中石化中原建设工程有限公司 河南省濮阳市 457001
摘要：通过对定向钻穿越特点、难点的分析，从卵、砾石层定向穿越的施工要点、长距离定向钻穿越存在的问题及其控制、湿陷性黄土冲沟单边定向钻施工控制、泥浆控制手段、设备能力的选择与组合、偏差控制技术、主要风险识别及技术控制、施工组织管理等方面采取技术控制措施，来确保定向钻进的成功率。
关键词：夯套管；定向钻；控向精度；回拖力；偏差
在油气管道敷设过程中，需要穿越许多大江大河、连片鱼塘、道路、沟壑、构筑物等特殊地段及区域，它们大都为控制性节点工程，其中许多穿越方式采用定向钻方式，而管道定向钻穿越具有技术含量高、存在较大质量风险等特点，受地质、地形，钻机性能等因素的影响，可能发生偏差，管道回拖难度大，尤其是卵、砾石层穿越、长距离定向钻穿越、湿陷性黄土冲沟单边定向钻穿越等，可造成成本增加、工期延误等。如何保证定向钻进施工的一次性成功，就显得尤其重要。
1.定向穿越卵、砾石层的施工要点
对于穿越以砾石、卵石为主的复杂地质层，这种地质条件情况对定向钻施工来说，经常列为定向钻施工的禁区。但由于各种原因，管道线路路由不能进行改线，其它施工方法也难以进行，因而只能通过特定的工程措施来解决该问题。
1.1入土端夯套管处理
在穿越砾石、卵层时，入土端采用套管夯击的方法施工。夯套管长度依据勘探的砾、卵石深度进行确定。在施工中，使用管锤将钢管穿过沿砾、卵石直接夯入其它土层。施工时，夯管的冲击力通过钢管打入指定位置。待钢管全部夯实后，用压缩机气压将管内土质排出。
施工中要保证夯击入土点的位置和角度及偏差，并监控夯击过程中的角度变化，如发生偏离及套管断裂现象时，采取纠偏和停止作业。
1.2出土端提前开挖、深基坑处理
若出土点一侧也穿越砾、卵石层时，应采用出土端提前深基坑开挖，如砾、卵石层比较深。则采用准确定位夯击套管、水泥浆加固的方法等出土的方式，再回拖管线。
1.3 其它措施
对于卵砾石层厚度较大的河流、水域，还应同时采取其它两种方式进行，一是采用降排水和土层置换的方式处理；二是采用地层加注水泥浆方式将砾卵石层用水泥砂浆凝固后通过增加扩孔尺寸，然后在采取定向钻钻进方式进行。
2.长距离定向钻穿越存在的问题及其控制
定向钻穿越本身是一个对技术水平、施工能力要求较高的工程，对于长距离定向钻穿越更是如此，我国有许多定向穿越工程穿越距离非常长，如鲁皖输油管道淄博市张店区黄家庄隐患治理改线工程定向穿越长达641m（管径为457*8.7mm），中开线改造工程的黄河定向钻穿越最长为2700m（管径为711mm），对于这类较长的单体定向穿越工程，在控向精度、钻杆能力、扩孔控制、回拖控制等方面就存在许多难点，也有着较高的施工要求。
2.1控向精度及解决措施
由于定向钻穿越距离长，导致准确控向难度大。对于此问题的处理，可通过选用合适的控向系统来解决，比如DX型导向控向系统，该系统具有大深度控向能力，并可通过计算机直观了解探头的直观数据，从而提前采取相应的措施。
2.2扩孔控制
当穿越距离较长，且穿越淤泥层时，预扩孔、扩孔施工可能出现抱杆、塌孔等危险。影响管道回拖。对于此问题的处理，一是通过双钻机协调作业，在出入土点各设钻机，分别提供扭矩和拉力，一定程度上可避免钻杆过长造成的扩孔出现坍塌等问题，降低定向钻扩孔施工的风险，提高扩孔效率，二是依据不同地质层使用不同的扩孔器并采取钻杆换向的方式，三是采用多次扩孔方式，这样就可减少返排浆量，减少孔洞淤塞，保证环形空间的有效尺寸。
2.3回拖管段控制
由于穿越距离长，回拖时可能出现多种问题，如管段防腐层损坏等，为了确保回拖的质量，应从钻机加固、管道试拉、孔内清洁及畅通状况、发送设施、管段防腐层防护等方面加强控制。
3.湿陷性黄土冲沟单边定向钻施工控制
湿陷性黄土塬多出现因冲沟侵蚀严重，地形落差较大，给管道工程施工及运行造成了较大的安全隐患。为降低对当地生态的破坏，应常采用单向定向钻技术。
3.1 适用范围
对于边坡不稳、深为30-50m、坡度为60～80°的湿陷性黄土冲沟，破土作业易造成原植被的严重破坏，但土质适宜钻进，应常采用单向定向钻施工，以减少对当地生态环境的破坏。
3.2 施工控制措施
在黄土冲沟两侧塬顶上安装钻机，控制入土角在20°-40°，以减少钻孔长度。向沟谷钻孔及扩孔，并依据穿越管径确定扩孔次数。冲沟两端入土点、沟底出土点控制在同一垂直面内，出土点纵向偏差＜10cm，以保证冲沟底弯管自然连头。单边定向钻可取消回拖工序，而是在沟顶采用二联管或三联管的方式，将预制管段沿孔洞下滑，起重设备固定管段顶端，进行第二管段的焊接施工并按顺序下滑就位。
4.管线回拖控制技术
为了避免损失，定向穿越工程须确保管线回拖铺管的一次成功率，并应从以下几个方面加强控制。
4.1钻机基础的加强和加固
回拉管段时，钻机是不能产生移动的，而钻机本身的自重无法满足回拖力要求，因此首先要对钻机基础进行设计，并采用地锚固定，确保回拖时钻机的稳定和可靠。
4.2管道试拉及方式选择控制
管道试拉主要是为了试验管道回拖阻力，验证各回拖设施的合理性和可靠性。尤其是长距离定向穿越时，在管道正式回拖前，对管道进行预拖动。试拖的长度约为100m，试拖时速度要控制在0.3-0.5m/min。扩孔、清孔与回拖一气呵成，中间不允许长时间的非作业停顿，对于长距离的回拖，在地质情况及孔洞成型较好的情况下，可采用二接一回拖模式，但更不允许长时间停顿。
4.3孔内清洁及畅通状况控制
如果清孔或洗孔不彻底，回拖时会带出大量的孔内残余物，占用施工场地并极大增加回拖时的阻力。因此必须要保证孔内清洁，减少残余物。对于孔内是否通畅可通过返浆来判定。回拖过程中孔内要始终充满泥浆，才能保持孔壁稳定，避免钻孔坍塌。
4.4发送设施技术控制
在回拖时，增加泥浆的润滑性，使高润滑泥浆形成薄膜附着于管线外表面，从而减少回拖阻力。回拖时，做好电火花检漏，安排专人巡线，确保管段正常进入成型孔内。
5 施工组织管理
第一、对于河流定向钻尽量选在枯水期，以便更好地优化定向钻的场地。不论哪种定向钻，必须做好施工现场的平面布置。第二、应在施工前详细分析、计算定向钻所采用的钻机能力，并做好维护保养工作，确保能力的发挥。第三、由于勘察设计钻孔分析属于抽样性质，不排除由于地层的变化造成定向钻额外穿越岩石及砾石层的可能，此时应及时停钻、调整施工措施。
6 结语
定向钻施工不能仅靠直观的检查及以往施工经验，更重要的是分析各项实测数据和图纸设计参数。我们应做好严格按照施工前通过各方认可的施工组织设计进行施工。以上是根据我们多年穿越施工经验，对卵、砾石层定向穿越的施工要点、长距离定向钻穿越存在的问题及其控制、湿陷性黄土冲沟单边定向钻控制、泥浆控制手段、设备能力的选择与组合、偏差控制技术、主要风险识别及技术控制、施工组织管理等进行的初步探讨。
参考文献：
[1]李军瑞…定向钻穿越施工中泥浆循环使用及处理的技术研究.化工管理杂志，2016 1期.
[2]李富强，曾九令，李云丽，宋庆杰…油气管道特殊地质定向钻施工技术选定.中国高新技术企业，2011 36期
[3]曾九令，云燕、李富强，宋庆杰…浅谈湿陷性黄土冲沟油气管道穿越施工措施.中国高新技术企业，2010 36 期