•内管道是指用于运输水源的管道，其材质和尺寸根据实际需求确定。
•进行内管道的铺设，并与外管道连接。
•对内管道进行检查和测试，确保其正常运行和不泄漏。
4.5 结束施工•完成管道铺设后，对施工现场进行清理，确保安全和卫生。
•对钻孔设备和工具进行检查和维护，保养好现有设备。
水平定向钻孔简单介绍
水平定向钻孔简单介绍Horizontal Directional Drilling水平定向钻孔Introduction导言The Horizontal Directional Drilling (HDD) Industry has experienced so much growth in the past two decades that HDD has become commonplace as a method of installation.水平定向钻孔（HDD）行业在经历了过去的二十年多的增长后已经作为一种常见的安装方法.One source reported that the number of units in use increased by more than a hundredfold in the decade following 1984.一个消息来源报道,使用的数量在1984后十年里增加超过了百倍.This growth has been driven by the benefits offered to utility owners (such as the elimination of traffic disruption and minimal surface damage) and by the ingenuity of contractors in developing this technology.这种增长的动力一直来自于给公共事业所有者带来的的利益(如消除交通中断和表面损伤最小化)和承包商在发展这项技术的创造力。
To date, HDD pipe engineering has focused on installation techniques, and rightfully so.目前为止,水平定向钻孔管工程的焦点在安装技术上,理应如此。
In many cases, the pipe experiences its maximum lifetime loads during the pullback operation.在许多情况下,管道在回调操作中的试验其最大生命周期负载。
水平定向钻施工技术规程
水平定向钻施工技术规程
水平定向钻施工技术规程
水平定向钻施工技术是一项比较高难度的工程，需要施工人员掌握一
系列专业知识和技巧。
下面我们就来详细了解一下水平定向钻施工技
术规程，以便更好地掌握该技术。
一、施工前准备
1. 进行现场勘察。
2. 编制施工方案和风险评估报告。
3. 选用适合的钻头和钻杆。
4. 选择合适的钻井液。
二、施工技术
1. 钻进前，需要将钻头和钻杆安装固定在钻机上，确定其方向和位置。
2. 开始钻进时，需要施工人员认真观察井壁状态，如发现井壁不稳，
应立即停机处理。
3. 在钻进过程中，需要不断监测井径。
4. 钻孔到达设计深度后，需要停机，拆卸钻杆，然后进行灌胶，填充
井孔。
5. 拆除钻孔外筒和内管等工作时，需要采用合适的工具和技术，避免损坏井壁。
三、施工安全
1. 安全第一：在工作时，必须认真执行安全规章制度，保证施工过程的安全和稳定。
2. 现场防护安全：现场设置隔离线和警示牌，确保施工人员和现场工作人员的安全。
3. 现场消防安全：备齐消防器材，确保施工现场消防安全，防止火灾等事故发生。
4. 现场检修检测：施工人员需及时检查和修理施工设备，保持设备完好。
以上是水平定向钻施工技术规程的详细介绍，希望大家能够认真学习和掌握，提高水平定向钻施工技术的实际应用能力。
同时，在施工中也应注意安全，保障施工人员和现场工作人员的生命财产安全。
17-水平定向钻进和导向钻进施工法要点
水平定向钻进和导向钻进施工法水平定向钻进施工法最初是从事又钻进技术引入的，主要用于穿越河流、湖泊、建筑物等障碍物，铺设大口径、长距离的石油和天然气管道。
定向钻进施工时，按设计的钻孔轨迹，于扩空钻头的代铺设管线，在回拉扩空的同时，将待铺设的管线拉入钻孔，完成铺管作业。
有时根据钻机的能力和待铺设管线的直径大小，可先专门进行一次或多次扩孔后再回拉管线。
在定向钻中，大多数工作是通过回转钻杆柱来完成的，钻机的扭矩与轴向给进力和回拉力同样重要。
水平定向钻进铺管在美国使用最多。
美国按照钻机铺设管线的直径和长度能力，将用于非开挖铺管的定向钻机分为三类，即小型(Mini)、中型(Midi)和大型(Maxi)。
各类设备的能力和应用范围见表4-1。
大致和定向钻进相同，即先钻一个小口径的先导孔，随后边扩孔边回拉铺设地下管线。
由于小型钻机的钻孔轨迹量测、控制技术与大中型钻机的不一样。
因此，国际上通用的分类方法将采用小型定向钻及施工的方法称之为“导向钻进”。
“导向钻进”一般是指用于铺设小治警、长度较短的管线；而将采用大中型定向钻及施工的方法称之为“定向钻进”。
对于大型工程，直径较大（有些直径大于1m）的管线施工则属于“定向钻进”这一范畴，如穿越较大的河流、运河和高速公路施工。
水平定向钻进河导向钻进技术在铺设新管线中所占有的市场比例在不断的增加。
最近几年，设备的能力得到了改进，非开挖铺设新馆显得有点也越来越被广泛地重视。
非开挖施工除了明显的环境上的优点外，导向钻进的相对成本在许多应用场合也讲到开挖施工的成本一下，即是忽略干扰交通等社会成本也是如此。
水平定向钻和导向钻进的优点为：对地表的干扰较小；施工速度快；可控制铺管方向，施工精度高。
定向钻进的不足之处在于对施工场地要求较大，在非粘性土层和砾石层中施工比较困难，一般是用于不含大卵石的各种地层，包括含水地层。
导向钻进不适用于砂层和砾石层，一般适用于软土层；由于受到探测器的探测深度的限制，导向钻进的深度有限。
浅谈燃气管道工程水平定向钻穿越技术应用
浅谈燃气管道工程水平定向钻穿越技术应用发布时间：2023-01-11T02:37:51.781Z 来源：《中国建设信息化》2022年8月16期作者：李游[导读] 伴随着当前我国城镇化速度的加快，城市居民的总人口也在急速上升李游新地能源工程技术有限公司广东东莞 523000摘要：伴随着当前我国城镇化速度的加快，城市居民的总人口也在急速上升，人们对于燃气的总需求量明显增加，所以对燃气管道的施工工艺也有着更高的标准。
但是与此同时，燃气管道工程也面临着更为复杂的施工环境，施工难度也越来越高，为了可以有效地有效地保障当前燃气管道工程的施工质量和安全系数，所以需要充分地利用水平定向钻穿越技术，充分发挥该项技术的技术优势，克服以往燃气管道工程施工中所存在的诸多问题，确保燃气管道工程施工的高效。
本文基于此，针对燃气管道工程非开挖定向穿越技术进行简要分析，燃气管道工程中水平定向钻穿越技术的实际应用，希望能为我国类似的工程施工提供一定的参考。
关键词：燃气管道工程；水平定向钻穿越技术；管道连接引言燃气管道是城市建设中十分重要的基础设施，而且也会关乎周围居民的生产生活，另一方面燃气管道的施工也较为复杂，在施工中会和一些道路和其他管线相交，施工难度较大，且对地面破坏较大。
所以传统的开挖技术并不能有效地有效地保障施工质量，甚至会存在安全事故发生的概率，故而需要引用水平定向穿越技术，克服传统燃气管道工程中开挖技术的不足，保障当前燃气管道施工的安全性和施工质量。
一、燃气管道工程水平定向钻穿越技术的概述1.1 水平定向钻原理水平定向钻是采用水平定向钻机按设计轨迹在土壤中钻孔，并将管道拖拽敷设穿越障碍物的一种非开挖管道安装施工方案。
在施工时，按照设计的钻孔轨迹，采用从地表钻进的钻机先钻一个近似水平的导向孔，然后在导向钻头后换上大直径的扩孔钻头和直径小于扩孔钻头的待铺设工作管线，然后进行反向扩孔，同时将待铺管线回拉入钻孔内，当全部钻杆被拖回时，铺管工作即完成。
水平定向钻用岩石扩孔器的选择及操作控制技术
水平定向钻用岩石扩孔器的选择及操作控制技术第24卷第5期2007拒非开挖技术Trenchl~TechnologyV01.24.No.5Oct.,20073水平定向钻用岩石扩孔器的选择及操作控制技术陈雪华刘伟(华东管道工程有限公司,江苏徐州221008)摘要:作者结合水平定向钻穿越的实践.对典型岩石扩孔器,如滚刀型岩石扩孔器,低扭矩岩石扩孔器,对开式岩石扩孔器的结构特点和适应性进行了分析.提出了水平定向钻要根据穿越地层的类型选择岩石扩孔器的尺寸和型式.选择岩石扩孔器要注意扩孔器的使用寿命:并建议岩石扩孔器本体设计时应考虑具备反向退出钻孔的功能,扩孔器产生的钻屑粒径能足够小,以使泥浆悬浮钻屑并顺利排出到地表;提出了岩石扩孔器的具体操作控制要点.从而达到快速,高效,高质量扩孔的目的,降低穿越施工的风险.关键词:水平定向钻进,岩石,扩孔器水平定向钻穿越铺管方法是目前非开挖铺管技术方法中的主流方法.该工艺方法中一般要经历三个阶段:一是导向孔施工.二是一级或多级预扩孔.三是成品管回拖.可以说.导向孔完成后.扩孔是非常关键而且工作量最大的一道工序.而扩孔作业的关键则是根据实际条件.选择高效,安全的扩孔器,从事岩石层水平定向钻穿越预扩孔作业前应重点考虑以下三个方面的内容:扩孔器的使用寿命.每级扩孔时扩孔器产生的扭矩值.扩孔的效率及经济性.另外.扩孔过程对导向孔还具有一定的修正作用.如果导向孔只具有小角度的弯曲.经过选用适当的扩孔器.通过扩孔工序能达到较理想的圆滑孔.例如在软硬不均的地层.扩孔器易偏向软地层.即偏向阻力最小方向.长时间使用会造成扩孔器的损坏.因此遇到此类情况应合理选择扩孔器的类型在实践中应根据岩层情况,穿越设备能力,扩孔的直径,穿越长度及使用的泥浆状况来进行灵活选择1国内外岩石扩孔器生产状况目前.国内大型水平定向钻穿越用的岩石扩孔器主要靠进口.由于美国是水平定向钻的发明国,加上美国在岩石层水平定向钻穿越的市场大.技术应用较普遍.岩石扩孔器的制造厂家也主要集中在美国.其中最着名的是Inrock公司和Sharewell公司.这是两家长期专门从事水平定向钻穿越用的岩石扩孔器制造及控向技术服务的公司.国内某钻头股份有限公司自2004年开始试制岩石扩孔器.但由于原材料及加工能力的限制.加上国内大型岩石层水平定向钻穿越市场相对较小等原因.其产品性能和结构设计等方面亦有待于在实践中进一步探索和提高.2典型岩石扩孔器的结构特点和适应性分析水平定向钻岩石扩孔器按其结构不同可分为滚刀型岩石扩孔器,低扭矩型岩石扩孔器和对开式式岩石扩孔器三大类.2.1滚刀型岩石扩孔器滚刀型岩石扩孔器由中心轴,滚刀托架及滚刀盘等组成.滚刀盘工作时,既绕心轴公转,又自转,滚作者简介:陈雪华,1969年出生,高级工程师,1993毕业于江汉石油学院工民建专业,现任华东管道工程有限公司副总工程师,从事水平定向钻穿越施工多年.曾任华东管道工程有限公司12次采用水平定向钻方式成功穿越长江的技术负责人.4非开挖技术Trenchle$$Technology2007年刀盘托架与扩孑L器本体上专门设计有泥浆通道.泥浆喷嘴指向滚刀盘.用以滚刀盘工作时的冷却.该类型扩孑L器是最早设计的岩石扩孑L器.特点是结构强度高.滚刀盘磨损后可方便更换,且同一扩孔器本体可通过更换不同直径的滚刀盘.以适应不同直径扩孑L的需要.缺点是自重大.在软岩层扩孑L时易形成椭圆形孑L:如在扩孑L期间需更换滚刀盘,扩孑L器在孑L内的退出困难较大,同时由于其自身的结构特点,尤其是直径30”以上的扩孑L器所需钻机的扭矩很大.其适应地层为软岩～中硬岩(硬度在1500psi～12000psi).不适合硬岩层(硬度在12000psi以上)的穿越.2.2低扭矩岩石扩孔器低扭矩岩石扩孑L器是滚刀型岩石扩孑L器的改进型.外形设计上将扩孑L器本体作了较大的”瘦身”,结构轻巧.滚刀盘采用单臂可更换型设计,使更换滚刀盘的操作更加便捷.同一扩孑L器本体亦可通过更换滚刀盘的直径来达到不同直径扩孑L的需要.该类型扩孑L器设计的最主要特点是大大降低了扩孑L扭矩.使小吨位钻机能扩更大直径的钻孑L.且需更换滚刀盘时更容易从孑L内退出.缺点是结构强度低.尤其是滚刀盘的单臂设计.使刀盘的轴承在扩孑L时承受的力矩相对较大.降低了其使用寿命,易发生轴承损坏掉滚刀盘的事故.从而造成钻孑L报废,尤其是在较长距离的岩石层穿越中风险更大.该扩孑L器设计另一个缺点是滚刀盘间距过大.岩石不易被破碎成小块随泥浆带出孑L道.同时也会使钻机的旋转扭矩发生“跳跃”其适用地层为软岩～中硬岩(岩石硬度在1500psi～12000psi).穿越岩石长度最好不要超过500m.2.3对开式岩石扩孔器对开式岩石扩孑L器就是将钻头体剖开.一分为j.将低扭矩岩石扩孑L器的滚刀盘用剖开后的钻头体牙轮代替.同时本体设计增加了保护结构,钻头体内设计有专门的泥浆通道用以冷却钻头.此类型扩孔器不同于油田垂直井的岩石扩孑L器.其牙轮边缘保护及牙轮轴承设计均适合于水平定向钻(HDD)施工,设计强度高.耐磨性能好,使用寿命长,适用于各类岩石地层尤其是长距离穿越的扩孑L作业.其产生的扭矩值介于低扭矩岩石扩孑L器和滚刀型岩石扩孔器之间,缺点是钻头体结构复杂.价格昂贵,且钻头体为不可更换设计.故亦称次性岩石扩孔器,使用安全性能好.但施工成本也较高.对开式岩石扩孑L 器根据其使用钻头体牙轮的不同又可分为MT对开式岩石扩孑L器.TCI对开式岩石扩孑L器和HDX 对开式岩石扩孑L器三大类2.3.1MT对开式岩石扩孔器MT对开式岩石扩孑L器(MilledToothSplit RockReamer)是指使用牙轮的牙齿是铣齿.即指是在牙轮机体上铣出的齿.其耐磨性相对较差.为了提高其耐磨程度.常在其上敷焊硬合金层.其适用地层主要为软岩.岩石硬度为1500psi～8000psi.2.3.2TCI对开式岩石扩孔器TCI对开式岩石扩孑L器(TungstenCarbide InsentSplitRockReamer)是指使用牙轮的牙齿是镶齿.即指是将由硬质合金制作的牙齿镶嵌在牙轮壳体上.此牙齿硬度大,耐磨性能好,使用寿命长.缺点是镶齿的质脆.易崩坏及因镶齿不牢而脱落.适用地层为软岩～硬岩.其中岩石硬度在8000psi～12000 psi之间的地层时.宜选择凿齿状碳化钨合金齿,齿高和齿距可适当放大.以提高钻进效率.对岩石硬度在12000psi以上的地层时,应选择圆锥形碳化钨合金齿.齿高和齿距均应变小.当然,选择的齿型还应结合穿越的长度而定2.3.3HDX岩石扩孔器HDx岩石扩孔器是美国Inrock公司近年来专业开发研制的新产品.也是目前世界上长距离高硬岩石层水平定向钻穿越工程中最为有效的扩孑L器.HDx岩石扩孔器使用的牙轮是美国Sandik公司和Smith公司联合打造的新一代产品.这类扩孑L器在连续运行小时,钻进效率等方面有了较大的突破.其特点是牙轮齿更加坚固,耐磨,牙轮间的间距由普通的30”缩减为22”,使岩屑磨得更细,同时也增加了牙轮的数量.使其旋转时更加平滑,扩孑L扭距的摆动幅度更小,要求的钻机扭距也更小;轴承的密封滑动设计近乎完美.并增加了保径设计,使扩孑L器的使用寿命更长.相当于同类产品岩石扩孔器使用寿命的2~3倍.非常适合于长距离硬岩层的穿越.但其价格非常昂贵,一般施工单位难以接受.3岩石扩孑L器的选择及操作控制要点3.1岩石扩孔器的选择要点3.1.1根据穿越地层的类型选择岩石扩孔器穿越地层的类型是正确选择岩石扩孑L器的尺寸第24卷第5期陈雪华刘伟:水平定向钻用岩石扩孔器的选择及操作控制技术5和型式的重要因素.软岩地层扩孔时允许使用更大直径的扩孑L器和更少的扩孑L次数.相邻两级扩孔器的尺寸差距也可以更大:推荐扩孑L方案为:97/8”钻头打导向孑L一171/2”MT岩石扩孔器一26”MT岩石扩孑L器一36”MT岩石扩孑L器一48”MT岩石扩孑L器一54”MT岩石扩孑L器一60”MT岩石扩孑L器硬岩地层扩孑L时要求的扩孑L直径变化不能太大.并采取多次扩孑L的方式.以达到最佳的扩孑L效率及钻屑的顺利排出:推荐扩孑L方案为:97/8”钻头打导向孑L一171/2”TCI岩石扩孑L器一26”TCI岩石扩孑L 器一30”TCI岩石扩孑L器一36”TCI岩石扩孔器一42”TCI岩石扩孑L器一48”TCI岩石扩孑L器一54”TC I岩石扩孑L器一60”TCI岩石扩孑L器3.1.2选择岩石扩孔器要注意其使用寿命岩石扩孑L器选择的另一个重要因素是扩孑L器的使用寿命.影响岩石扩孑L器使用寿命的因素包括两个方面.一是牙轮和滚刀盘的结构强度和耐磨性:二是轴承的使用寿命.轴承在多数情况下是岩石扩孑L器最薄弱的一个环节.而且一旦出现轴承损坏.极易使滚刀盘或牙轮脱落而留在钻孑L内.使后续的扩孑L无法继续进行,钻孑L报废.轴承的形式主要有开放式轴承和密封轴承两类.开放式轴承系统工作时处于含研磨性颗粒,起润滑和冷却作用的泥浆中.损坏较快,这类轴承的使用寿命与它的转速,破碎岩石所需的钻压以及泥浆中的固体颗粒含量密切相关密封轴承系统工作时完全被润滑油脂所填充和密封.使泥浆不能浸入其中.这类轴承的使用寿命要比开放式的使用寿命高出2~3倍.但同时其占用的空间就更大如HDX岩石扩孑L器的牙轮就采用密封滑动式轴承,且具有保径设计.防止在定向钻进时轴承承受过大的力矩.防止牙轮边缘的过度磨损.故其使用寿命就更长.水平定向钻穿越是一项高风险的行业.稍有不慎,随时都会有险情发生.为达到单次扩孔时中途更换扩孔器或卡钻时解卡的需要.岩石扩孔器本体的设计还应考虑具备反向退出钻孔的功能扩孔的主要目的是清除孑L道内的钻屑.而不仅仅是切下钻屑. 因此在选择扩孑L器时,我们希望产生的钻屑足够小. 能使泥浆悬浮钻屑并顺利排出到地表3.2岩石扩孔器的操作控制要点岩石扩孑L器操作控制的主要参数是钻机施加给扩孔器的推拉力(反向扩孑L时为拉力.正向扩孑L时为推力)或称钻压,转速以及扩孑L期间泥浆的泵送量,其控制要点如下:(1)不同直径和不同形式的岩石扩孔器对钻压的要求也各不相同.正规厂家提供岩石扩孑L器的同时会附上经多次测试后给出的推荐钻压值.尤其是在长距离岩石层扩孑L期间.一定要控制钻压在厂家推荐的数值范围之内.以避免扩孑L器的过度磨损造成严重后果.大多数岩石层扩孑L事故都是因为过度追求扩孑L速度.施加的钻压过大造成的.(2)转速是进行岩石扩孑L施工的另一个重要控制参数.这里所指的转速是钻机驱动钻杆,带动扩孑L 器旋转的转速.转速的调整主要与岩石的硬度有关.软岩石扩孑L时.当扩孑L器直径≤30”时.推荐转速不应超过60rpm:当扩孑L器直径大于30”时.推荐转速不应超过40rpm.硬岩钻进时.转速应相应减小.一般为10~40rpm.过低的转速会降低扩孑L效率.不够经济:过高的转速会引起扩孑L器的非正常磨损.甚至造成扩孑L事故(3)岩石扩孑L操作应遵循的一个重要原则是:需破碎的岩石越硬.需要的钻压就越大.要求的钻速也就越低.同时应注意.相同的钻机钻速条件下.直径不同的扩孑L器产生的效果是不相同的.扩孑L器直径越大.外边缘的线速度也就越大,磨损也越严重.(4)进行岩石层扩孑L时.保证泥浆的泵送量同样也很关键.此时泥浆的主要作用是冷却扩孑L器和携带钻屑泥浆的实际泵送量应根据每级扩孑L产生的钻屑量和泥浆的携带能力进行计算后确定.一般不应低于lmVmin.(5)扩孑L器进岩石层的施工方法:当岩石扩孑L器从软土层进入岩石层或从软岩层进入硬岩层时.操作要点是首先放慢扩孑L速度.降低钻压,待扩孑L器本体完全进入岩石层或硬岩层后再加大钻压如果此过程中施加的钻压过大.就很可能造成卡钻,从而损坏扩孑L器.或者至少缩短了扩孑L器轴承的寿命. (6)进行分级扩孔时.注意不要选择直径太相近(级差小于4)的岩石扩孑L器进行分级扩孑L.否则一方面发挥不出扩孔器应有的扩孔效果.另一方面直径太相近的扩孑L器在作业时很容易出现被岩石层卡住的危险.4结束语在保障扩孑L质量的前提下,如何快速,安全,有6非开挖技术TrenehlessTechnology2007~效地扩孔已成为水平定向钻穿越工程师们关注的主要问题.可以说如何合理地选择岩石扩孔器并正确地进行操作控制是问题的关键.在选择过程中.应根据穿越的地层条件,钻机及配套设备的功率配备,扩孔的最大直径,穿越长度以及泥浆的状况来进行灵活选择.因地制宜地选择结构合理的岩石扩孔器及正确操作控制,不仅能快速,安全,高质量的扩孔,而且能达到减少回拖成品管的阻力.降低穿越风险的目的.中美联合非开挖工程技术高级研讨班随着我国国民经济的高速发展和政府对环境的日益重视,自90年代中期以来.我国非开挖的工程施工量和投入的设备数量均以每年40%的高速度增长.非开挖技术在我国已形成了一个新兴的产业.引起了各级政府和环境部门的高度重视.极有潜力的我国非开挖技术市场也吸引了大批国际非开挖设备制造商.尤其在处于中国管道大发展的21世纪.非开挖技术将具有十分广阔的应用前景,经济效益和社会效益也将非常巨大.为了进一步缩小与国外非开挖技术的差距,提高我国非开挖技术的市场竞争力.促进非开挖新技术的开发,推广和应用,2007地质工程国际学术研讨会组委会,中国地质大学(武汉)和中国非开挖技术协会联合美国德州大学和路易斯安那工业大学,特邀请美国非开挖领域世界着名的学者:国际非开挖协会主席R.Sterling博士,美国非开挖工程的奠基人和开拓者T.Iseley博士等知名专家和国内该领域的知名学者以及具有丰富实践经验的工程技术人员.于2007年10月8—10日在武汉举办为期三天的”中美联合非开挖工程技术高级研讨班”.使中国从事非开挖技术的科研,管理和施工人员共同分享他们的研究成果,高新技术,先进的管理理念和工程经验等研讨班人员包括:(1)地下管线设计,施工和管理人员及相关政府职能部门的管理人员等:(2)非开挖工程领域的工程技术人员,科研人员和研究生等:(3)市政工程设计,施工和管理人员;(4)给排水管道工程设计,施工,管理以及科研人员:(5)地质工程相关专业的工程技术人员和科研人员等.(朱文鉴供稿)。
水平定向钻施工技术方案
水平定向钻施工技术方案目录一、项目概述 (2)1.1 工程概况及重要性 (3)1.2 水平定向钻施工的目的和意义 (4)二、施工准备工作 (5)2.1 前期勘察与调研 (6)2.2 施工队伍组织与培训 (8)2.3 设备材料采购与准备 (8)三、技术方案介绍 (10)3.1 水平定向钻施工原理 (12)3.2 工艺流程及操作要点 (13)3.3 技术难点及应对措施 (14)四、施工现场布置与管理 (16)4.1 施工现场选址及要求 (17)4.2 施工现场布置图 (18)4.3 施工安全管理措施 (20)五、施工进度计划与保障措施 (21)5.1 施工进度计划安排 (22)5.2 进度保障措施与资源配置 (23)5.3 应急处理预案 (24)六、质量控制与验收标准 (25)6.1 质量控制关键环节 (26)6.2 质量检测方法与标准 (27)6.3 验收标准及流程 (28)七、环境保护与恢复治理 (28)7.1 环境保护措施 (29)7.2 生态恢复治理方案 (30)7.3 后期环境评估与监测 (31)八、成本预算与效益分析 (33)8.1 成本预算及构成 (34)8.2 效益分析及预测 (35)九、风险分析及应对措施 (36)9.1 风险识别与评估 (38)9.2 风险防范与应对措施 (40)十、总结与建议 (42)10.1 项目总结回顾 (43)10.2 改进建议与展望 (44)一、项目概述我们荣幸地为您提供一份关于“水平定向钻施工技术方案”该方案旨在展示我们专业团队设计并实施高质量水平定向钻工程的承诺和能力。
我们的项目目标是通过采用先进水平定向钻技术，实现对地下管道的精确和最小影响施工，同时确保周围环境的安全和施工过程的效率最大化。
我们深知在城市基础设施运作中，这样的项目必须以最高的专业标准负责任地执行。
水平定向钻技术以其推测性少、安全风险低、施工速度快的优势在现代管线铺设施工中倍受青睐。
【管道工程】非开挖水平定向钻机
•
定好穿越长度后，根据入土点、入土角度结合现场实际情况
使钻机准确就位。钻机设备、泥浆设备安装完成后，对设备进行
调试、检查、确保设备安全运行。导向设备仪器安装完成后，对
其进行校准，确保导向孔的精度。
五、 施五工、过定程向中钻注施工意工问艺题
• 2、导向孔钻进
要根据穿越的地质情况，选择合适的钻头
。
•
在导向孔钻进时，每钻进一根钻杆，至少测量一次方向
水平定向钻机
目录
一.水平定向钻概述 二.施工现场勘察 三.穿越“仪器”概述，流程及曲线设计 四.泥浆配置 五.施工过程注意问题 六.施工经验
一、 水平定向钻概述
• 1、发展前景
•
随着城市高速
现代化,地下管网建设
迅速发展,管道穿越由
于其技术综合成本低
、施工周期短、环境
影响小、不影响交通
、施工安全性好等优
•
钻杆必须确保连接到位、牢固才可回扩，以防止回扩过
程中发生脱扣事故。
•
根据各种不同土质配制不同浓度的泥浆，使其扩孔时回
拖力的数值和扭距值控制在钻机正常工作参数之内。
•
回扩过程根据不同地层地质情况以及现场出浆状况确定
回扩速度和泥浆浓度及压力，确保成孔质量。
五、 施五工、过定程向中钻注施工意工问艺题
• 4、 回拖
•
2）、地下管线测绘
•
地下管线测绘是对已查明的地下管线位置的平面位置和深度进行测量
。
•
我们要 沿穿越方向，对已探测地下管线的深度及管线走向做出标记；
•
•
根据探查结果，对现场地下管网进行复查，准确掌握地下各种管线和
其他基础设施的分布及埋深，为导向孔轨迹提供准确的设计依据。
市政供水管道施工中水平定向钻进技术的应用张卫东
市政供水管道施工中水平定向钻进技术的应用张卫东发布时间：2023-05-30T03:42:54.999Z 来源：《新型城镇化》2023年10期作者：张卫东[导读] 由于水平定向钻进技术的应用最大限度地满足了城市市政供水管道非开挖段施工提出的技术要求，所以，加强水平定向钻进技术在市政供水管道施工中应用研究的力度，对于我国城市市政供水管道施工质量和效率的提升有着极大的促进作用。
滨州市沾化区自来水管理中心山东省滨州市 256800摘要：改革后，在社会经济水平不断提升下，推动了城市化进程的加快，为社会经济的全面发展注入了活力。
市政供水管道工程作为现代城市建设的基础设施之一，市政供水管道钻进技术水平也得到了显著提升。
水平定向钻进技术作为市政供水管道施工中常用的施工技术之一，该施工技术的有效应用，促进了市政供水管道工程施工质量和效率的有效提升。
由于水平定向钻进技术的应用最大限度地满足了城市市政供水管道非开挖段施工提出的技术要求，所以，加强水平定向钻进技术在市政供水管道施工中应用研究的力度，对于我国城市市政供水管道施工质量和效率的提升有着极大的促进作用。
关键词：市政；供水管道施工；水平定向钻进技术引言水平定向钻技术经过几十年发展，从最初只能进行小河流作业到穿越大江大河，钻进地层从砂土层发展到岩石地层，从石油、天然气、自来水、污水等管线铺设到高速公路、铁路、海滩、岛屿、隧道等工程领域的应用，在全国乃至全世界有着越来越广泛的应用及发展空间。
1水平定向钻进技术优势（1）利用水平定向钻进技术实施并不会对施工现场周围的交通造成影响，也不会对绿地、植被及周围居民的正常生活造成影响，有效地弥补了传统开挖式施工的不足。
（2）现代化穿越设备具有较高的穿越精度，便于对敷设方向和埋深进行调节，而且管道的弧形布置距离较长，能够充分满足设计埋深的要求，同时还能避开地面上的障碍。
（3）城市管网通常在3m以下，通过河流时，其深度通常为9~18m。
穿越砾砂土层的水平定向钻扩孔器选用探讨
穿越砾砂土层的水平定向钻扩孔器选用探讨摘要：水平定向钻机是一种重要的非开挖工程机械，广泛运用于各种管道的铺设，其中扩孔器作为钻机的一个关键部件，主要起到导向成孔、扩孔和清孔的作用。
因地制宜地选择结构合理的扩孔器，不仅能快速、安全、高质量的扩孔，而且能达到减少回拖成品管的阻力，降低穿越风险的目的。
本文就电缆工程中非开挖钻机不同扩孔器在砾砂土层中适应性进行实例分析。
关键词：非开挖、水平定向钻、挤扩式扩孔器1 水平定向钻穿越施工的基本特点水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下，铺设多种地下公用设施（管道、电信光缆、电缆等）的一种施工机械，它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中，在天然气、石油管线铺设管线方面已经有了较成熟的设计、施工经验，例如在西气东输二线南昌-上海支干线第八施工标段SHlk092b～SHlk095号穗轮村定向钻穿越工程中，穿越长度960米、管径Ф1016mmx21mm，在哈尔滨-沈阳输气管道工程（长春-沈阳段）--辽河1定向钻穿越工程中，水平定向钻成功穿越大辽河，穿越长度1515米、管径Ф1016mmx21mm；但在电缆管线铺设方面，近几年才在大中城市中才逐渐较多采用这种施工工艺，水平定向钻施工具有如下几个特点：1）定向钻穿越施工具有不会阻碍交通、不会破坏绿地、植被、不会影响工厂、医院、学校和居民的正常生活和工作秩序，解决了传统开挖施工对居民生活的干扰，对交通、环境、周边建筑物基础的破坏和不良影响。
2）现代化的穿越设备的穿越精度高、易于调整敷设方向和埋深、管线弧形敷设距离长、完全可以满足设计要求埋深，并且可以使管线绕过地下的障碍物。
3）可用于穿越大型河流，埋管深度不仅能满足河流通航等级要求，而且对周围环境影响较小，不破坏地貌和环境，适用环保的各项要求。
4）采用水平定向钻机穿越施工时，没有水上、水下作业，不影响江河通航，不损坏江河两侧堤坝及河床结构，施工不受季节限制，具有施工周期短、人员少、成功率高施工安全可靠等特点。