定向鉆穿越施工手冊_圖文

1、水平定向鉆穿越 施 工 技 術(shù) 手 冊遼河油田油建二公司穿越工程分公司 二零一一年五月 目 錄第一章 編制依據(jù) . 1第二章 概述 . 8第三章 定向鉆穿越技術(shù)質(zhì)量要求 . 10第四章 定向鉆施工主要設(shè)備組成及相關(guān)操作 . 11第五章 施工工藝 . 15第六章 泥漿配制工藝 . 26第七章 定向鉆穿越施工相關(guān)知識 . 31第八章 HSE安全管理措施 . . 36第九章 現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄表格及竣工資料表格填寫 . 37第十章 定向鉆穿越施工質(zhì)量控制點 50第十一章 定向鉆穿越作業(yè)現(xiàn)場檢查表 52第一章 編制依據(jù)及相關(guān)內(nèi)容1、油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范 GB 50424-20072、石油天然氣建設(shè)工

2、程施工質(zhì)量驗收規(guī)范 管道穿跨越工程 SY 4207-2007 GB 50424-2007驗收規(guī)范中與定向鉆穿越有關(guān)的內(nèi)容 :水平定向鉆穿越施工1. 一般規(guī)定1.1穿越深度應(yīng)符合下列規(guī)定 :穿越河流等水域時 , 穿越管段管頂埋深應(yīng)在河流最大沖刷線 2.5m 以下 , 且穿越 管段管頂?shù)胶哟驳撞康淖钌倬嚯x宜大于穿越管徑的 1015倍 , 且不小于 6m 。對 防洪等級高的河流 , 應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)類別 , 適當(dāng)增加穿越深度。穿越鐵路、公路時 , 穿越管段管頂埋深應(yīng)符合鐵路、公路等相關(guān)部門的規(guī)定。 1.2穿越施工時入土角、出土角的大小 , 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地形條件和穿越管段的材 質(zhì)、管徑來確定。入土角宜

3、為 8°20°, 出土角宜為 4°12°。必要時 , 可適 當(dāng)調(diào)整入土角、出土角的大小。1.3水平定向鉆穿越的曲率半徑應(yīng)符合設(shè)計要求。 曲率半徑不宜小于 1500D, 且不 得小于 1200D 。1.4在管道入土端和出土端外側(cè)各預(yù)留保持不少于 10m 的直管段。1.5適合水平定向鉆機施工的地質(zhì)條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出 土點或入土點側(cè)含有卵礫石等不適合水平定向鉆施工的地質(zhì)條件時 , 經(jīng)采取措施 后也可進行水平定向鉆穿越施工。1.6地質(zhì)材料準(zhǔn)備應(yīng)符合以下規(guī)定 :施工前應(yīng)熟悉地質(zhì)類別、地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)的性質(zhì)。施工前 , 建設(shè)方應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) &

4、lt;<巖土工程勘察規(guī)定 >>GB 50021的要求向施 工單位提供地質(zhì)報告。其類容包括但不限于以下類容 :勘察目的、任務(wù)要求和依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。擬建工程概況。勘察方法和勘察工作布置。場地地形、地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)及其均勻性。各項巖土性質(zhì)指標(biāo) , 巖土的強度參數(shù)、變形參數(shù)、地基承載力的建議值。 地形水埋藏情況、類型、水位及其變化。土和水對建筑材料的腐蝕性?？赡苡绊懝こ谭€(wěn)定的不良地質(zhì)作用的描述和對工程危害程度的評價。場地穩(wěn)定性和適宜性的評價。若有不足部分 , 施工單位可向建設(shè)單位提出補堪申請報告。地質(zhì)報告應(yīng)附下列圖表 :勘探點平面布置圖。工程地質(zhì)柱狀圖。工程地質(zhì)剖面圖。

5、原位測試成果圖表。室內(nèi)測試成果圖表。1.7管道穿越控向點位置應(yīng)按下列公式計算 :見第七章相關(guān)計算1.8鉆機拖拉力的計算和鉆機的選擇應(yīng)符合下列規(guī)定 :見第七章相關(guān)計算1.9應(yīng)根據(jù)泥漿泵排量確定切割刀、擴孔器的泥漿噴射孔的個數(shù) , 泥漿噴射孔的 個數(shù)應(yīng)按下式計算 :N=Q/ R 2²VQ :泥漿泵正常排量(m 3/minN :擴孔器噴射孔個數(shù)(個R :噴射孔半徑 (mV :要求泥漿的噴射速度(m/min1.10水平定向鉆穿越施工前 , 建設(shè)方應(yīng)提供完整的施工圖。施工圖的內(nèi)容應(yīng)包括 :設(shè)計說明書管道穿越施工平面圖、管道穿越斷面圖。出入土點的角度和位置。在穿越區(qū)域內(nèi)有地下障礙物時 , 地下障

6、礙物的位置、埋深 , 應(yīng)標(biāo)注在施工圖上。 1.11施工便道及場地應(yīng)符合下列規(guī)定 :施工便道應(yīng)具有足夠的承載力 , 寬度應(yīng)大于 4m, 彎道的轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)大于 18m, 并 與公路平緩接通。施工用水應(yīng)符合配制泥漿的要求。施工場地應(yīng)能滿足施工作業(yè)的要求。1.12穿越管段預(yù)制應(yīng)符合下列規(guī)定 :穿越管段的組對、焊接、檢驗及補口等應(yīng)符合本規(guī)范第 5章的要求。穿越管段預(yù)制應(yīng)在最后一級擴孔前完成。1.13鉆機安裝調(diào)試應(yīng)符合下列規(guī)定 :根據(jù)施工場地規(guī)劃 , 設(shè)備依次進場就位。鉆機宜安裝在穿越中心線上。錨固件應(yīng)安裝牢固。有線控向系統(tǒng)的調(diào)校地點應(yīng)選在不受磁場干擾的區(qū)域。 調(diào)校時探頭在同一位置 宜多次測量 , 并取多

7、次測量值的算術(shù)平均值作為方位角基準(zhǔn)值。設(shè)備安裝完成后應(yīng)進行整體試運轉(zhuǎn) , 確保設(shè)備工作正常。在條件具備的情況下 , 應(yīng)使用人工磁場。1.14鉆機場地應(yīng)符合下列規(guī)定 :小型水平定向鉆機的安裝場地可為 40m ³40m, 大型水平定向鉆機的安裝場地 一般約為 60m ³60m 。 安裝場地應(yīng)根據(jù)鉆機及附屬設(shè)備的要求 , 結(jié)合現(xiàn)場條件進行 布置。鉆機場地內(nèi)應(yīng)設(shè)泥漿池 , 其大小應(yīng)根據(jù)泥漿用量確定。泥漿池不宜放在穿越中 心線上。1.15管段預(yù)制場地應(yīng)符合下列規(guī)定 :穿越管段預(yù)制場地宜設(shè)在出土點附近 , 在出土點應(yīng)設(shè)一個 30m ³30m 的鉆具操 作場地。管段預(yù)制場地宜與

8、入土點出土點成一線。 穿越管段的預(yù)制場地的長度宜為設(shè)計 水平長度加 20m, 寬度應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) <<油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī) 范 >>GB 50369的有關(guān)規(guī)定。若因場地限制預(yù)制管段不能直線布置 , 應(yīng)在出土點保持不少于 100m 的直管段 , 方可采取彈性敷設(shè)。2. 測量放線2.1測量放線前 , 應(yīng)根據(jù)設(shè)計給出的控制樁位、設(shè)備情況、工程情況、地形地貌 等編制施工場地平面布置圖。2.2應(yīng)用測量儀器放出穿越中心線 , 并確定穿越入土點、出土點。2.3根據(jù)穿越入土點、出土點及穿越中心線 , 確定鉆機安裝場地、管線側(cè)施工場 地泥漿池以及穿越管段預(yù)制場地的邊界線 ,

9、并撒上灰線。3. 穿越施工3.1鉆導(dǎo)向孔應(yīng)符合下列規(guī)定 :控向操作應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)合格的人員操作 , 控向系統(tǒng)的功能應(yīng)滿足工程的需要。 導(dǎo)向孔應(yīng)根據(jù)設(shè)計曲線鉆進。每鉆進一根鉆桿宜采集一次控向數(shù)據(jù)。 根據(jù)采集的空閑數(shù)據(jù) , 及時調(diào)整 , 使穿越 曲線符合設(shè)計要求。鉆導(dǎo)向孔時 , 鉆桿折角宜符合規(guī)定。見第五章 4.1鉆桿折角表。導(dǎo)向孔實際曲線一設(shè)計穿越曲線的偏差不應(yīng)大于 1%,且偏差應(yīng)符合下表規(guī)定 : 導(dǎo)向孔允許偏差 (m 3.2擴孔應(yīng)符合下列規(guī)定 :最終擴孔直徑應(yīng)根據(jù)不同的管徑、 穿越長度、 地質(zhì)條件和鉆機能力確定。 一般 情況下 , 最小直徑與穿越管徑的關(guān)系應(yīng)符合下表規(guī)定 :(mm 注 :管徑小于

10、 400mm 的管線 , 在鉆機能力允許的情況下 , 可直徑擴孔回拖。擴孔宜采取分級、多次擴孔的方式進行。擴孔過程中 , 如發(fā)現(xiàn)扭矩、 拉力較大 , 可采取洗孔作業(yè) ; 洗孔結(jié)束后 , 再繼續(xù)進行 擴孔 ; 擴孔結(jié)束后 , 如發(fā)現(xiàn)扭矩、拉力仍較大 , 可再進行洗孔作業(yè)。3.3回拖應(yīng)符合下列規(guī)定 :回拖前 , 應(yīng)完成以下事項 :連接前應(yīng)用泥漿沖洗鉆桿 , 確保鉆桿內(nèi)無異物。連接后應(yīng)進行試噴 , 確保水嘴暢通無阻。旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)應(yīng)注滿黃油 , 旋轉(zhuǎn)應(yīng)良好?；赝锨皯?yīng)對鉆機、泥漿泵等設(shè)備進行保養(yǎng)和小修。管段回拖時 , 如管徑大于 1m, 宜采用浮力控制措施?；赝弦税聪铝幸蟛捎冒l(fā)送溝或發(fā)送道的方式發(fā)送 :

11、采用發(fā)送溝時應(yīng)符合下列規(guī)定 :a 在回拖前 , 應(yīng)將穿越管段放入發(fā)送溝。 發(fā)送溝應(yīng)根據(jù)地形出土角確定開挖深 度和寬度 . 一般情況下 , 發(fā)送溝的下底寬度宜比穿越管徑大 500mm 。b 管道發(fā)送溝內(nèi)應(yīng)注水。 一般情況下 , 管溝內(nèi)最小注水深度宜超過穿越管徑的 1/3。c 采取措施 , 使管道入土角與實際鉆桿出土角一致。采用發(fā)送道方式時應(yīng)符合下列規(guī)定 :a 根據(jù)穿越管段的長度和重量確定托管架的跨度和數(shù)量。b 托管架的高度設(shè)計應(yīng)滿足預(yù)制管段彎曲曲率的要求。c 托管架的強度、剛度和穩(wěn)定性應(yīng)滿足設(shè)計要求?；赝香@具連接的順序宜為 :穿越管段回拖時宜連續(xù)作業(yè)。特殊情況下 , 停止回拖時間不宜超過 4h

12、。3.4施工完畢后 , 應(yīng)清理場地 , 恢復(fù)地貌。3.5泥漿應(yīng)符合下列規(guī)定 :根據(jù)不同的地質(zhì)條件 , 應(yīng)在泥漿實驗室試配并確定不同的泥漿配方。在施工過程中 , 應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況和鉆進工藝 , 調(diào)整泥漿的配方和泥漿的性能。 在整個施工過程中 , 泥漿宜回收、循環(huán)使用。泥漿粘度的現(xiàn)場測量宜用馬氏漏斗 , 每 2h 測量一次。 泥漿粘度應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況 確定 , 也可按下表確定。 SY 4207-2007驗收規(guī)范中與定向鉆穿越有關(guān)的內(nèi)容 :1. 定向鉆作為單位工程時的分部、分項工程與檢驗批的劃分 :表 1 穿越單位、分部、分項工程與檢驗批 2. 定向鉆穿越工程2.1成孔與回拖2.1.1導(dǎo)向孔鉆進2.1.

13、1.1一般項目a. 根據(jù)施工圖要求的入土點和出土點坐標(biāo)放出管道中心軸線 , 并確定鉆機安裝 位置和蓄水池、泥漿池、回收池的占地邊界線。b. 泥漿配置應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件和管徑大小確定粘度、密度。c. 鉆進施工時應(yīng)做好泥漿回收 , 防止污染環(huán)境。d. 施工鉆進應(yīng)根據(jù)設(shè)計曲線鉆導(dǎo)向孔 , 并應(yīng)隨鉆隨測量 , 做好記錄。e. 施工前應(yīng)對鉆桿和套管進行清掃 , 不應(yīng)有雜物 , 鉆桿質(zhì)量應(yīng)滿足鉆進要求。 2.1.1.2主控項目a. 導(dǎo)向孔鉆進曲線的曲率半徑應(yīng)符合設(shè)計要求。檢驗數(shù)量 :全部檢查。檢驗方法 :檢查施工記錄。b. 入土點坐標(biāo)符合設(shè)計要求檢驗數(shù)量 :入土點。檢驗方法 :儀器測量。c. 導(dǎo)向孔曲線允許偏

14、差及其檢驗數(shù)量、檢驗方法應(yīng)符合表 2的規(guī)定。表 2 導(dǎo)向孔曲線允許偏差及其檢驗數(shù)量、檢驗方法 2.1.1.3質(zhì)量驗收記錄導(dǎo)向孔鉆進檢驗批質(zhì)量驗收記錄應(yīng)符合表 A.13(見第九章 2.1.2導(dǎo)向孔擴孔2.1.2.1一般規(guī)定a. 擴孔應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件與管徑大小分次逐步擴大。b. 擴孔時應(yīng)注意兩端的石頭和雜物等不要進入導(dǎo)向孔中。2.1.2.2主控項目擴孔的孔徑應(yīng)滿足管道回拖要求。一般情況下 , 穿越管段直徑小于或等于 219mm 時 , 最小擴孔直徑宜比管徑大 100mm; 穿越管段大于 219mm 且小于 610mm 時 , 最小 擴孔直徑宜為管徑的 1.5倍 ; 穿越管段直徑大于或等于 610mm

15、 時 , 最小擴孔直徑宜 比管徑大 300mm 。檢查數(shù)量 :全部檢查。檢驗方法 :檢查施工記錄。2.1.2.3質(zhì)量驗收記錄導(dǎo)向孔擴孔檢驗批質(zhì)量驗收記錄應(yīng)按表 A.14(見第九章 2.1.3回拖2.1.3.1一般規(guī)定a. 穿越管段組裝焊接長度應(yīng)核實設(shè)計長度后 , 再加長 20m 。b. 回拖前應(yīng)將試壓使用的放空閥和壓力表割除 , 并應(yīng)將端頭封堵。c. 穿越管段回拖前應(yīng)檢查切割刀和擴孔器內(nèi)各泥漿噴嘴是否通暢 , 合格后方可 將穿越管段與鉆具連接。d. 穿越管段回拖前應(yīng)將管段擺放在發(fā)送托管支架上貨放入發(fā)送溝內(nèi) , 發(fā)送溝內(nèi) 不應(yīng)有石塊等硬物與植物根 , 溝內(nèi)應(yīng)放水。e. 穿越管段回拖施工宜連續(xù)進行

16、 , 特殊情況停留時間不宜大于 24h 。f. 出土角度較大時 , 在回拖過程中應(yīng)采取措施保證管道曲率半徑不宜過小。g. 采用支架或發(fā)送溝回拖管道時 , 應(yīng)滿足出土角的坡度要求 , 并應(yīng)保證管道支 點受力均勻。2.1.3.2主控項目穿越管道回拖前應(yīng)對管道防腐層及補口進行檢查。檢驗數(shù)量 :全部檢查。檢驗方法 :檢查電火花檢漏記錄。2.1.3.3質(zhì)量驗收記錄管道回拖檢驗批質(zhì)量驗收記錄應(yīng)按表 A.15(見第九章 第二章 概述一、 施工原理1、 利用水平定向鉆機在障礙物(如河流、公路、鐵路和溝渠等地面構(gòu)筑物下 面沿預(yù)定軌跡鉆一導(dǎo)向孔, 鉆頭在障礙物一側(cè)入土, 從另一側(cè)出土, 然后利用鉆 機通過鉆桿把要

17、敷設(shè)在障礙物下面的管道沿導(dǎo)向孔回拖到鉆機一側(cè)的地面出土, 如圖示: 定向鉆鉆孔示意圖2、 定向鉆孔法敷設(shè)管道的關(guān)鍵是按照預(yù)先設(shè)計的曲線鉆出圓滑的導(dǎo)向孔。 其原 理是:鉆機通過鉆桿推動鉆頭沿預(yù)定的軌跡前進, 泥漿系統(tǒng)提供的高壓泥漿流經(jīng) 過鉆桿內(nèi)腔, 由鉆頭水嘴噴射泥漿沖刷鉆頭前端的泥土并起到冷卻潤滑和固定孔 壁作用,從而減少鉆桿旋轉(zhuǎn)和推進的阻力,鉆孔的方向控制(控向及泥漿的配制對導(dǎo)向孔的質(zhì)量有重要影響。 鉆頭的位置及鉆進方向有兩種控制方式:地面無 線控制方式是用手提式信號接收裝置, 接收鉆頭內(nèi)發(fā)射器發(fā)出的信號, 由控向員 進行分析判斷; 有線式控向方式由控向員根據(jù)計算機提供的鉆頭在孔內(nèi)的位置參

18、數(shù)實施控制。兩種方式均包括方向測定和動態(tài)調(diào)整過程。二、 施工特點1、 施工質(zhì)量好:采用定向鉆孔法敷設(shè)障礙物下埋地管道,其埋深能夠滿足設(shè)計 要求,有效地避免了常規(guī)開挖穿越往往因埋深不足給管道安全運行留下的隱患。 2、 節(jié)省工程投資,施工人員少:實現(xiàn)了完全的非開挖施工,節(jié)省大量的人力和 挖溝費用且不影響交通及航運。3、 減少施工占地,避免了開挖管溝對環(huán)境造成的破壞,可最大限度地減少對工 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。4、 施工周期短,實現(xiàn)了由地表到地表的非開挖施工,大大縮短了施工工期。5、 靈活機動性強:從普通電纜管(一般加套管或 PVC 管到大口徑鋼質(zhì)管道 穿越障礙都可采用。 長度從數(shù)十米到上千米 (長度較短

19、時, 須認(rèn)真衡量經(jīng)濟性 。 三、 適用范圍1、 適用于管道穿越湖泊、沼澤、河流、高等級公路、多股鐵路及其它不宜進行 開挖施工的地段。2、 穿越管道的埋深:穿越施工分別在穿越段的兩端進行,穿越管道段的最低點 覆土厚度一般在 6m-30m 之間,具體深度要根據(jù)實際情況和設(shè)計確定。3、 適合水平定向鉆機施工的地質(zhì)條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出 土點或入土點側(cè)含有卵礫石等不適合水平定向鉆施工的地質(zhì)條件時, 經(jīng)采取措施 后也可進行水平定向鉆穿越施工。4、 穿越點具備鉆機安置場地和管線組裝場地, 穿越管段中線與地上或地下的高 壓動力線路、通訊電纜的距離按有關(guān)規(guī)范要求應(yīng)大于 50m 。第三章 定向

20、鉆穿越技術(shù)質(zhì)量要求一、 一般要求1、 當(dāng)穿越地層土質(zhì)為粘土、砂土、淤泥時,出土點精度為縱向不大于穿越長度的 1%,橫向不大于穿越長度的 0.5%。2、 穿越管段的曲率半徑應(yīng)盡量取較大值; 曲率半徑以不小于 1200D 為宜 (D 為 穿越管段外徑,單位 mm ,下同 ,但最小曲率半徑應(yīng)不小于 300m 。穿越管段在 入土點地面以下 20m 的長度范圍以內(nèi)應(yīng)為直線段。3、穿越管段曲線的入土角和出土角,就根據(jù)穿越區(qū)域的地形、地層條件和穿越 管段的管徑的大小來確定。 一般情況下入土角控制在 820°, 出土角控制在 48°為宜,出土角最大不得超過 15°。二、 地質(zhì)地質(zhì)

21、條件對定向鉆施工十分重要,施工單位應(yīng)全面掌握穿越段地質(zhì)資料。1、 探孔平面布置地質(zhì)鉆探孔應(yīng)沿穿越段軸線兩側(cè)對稱錯開布置,一般孔距為 50m (當(dāng)?shù)貙幼?化不大易于判斷時可為 100m , 每排孔與穿越中心線距離為 15m 。 如鉆探中發(fā)現(xiàn)地質(zhì)復(fù)雜難以判斷地質(zhì)變化時,應(yīng)酌情增加探孔密度,探孔布置見圖。 探孔布置圖示2、 探孔深度應(yīng)大于管線敷設(shè)深度 10m 。3、 穿越前應(yīng)掌握下列地質(zhì)資料:穿越地質(zhì)、含水量、顆粒度、標(biāo)貫指數(shù)、液性 指數(shù)、塑性指數(shù)、液限、塑限。4、 若穿越地段處于鹽堿地、灘涂、沼澤等區(qū)域中,施工單位應(yīng)掌握地下水位等 相關(guān)的水文資料。5、 應(yīng)詳盡地掌握穿越地段地形圖及地層剖面圖。 第

22、四章 定向鉆施工主要設(shè)備組成及相關(guān)操作水平定向鉆系統(tǒng)的設(shè)備組成主要包括:鉆機、泥漿泵、發(fā)電機組、配漿系統(tǒng) 等。一、 鉆機(一 、導(dǎo)向孔階段對鉆機的操作要求1、 導(dǎo)向孔鉆進時,司鉆應(yīng)將控向員的意圖盡可能完全的轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實,同時要保 證設(shè)備和鉆具的能力在允許的正常范圍內(nèi)。2、 鉆進距離較長,軟地層承載能力較低時,一長串鉆桿易在地層中形成“ S ” 型彎曲, 且隨穿越距離的增大, 易導(dǎo)致鉆機向前的推力和扭矩傳遞困難, 鉆頭因 自重下沉,向上造斜時較難抬頭。這就要求司鉆在第一造斜段時熟悉地層特性, 掌握鉆進的扭矩和推力變化,隨時調(diào)整推進和旋轉(zhuǎn)的長度。(二 、擴孔回拖階段對鉆機的操作要求1、 預(yù)擴孔和回拖

23、階段要密切關(guān)注鉆機扭矩和拖力變化,反映出地層的變化,及 時調(diào)整鉆機旋轉(zhuǎn)速度和回拖速度, 使鉆機扭矩和拖力保持在一個相對較小和穩(wěn)定 的數(shù)值。并做好詳細記錄。2、 每根鉆桿推進或回擴前,司鉆應(yīng)先對泥漿泵操作手正確下達開泵指令,待泥 漿充分泵送到鉆頭或擴孔器后, 再進行操作, 如果泥漿泵送未到鉆頭或擴孔器就 進行操作,很容易造成泥漿噴射孔堵塞造成憋泵或卡鉆。3、 預(yù)擴孔速度不應(yīng)過快,應(yīng)使擴孔器充分的旋轉(zhuǎn)切削后再擴進,保證泥漿能夠 將切削下來的鉆屑攜帶到地面,正?；財U情況下每根鉆桿 8-15分鐘,具體情況 視拖力、扭矩以及擴孔級差確定。4、 回拖工作管時, 應(yīng)在保證鉆機能力在允許范圍內(nèi), 扭矩和拖力正

24、常的情況下, 保持勻速回拖,正?；赝纤俣?2-3m/min為宜,盡量避免回拖中停滯,以免發(fā)生 意外情況,給施工帶來不便。5、 回擴過程中若遇到扭矩拉力異常增大現(xiàn)象,應(yīng)立即停止擴進,檢查泥漿系統(tǒng) 是否正常, 泥漿泵是否憋壓, 洞口返漿情況是否正常等。 同時應(yīng)采取擴孔器回退 一定距離后大排量開泵的方式來降低扭矩。 若仍無法保持正常擴進則考慮將擴孔 器及時退出防止卡鉆發(fā)生。6、 上鉆桿扭矩和回擴時扭矩不得超過鉆機卸扣扭矩,否側(cè)鉆桿卸扣困難。若卸 扣困難則需及時查看夾持器牙板磨損情況, 確定是否需要更換, 或采用火烤加熱 的方式輔助卸扣。二、 泥漿泵(一 、泥漿泵操作注意事項1、 泥漿泵運轉(zhuǎn)前應(yīng)對每個

25、易損部件進行檢查更換,如缸套、活塞、反耳膠圈、 壓力表等, 檢查無誤后進行試運轉(zhuǎn), 觀察泥漿泵有無異?，F(xiàn)象, 然后待整個泥漿 系統(tǒng)管路連接好后再進行開鉆前的泵漿試運行。2、 泥漿泵操作手應(yīng)聽從司鉆指令及時進行開、停泵及調(diào)節(jié)泥漿排量的操作。3、 穿越過程中, 應(yīng)保證泥漿泵冷卻水箱內(nèi)水充足, 隨時檢查冷卻水管是否通暢。4、 每次擴孔完畢后,應(yīng)對泥漿泵缸套、活塞、反耳膠圈等易磨損部件進行檢查 和更換,回拖前應(yīng)對泥漿泵進行整體維護檢修,以保證回拖過程中正常泵送。 5、 冬季施工時,整個泥漿泵需同泥漿罐等放在保溫棚內(nèi),外部連接管線應(yīng)做好 保溫措施:管路用電加熱帶纏繞, 再用保溫棉被等保溫材料包裹, 使用

26、電加熱器 (帶繼電器進行加熱。(二 、導(dǎo)向孔鉆進過程中泥漿泵性能要求1、 鉆導(dǎo)向孔期間泥漿泵排量要根據(jù)采用的鉆具所形成的環(huán)形空間的大小和地 層來確定,普通地層使用 127鉆桿時泥漿泵排量通?？刂圃?300L/min 600L/min左右;特殊地層排量控制在 600L/min左右。地層過硬鉆進困難時應(yīng)再 加大泵排量。2、 鉆導(dǎo)向孔期間泥漿壓力較高,在鉆進地質(zhì)疏松的地層可能造成泥漿冒頂現(xiàn) 象,因此鉆進過程中應(yīng)控制泥漿排量,正常鉆進為宜,防止冒漿。3、 導(dǎo)向孔期間泥漿壓力通常可達到 7-8MPa 。(三 、擴孔過程中泥漿泵性能要求1、 擴孔過程中泥漿排量不夠,擴孔器噴射孔泥漿壓力小,切削時起到的沖刷

27、效 果就不好, 同時孔洞中泥漿的循環(huán)速度減慢, 泥沙攜帶不出去, 容易產(chǎn)生泥沙沉 積現(xiàn)象。2、 擴孔過程需要泥漿量較大, 排量通?？刂圃诓坏陀?600L/min, 隨著擴孔級別 的增加泥漿泵排量應(yīng)逐漸增大,保證鉆屑的懸浮和攜帶。3、 擴孔過程中泥漿壓力不會太大,通常在 4 5MPa 。(四 、回拖過程中泥漿泵性能要求1、 回 拖 過 程 中 要 保 證 泥 漿 泵 能 夠 正 常 連 續(xù) 作 業(yè) , 泥 漿 泵 排 量 應(yīng) 控 制 在 600ml/min左右,以加快孔內(nèi)泥漿循環(huán)速度,減小回拖阻力。三、 施工安全用電操作要求發(fā)電機組的選擇主要以滿足現(xiàn)場所有用電設(shè)備的需求為宜, 我公司現(xiàn)有發(fā)電機主

28、要包括:30KW , 50KW , 110KW , 200KW ,通常我公司 100噸鉆機進行施 工時選擇一臺 200KW 發(fā)電機,即可滿足施工供電需要, 35噸鉆機施工時選擇 50KW 或 30KW 發(fā)電機。(一 、電氣設(shè)備的設(shè)置應(yīng)符和下列要求1、 配電系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置室外總配電箱和分配電箱,實行分級配電。2、動力配電箱與照明配電箱宜分別設(shè)置,如合置在同一配電箱內(nèi),動力和照明 線路應(yīng)分路設(shè)置,照明線路接線宜接在動力開關(guān)的上側(cè)。3、 開關(guān)箱應(yīng)由末級分配電箱配電。開關(guān)箱應(yīng) “ 一機一閘一箱 ” ,每臺用電設(shè)備應(yīng) 有自己的開關(guān)箱,嚴(yán)禁用一個開關(guān)電器直接控制兩臺及以上的用電設(shè)備。 4、 總配電箱應(yīng)設(shè)在靠近

29、電源的地方,分配電箱應(yīng)裝設(shè)在用電設(shè)備或負荷相對集 中的地區(qū)。分配電箱與開關(guān)箱的距離不得超過 30米,開關(guān)箱與其控制的固定式 用電設(shè)備的水平距離不宜超過 3米。5、 配電箱、開關(guān)箱應(yīng)裝設(shè)在干燥、通風(fēng)及常溫場所。不得裝設(shè)在有嚴(yán)重損傷作 用的煙氣、蒸汽、液體及其它有害介質(zhì)中。也不得裝設(shè)在易受外來固體物撞擊、 強烈振動、 液體侵濺及熱源烘烤的場所。 配電箱、 開關(guān)箱周圍應(yīng)有足夠兩人同時 工作的空間,其周圍不得堆放任何有礙操作、維修的物品。6、 配電箱、 開關(guān)箱中導(dǎo)線的進線口和出線口應(yīng)設(shè)在箱體下底面, 嚴(yán)禁設(shè)在箱體 的上頂面、側(cè)面、后面或箱門處。(二 、電氣設(shè)備的操作與維修人員必須符合以下要求:1、 施

30、工現(xiàn)場內(nèi)臨時用電的施工和維修必須有經(jīng)過培訓(xùn)后取得上崗證書的專業(yè)電 工完成, 電工的等級應(yīng)同工程的難易程度和技術(shù)復(fù)雜性相適應(yīng), 初級電工不允許 進行中、高級電工的作業(yè)。2、 各類用電人員應(yīng)做到:1 掌握安全用電基本知識和所用設(shè)備的性能;2 使用設(shè)備前必須按規(guī)定穿戴和配備好相應(yīng)的勞動防護用品;并檢查電氣 裝置和保護設(shè)施是否完好。嚴(yán)禁設(shè)備帶 “ 病 ” 運轉(zhuǎn);3 停用的設(shè)備必須拉閘斷電,鎖好開關(guān)箱;4 負責(zé)保護所有設(shè)備的負荷線、保護零線和開關(guān)箱。發(fā)現(xiàn)問題及時報告解 決;5 搬遷或移動用電設(shè)備,必須經(jīng)電工切斷電源并作妥善處理后進行。四、 其它設(shè)備及機具穿越施工中使用的其它主要設(shè)備及機具見附表一, 設(shè)備

31、和機具的選擇因不同 地質(zhì)條件下的施工而不同,在下面施工工藝中具體介紹。第五章 施工工藝一、 穿越施工工藝流程 1、測量放線根據(jù)設(shè)計圖紙和現(xiàn)場實際情況放出管線中心線及入土點、出土點位置,在入 土點一端測量確定鉆機安裝位置, 標(biāo)出地錨箱、 泥漿池的占地邊界線。 在出土點 一端, 根據(jù)穿越中心軸線放出管線預(yù)制、 場地及泥漿池占地界線、 進出場地路線。 2、 穿越施工現(xiàn)場布置2.1根據(jù)穿越管徑穿越長度和穿越段出、入土地點的現(xiàn)場情況,確定入土點 和出土點,施工場地面積,一般入土點場地為 60³60m ,出土點場地為 40³40m 為宜(100t 鉆機 ,當(dāng)遇到雙穿以上施工時場地面積應(yīng)

32、適當(dāng)增大。對取水不方便 的穿越點在鉆機附近應(yīng)設(shè)臨時蓄水池或打降水井, 泥漿池也應(yīng)根據(jù)穿越地質(zhì)情況 和穿越長度、管徑及擴孔次數(shù)確定大小(通常為 10³10³2m ,以滿足返回泥漿 存儲和方便施工為宜。2.2入土點施工現(xiàn)場布置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況而定,本著盡量少占地的原則,如 附圖一。2.3穿越出、入土點的施工場區(qū)的道路應(yīng)確保暢通,能滿足大型施工車輛的 正常通行, 否則應(yīng)對施工便道進行整修。 施工便道的修筑可通過挖掘機平整、 鋪 設(shè)砂石和鋪設(shè)鋼板或管排等方法,做到三通一平。3、 設(shè)備安裝調(diào)試3.1將鉆機安裝在設(shè)計要求穿越的軸線上,鉆機導(dǎo)軌與水平面的夾角略大于 設(shè)計的入土角(一般比入土

33、角大 1° ,鉆機、地錨箱應(yīng)安裝牢固、平穩(wěn)且運轉(zhuǎn) 可靠,鉆機要根據(jù)預(yù)先計算出的拖拉力進行可靠固定。3.2地錨箱錨固:先將鉆機地錨箱埋設(shè)在地錨坑內(nèi), 然后在地錨箱四周打入 4根 273鋼管作為錨固樁,并用鋼板焊接在地錨箱上,錨固樁長度不小于 5米。 大型穿越工程施工時,需對鉆機前后兩端同時進行錨固,必要時采用混凝 土形式對地錨進行加固,以滿足回拖需求。3.3對施工所用鉆桿絲扣進行逐根檢查,碰傷嚴(yán)重者嚴(yán)禁使用,將合格鉆桿 擺放規(guī)整,并對鉆具進行檢查無損后安裝好。3.4對鉆機進行調(diào)試直至運轉(zhuǎn)正常,控向系統(tǒng)安裝調(diào)校可靠,并將現(xiàn)場軸線 上測定的方位角,出、入土點坐標(biāo)等參數(shù)整理,歸檔并存入計算機

34、,以備鉆進過 程中進行對比和調(diào)整及施工后復(fù)核。3.5泥漿系統(tǒng)連接應(yīng)能保證正常工作,系統(tǒng)所用泥漿罐容積和數(shù)量視具體的 穿越工程而定。3.6輔助設(shè)備安裝就緒,操作人員到位,進行聯(lián)合試運,直至正常。4、鉆導(dǎo)向孔4.1鉆導(dǎo)向孔是整個工程的關(guān)鍵,導(dǎo)向孔應(yīng)根據(jù)設(shè)計曲線及穿越曲率半徑進 行鉆進, 每根鉆桿的折角應(yīng)根據(jù)管徑大小確定, 邊鉆進邊測量, 在穿越曲線上每 隔 9.5m 左右設(shè)數(shù)據(jù)控制點,并作好記錄。鉆桿折角應(yīng)符合下表要求。 4.2在鉆進過程中根據(jù)控向系統(tǒng)顯示的數(shù)據(jù)隨時調(diào)整鉆頭的走向。4.3鉆孔施工同時采用人工磁場法對鉆頭進行跟蹤,確保曲線的規(guī)則和出土 點的精確度。4.3.1人工磁場法是在穿越中心線兩

35、側(cè)布設(shè)閉合導(dǎo)線圏,通電后形成外加磁 場, 用以對控向參數(shù)的復(fù)核。 人工磁場可不受任何外部磁場的干擾, 準(zhǔn)確反映鉆 頭所在的具體位置, 左右偏移量和鉆頭深度情況, 人工磁場測得的數(shù)據(jù)是探頭所 在位置的真實反映。 人工磁場的實際應(yīng)用能夠保證實際出土點在設(shè)計穿越規(guī)范的 范圍內(nèi),為管道的順利回拖打下了良好的基礎(chǔ)。 4.3.2人工磁場線圈的角點采用木樁固定, 保持四邊筆直減少測量誤差。 線圈 的寬度以 3倍的探頭深度為宜, 也可以取 3倍于設(shè)計曲線的最深值, 長度不易過 長, 以免造成電阻過大, 電流小而影響測量的真實度。 線圈所使用的的導(dǎo)線截面 積在 10mm 2以上為宜。 4.3.3在鉆頭進入人工磁

36、場后的下一根鉆桿鉆進完成時進行測量偏差。 測偏時 首先根據(jù)控向員的指令接通電源為線圈供電,供電設(shè)備選用現(xiàn)場的直流電焊機 (或兩塊電瓶串聯(lián) ,通直流電的電流以 7080A 為宜。測量完成后斷開電源, 重復(fù)測量 23次取平均值做為當(dāng)時的偏差量。進入磁場后每鉆進一根鉆桿測量 一次, 對比前后測量結(jié)果及時發(fā)現(xiàn)偏差和偏差趨勢, 如果不在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)需 及時糾偏或?qū)@進鉆桿抽回至滿足曲線要求處后重新鉆進調(diào)整。4.4導(dǎo)向孔鉆完成后實際出土點與設(shè)計出土點的誤差:縱向不大于穿越長度 的 1%,橫向不大于穿越長度的 0.5%,曲線偏移量小于 2m 。4.5為確保曲線規(guī)則和出土點精度,可采用有線與無線控向相結(jié)合的

37、方式進 行聯(lián)合控向,可適用于短距離、敷設(shè)深度較淺的穿越工程。出土點入土點5、預(yù)擴孔 預(yù)擴孔示意圖5.1最終擴孔直徑應(yīng)根據(jù)管徑、穿越長度、地質(zhì)條件、鉆機能力以及最后一 次擴孔扭矩來確定。一般情況下,最小擴孔直徑與穿越管徑的關(guān)系見表: 5.2擴孔宜采取分級、多次擴孔的方式進行。一般地層擴孔級差不大于 150mm 。5.3當(dāng)穿越管段直徑小于 325mm ,地層為粘土、亞粘土、粉土、粉砂層時, 可不進行預(yù)擴孔而直接連接擴孔器進行回拖,當(dāng)管徑大于 325mm ,且地質(zhì)為中 砂層時應(yīng)進行預(yù)擴孔。一般情況下管徑每增加 150mm 時應(yīng)增加一次預(yù)擴孔。管 徑與預(yù)擴孔次數(shù)及地質(zhì)情況變化對照表如下: 5.4擴孔時

38、鉆具組合順序為:鉆桿擴孔器鉆桿5.5擴孔器公母扣兩端應(yīng)加保護短接,防止擴孔器扣型損壞。5.6擴孔過程中,各工序緊密銜接,擴孔器進洞前,應(yīng)開泵檢查擴孔器水眼 有無堵塞,保證水眼泥漿壓力正常后再進行擴孔,以免水眼堵塞引起卡鉆。 6、清孔6.1清孔通常選用同級別的桶式擴孔器,清孔效果較好。6.2清孔的主要目的就是進一步將孔眼內(nèi)的泥沙、巖屑攜帶出來,減少鉆屑 的沉積而使孔清潔;清孔的另一個目的是在一定程度上修正孔眼。6.3清孔的次數(shù)通常根據(jù)泥漿循環(huán)時間、切削量等因素靈活把握,擴孔過程 中, 如果扭矩、 拉力較大, 可考慮進行清孔作業(yè); 清孔結(jié)束后, 再繼續(xù)進行擴孔。 回拖前應(yīng)進行清孔作業(yè)直至扭矩、壓力

39、穩(wěn)定正常。6.4巖石地層通常擴兩遍孔后至少清孔一次。7、 管線回拖管線回拖示意圖7.1回拖前,應(yīng)完成以下事項:a 連接前用泥漿沖洗鉆桿,以確保鉆桿內(nèi)無異物。b 連接后要進行試噴,確保擴孔器暢通無阻。c 旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)應(yīng)注滿油,旋轉(zhuǎn)應(yīng)良好,無卡阻現(xiàn)象。d 回拖前應(yīng)對鉆機、泥漿泵等設(shè)備進行保養(yǎng)和小修。e 回拖前應(yīng)對工作管線進行電火花檢漏,回拖過程中防腐人員發(fā)現(xiàn)有破損 現(xiàn)象及時進行補傷。7.2水平定向鉆機回拖宜采取發(fā)送溝注水浮管或發(fā)送道的方式,北方冬天也 可采用墊白菜的方式防止磨損防腐層。7.2.1采用發(fā)送溝的方式:1 在回拖前, 應(yīng)將穿越管段吊放至發(fā)送溝 (吊具用吊帶 。 發(fā)送溝應(yīng)根據(jù)地形、 出土角確

40、定開挖深度和寬度。一般情況下,發(fā)送溝的下底寬度宜比穿越管徑大 500mm 。2發(fā)送溝內(nèi)注水。一般情況,管溝內(nèi)最小注水深度宜超過穿越管徑的 1/3,能夠保證回拖管處于漂浮狀態(tài)。3宜采取措施,回拖入土處要修筑”貓背”,根據(jù)管線的自然彈性彎曲來 考慮,管道入土角與實際出土角一致,以免造成回拖受阻等情況。7.2.2采用發(fā)送道(托管架的方式:1根據(jù)穿越管段的長度、重量、管徑確定托管架的跨度和數(shù)目。2托管架的高度設(shè)計須滿足預(yù)制管段彎曲曲率的要求。3托管架的強度、剛度和穩(wěn)定性應(yīng)滿足設(shè)計要求。7.3回拖鉆具的連接順序:鉆機鉆桿擴孔器旋轉(zhuǎn)接頭 U 型環(huán)牽引頭管線 7.4回拖管線用擴孔器應(yīng)比管線直徑大 50100

41、mm ,一般選用桶式擴孔器。 7.5牽引頭一般制作成錐形,以減小回拖阻力,防止泥沙堆積,牽引頭材質(zhì)、 焊接方法應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,并且必須滿焊,如圖所示。7.6回拖穿越管段應(yīng)連續(xù)作業(yè),在鉆機扭矩和拉力允許的范圍內(nèi),鉆具和回 拖管線能夠承載的拉力情況下,以最大的回拖速度進行回拖。7.7巖石地層管線回拖可采用加配重的方法:回拖管段在孔中是漂浮狀態(tài)的,管道上部防腐層受鉆孔上壁損傷較大,因此 要增加管道重量。 在穿越管段整體預(yù)制完畢后, 在其中穿一根相應(yīng)的螺旋焊縫鋼 管或 PE 管(管徑通過計算確定,使回拖管線處于懸浮狀態(tài) ,鋼管中再注滿水。 這樣穿越管段的重力增加, 浮力相對減小, 使浮力略大于重

42、力, 工作管處于漂浮 狀態(tài)。為方便施工,在鋼管外部每隔 12米安放一組滑塊,穿越完畢再將此鋼管 全部取出。如下圖示:牽引頭 制作 二、鉆頭的選擇1、鉆導(dǎo)向孔鉆頭:根據(jù)不同地質(zhì)條件采用三牙輪鉆頭或牙板鉆頭,通常短 距離標(biāo)貫較低地層選用牙板鉆頭,長距離(800m 以上標(biāo)貫較高地層采用三牙 輪鉆頭,巖石地層采用泥漿馬達三牙輪鉆頭。1.1三牙輪鉆頭定向鉆施工中最常用的鉆頭是三牙輪鉆頭,又分為鑲齒三牙輪鉆頭和鋼齒(銑齒三牙輪鉆頭,如下圖示: 切削能力強, 因此鑲齒三牙輪鉆頭最適用于巖石地層穿越, 鋼齒三牙輪鉆頭適合 于除巖石之外的任何其他地層。鉆頭的規(guī)格要和選用的螺桿合理搭配。 1°45 16

43、5³7單彎螺桿配 91/2或 12鉆頭比較合適, 小一些的鉆頭形成的環(huán)形空間 小, 影響單彎螺桿的旋轉(zhuǎn); 大一些的鉆頭切削量自然增大, 螺桿的功率無法滿足。 目前鑲齒鉆頭的常見齒型有球形、尖卵形、偏頂勺形、勺形、圓錐形、楔形、錐 勺形、邊楔形等,楔形齒適用于軟至中硬地層;球形齒耐磨性最好,適用于硬至 極硬地層;尖卵形和圓錐形齒的錐形有長錐、短錐、雙錐、單錐等形狀,適用地 層廣,尤其適用于中硬地層;勺形齒適用于極軟至中軟地層。三牙輪鉆頭可以和單彎螺桿搭配使用,也可以和造斜短節(jié)搭配使用,選用造 斜短節(jié)的角度為 1°30 2°即可,依地層硬度而定。1.2牙板鉆頭對于標(biāo)貫

44、較低 (10以下 的地層, 使用牙輪鉆頭配合以單彎螺桿或造斜短節(jié)的造斜效果不滿足曲線要求, 通常會出現(xiàn)鉆進曲線 (鉆頭走向 難以控制的現(xiàn)象, 這情況下使用牙板鉆頭。牙板鉆頭的結(jié)構(gòu)如下圖所示: 牙板鉆頭只適合于軟地層,對于距離長、標(biāo)貫在 20以上的地層,建議使用 牙輪鉆頭。另外牙板鉆頭修孔、切屑能力差,調(diào)整方向敏感等缺點。1.3造斜工具 :造斜工具主要有造斜短節(jié)、單彎螺桿、牙板鉆頭。1.3.1造斜短接造斜短節(jié)一般為 1°30 2°(狗腿度 , 通常是和三牙輪鉆頭組合使用, 使 用過程中易受地層硬度限制, 造斜短節(jié)和三牙輪鉆頭組合使用時, 如遇較硬地層, 則推力大; 如地層較軟

45、, 則造斜效果不明顯。 造斜短節(jié)和牙板鉆頭組合使用時適 用于較軟地層。1.3.2單彎螺桿單彎螺桿既是造斜工具,也是鉆進動力工具。一般使用 1°45單彎螺桿, 國內(nèi)生產(chǎn)的 LZ 系列 165³7螺桿鉆具基本上能滿足各種施工需要, 對泥漿流量 的要求為 1628L/s,很容易實現(xiàn)。 小一點的螺桿功率小,影響進尺速度; 大一點 的螺桿雖然進尺速度快,但對泥漿排量要求很高。選用 3 4級螺桿即可,級數(shù) 高的雖然扭矩增大,但轉(zhuǎn)數(shù)低,影響進尺速度;級數(shù)低的雖然轉(zhuǎn)數(shù)高,但扭矩達 不到要求。 螺桿一般只和三牙輪鉆頭搭配使用, 主要適用于較硬地層, 巖石地層 只能用螺桿。 對于標(biāo)貫較低的松軟

46、地層, 由于螺桿的重量大而下沉, 使用螺桿很 難抬頭。1.3.3牙板鉆頭牙板鉆頭造斜效果最明顯,適用于極軟地層。三、 不同地層擴孔器的選擇1、擴孔器類型:擴孔器類型主要包括刮刀式、錐式、桶式和巖石擴孔器。 1.1刮刀式擴孔器(如圖一適合于粘土層,或與桶式擴孔器結(jié)合使用,另外, 在長距離沙層中不宜使用, 刀式擴孔器在遇到扭矩增大等緊急情況時回退難 度很大。1.2錐式擴孔器前面為錐形(如圖二 ,利于成孔和清孔,但后端為平面,遇 到緊急情況回退難度更大。1.3桶式(又稱雙錐桶式擴孔器(如圖三 ,適用于砂層擴孔,其特點是擴 孔成孔好、 孔眼清掃干凈、 擴孔受阻時容易回退, 其弊端是在高粘土地層容易發(fā)生

47、泥包。 單彎螺桿和造斜短接實物圖 圖(一 刮刀式擴孔器 圖(二錐式擴孔器 圖(三 雙錐桶式擴孔器 圖(四巖石擴孔器 1.5擴孔器噴射孔個數(shù)的確定:N=Q/ R 2²VQ :泥漿泵正常排量(m 3/min N :擴孔器噴射孔個數(shù)(個 R :噴射孔半徑 (mV :要求泥漿的噴射速度(m/min2、巖石地層的擴孔作業(yè) :2.1擴孔必須使用巖石擴孔器并選用可靈活調(diào)整級差的擴孔器,也就是說擴 孔器的一個本體通過安裝不同的牙輪可滿足不同尺寸的擴孔需求, 如圖 (四 示。2.2巖石地層擴孔級差不宜過大, 一般不要超過 6, 如果巖石硬度較高或鉆 機能力有限,可將級差降至 4或 2,隨著孔徑的增大級

48、差相應(yīng)降低。即便鉆 機能力允許也不要過度加大擴孔級差, 因為級差大勢必會造成扭力增大, 這涉及 鉆具的承受能力問題,造成鉆具卸扣困難。2.3如果擴孔直徑在 18以上擴孔器前端應(yīng)連接扶正器,扶正器的直徑比擴 孔器小 4 6。擴孔器與扶正器的連接如下圖所示: 扶正器實物圖第六章 泥漿配制工藝泥漿被視為定向鉆的“血液” ,是定向穿越中的關(guān)鍵控制因素,其主要作用 是懸浮和攜帶鉆屑凈化鉆孔、穩(wěn)定孔壁和降低扭矩和推拉力、冷卻鉆具。一、 常用泥漿處理劑簡介1、 常用處理劑主要有工業(yè)純堿、正電膠干粉、 CMC 、 CMS 、封堵劑、油基潤滑劑 等,其主要性能特點如下: 2、 處理劑的添加量一般控制在 0.1%

49、1%。二、 泥漿性能參數(shù)1、 密度由于泥漿的特性密度,鉆進中所需要的(超靜態(tài)流體壓力(稍超壓的地 下水可以作用于地下,支撐孔壁。由于切進的緣故,液體密度不斷在增加。因 此, 有必要不斷地用氣體比重計或泥漿天秤測量進入地下和回流的泥漿。 清潔的 水 /膨潤土基液的密度是在 1.05和 1.20g /cm3之間。2、 粘度粘度(單位:mpa*s可以理解為液體對流動的阻力。粘度存在著兩種值, 表觀粘度和塑性粘度。 滿足被鉆土質(zhì)要求的粘度可保證泥漿的液壓特性, 尤其是 被鉆固態(tài)物質(zhì)的運送和泵送能力。液體參數(shù)可以用構(gòu)成粘度的添加劑予以變更。 粘度的測量單位,多數(shù)情況下使用一升泥漿通過“馬氏漏斗” (馬氏

50、粘度的時 間來表示。如有必要,可用旋轉(zhuǎn)的“葉片粘度計”提供屈服點或塑性粘度(賓漢 模型的精確數(shù)值。從這些數(shù)值可推導(dǎo)出泥漿的液壓的和載荷承載能力。3、 PH 值PH值控制膨潤土的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)并確定它們的電化學(xué)載荷,這就決定了鉆 屑液體的有效性以及添加劑的有效性。 PH 值是評定泥漿化學(xué)反應(yīng)的重要參考值。膨潤土液體的 PH 值應(yīng)在 8.0和 10.0之間。4、 固相成份泥漿中所有不可溶解的組分都叫做固體。依據(jù)顆粒大小,可以分為膠質(zhì)、 淤泥和沙。測定是以 AP1篩子并用沙量杯進行的。固體成份(單位:容積 %用 以鑒定泥漿的攜帶能力,泵送能力,磨蝕能力,以及輸送容積,鉆孔的清潔度驗 證和泥漿再循環(huán)中使

51、用的分離設(shè)備(篩,旋風(fēng)分離器,離心機的有效性。 5、 循環(huán)容積循環(huán)容積(單位 L/min必須經(jīng)常監(jiān)測并記錄,尤其在早期探測鉆屑液體流 失或稀釋時必須如此。 根據(jù)它的差別可以探測到鉆孔塌方或土地變動的危險, 從 而可采取必要的措施。需要的流量決定于鉆屑的地質(zhì)條件和鉆孔液體的攜帶能 力。 總流體流量是根據(jù)鉆孔體積和流入土地的流體損失系數(shù)計算出來的。 該系數(shù) 一般依據(jù)土地資料在 1.05到 2.20之間。V B =·dA 2/4·L B ·f k式中: VB=鉆孔體積 , m3;dA=鉆孔最后直徑 , m;LB=鉆屑長度 , m;fk=液體損失系數(shù) ;6、 濾失量動濾失

52、:在泥漿循環(huán)的情況下,泥漿建立、增厚、直至平衡而濾失速度也 由開始較大逐漸減少至恒定形成泥餅;靜濾失:停止循環(huán)時,不存在泥漿液對泥餅的沖刷力,隨著濾失的進行, 泥餅逐漸加厚,濾失也逐漸減少。靜濾失的濾失量比動濾失小。濾失量適中,形成泥餅薄、致密、韌性好、摩阻小。可通過濾失量測定儀 測定,通常不超過 15ml/30min。7、 按工程特性(如堅硬巖石鉆屑或丘陵松散巖石鉆屑 ,也需測定鉆屑液體的 流動曲線(剪切應(yīng)變 /剪切梯度 ,膠凝強度或動態(tài)流體壓力。需用粘度計測量。 三、 配漿用水水是最重要的配漿材料之一, 配漿用水 PH 值應(yīng)控制在 8-10, 含鹽量不超過 10g/L,無固體雜質(zhì),通常用純

53、堿來凈化水質(zhì),降低水的硬度和調(diào)節(jié) PH 值,處理后更適合膨潤土水化分散。配漿用水盡量選用淡水,可取施工場地附近河流水,也可在施工場地內(nèi)打井 抽水。四、 泥漿配方1、 在穿越施工中,不同地質(zhì)條件下要求泥漿的性能指標(biāo)不同,通常通過改良泥 漿配方來改善泥漿的性能。可穿越地質(zhì)主要分為:粘土、亞粘土、粉砂細砂、中 砂、粗砂礫砂、巖石。2、 不同管徑的導(dǎo)向孔、擴孔回拖過程中所需泥漿性能也稍有不同。導(dǎo)向孔階段 泥漿粘度相對要低,隨著擴孔級別增加粘度應(yīng)依次增加 5-10s ,增加攜屑能力, 降低失水,回拖時粘度不應(yīng)太高需比最終擴孔級別時粘度低 5-10s 為宜。 3、 各種地層特點、穿越特點及對泥漿性能要求,

54、如下表: 4不同地層泥漿性能指標(biāo)參數(shù),如下表: 5 不同地層相應(yīng)泥漿配方 : 項數(shù)據(jù)參數(shù),返出泥漿的性能作出適當(dāng)調(diào)整。五、 泥漿配制工藝 1、 穿越工程由于泥漿用量大, 要求保證泥漿中鉆屑含量 (一般保持在 10%左右, 保證施工安全 ,在鉆機一側(cè)采用泥漿回收的方法重復(fù)利用泥漿來滿足大量泥漿 的需要和減少廢棄泥漿的污染。2、 從鉆導(dǎo)向孔、擴孔到回拖,有多個工序需耗用較多泥漿,如不回收將增加工 程成本,造成環(huán)境污染,所以安裝回收、處理泥漿系統(tǒng)減少泥漿總量是必要的, 出土點的泥漿通過鉆桿倒運到入土點進行處理再利用, 同時要及時清收和控制跑 冒的泥漿。泥漿處理系統(tǒng)3、 施工中要根據(jù)泥漿回返, 冒頂情

55、況和泵壓變化等分析, 判斷并采取對應(yīng)措施。 如嚴(yán)重冒頂可進行封堵處理, 當(dāng)鉆屑過多導(dǎo)致扭矩增大, 應(yīng)停止鉆進, 先進行循 環(huán),排砂或采取其它措施,待正常后再恢復(fù)鉆進。4、 當(dāng)需較長時間停鉆,應(yīng)及時替入新泥漿提高護孔能力,防止塌孔卡鉆;當(dāng)出 現(xiàn)鉆屑床時,在泥漿中加入 0.05 0.1%的泥漿結(jié)構(gòu)劑。堅持循環(huán)泥漿清掃孔眼。第七章 定向鉆穿越施工相關(guān)知識一、 司鉆相關(guān)知識1、 鉆機旋轉(zhuǎn)扭矩和拉力主要通過壓力表進行觀察, 司鉆要時刻注意扭矩和拉力 變化,并作好相關(guān)記錄。2、 扭矩壓力表表示類型主要包括四種:扭矩 (N·m ; MPa ; PSI (磅 /平方英寸 ; 巴 (bar;扭矩:物理

56、學(xué)中力矩的大小,力和力臂的乘積,單位 N·m 。1Kg·m=9.8N·m ;PSI (磅 /平方英寸 :歐美國家壓力表示單位;1Psi=6.895KPa=0.0703kg/cm2=0.0689bar=0.068大氣壓(ATM ; 1bar=0.1MPa=100KPa=1.0197Kg/cm2=14.696Psi;1bar1大氣壓(ATM ;例:我們所用 DD-220奧格鉆機壓力表單位為 PSI 。2000Psi=13.78MPa40000N.m =136bar2、 鉆機類型及能承受的最大扭矩拉力:3、 鉆桿標(biāo)準(zhǔn):水平定向鉆施工中使用的鉆桿主要決定于鉆機的類型、拉力和扭矩能力,鉆 桿標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下:鉆桿只能根據(jù) API 標(biāo)準(zhǔn)無縫軋制而成。鋼的級別在不同級別之間區(qū)分,常 用的在“ E 級” (屈服點 =515N/mm2