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(diǎn) 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(yàn)收規(guī)范 管道穿跨越工程 SY 4207-2007 GB 50424-2007驗(yàn)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(jī)施工的地質(zhì)條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出 土點(diǎn)或入土點(diǎn)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(jìn)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?？辈旆椒ê涂辈旃ぷ鞑贾?。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(qiáng)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(bǔ)堪申請報告。地質(zhì)報告應(yīng)附下列圖表 :勘探點(diǎn)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(diǎn)位置應(yīng)按下列公式計算 :見第七章相關(guān)計算1.8鉆機(jī)拖拉力的計算和鉆機(jī)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(kuò)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(kuò)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(diǎn)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(yàn)及補(bǔ)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(kuò)孔前完成。1.13鉆機(jī)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(jìn)場就位。鉆機(jī)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(diǎn)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(jìn)行整體試運(yùn)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(jī)場地應(yīng)符合下列規(guī)定 :小型水平定向鉆機(jī)的安裝場地可為 40m ³40m, 大型水平定向鉆機(jī)的安裝場地 一般約為 60m ³60m 。 安裝場地應(yīng)根據(jù)鉆機(jī)及附屬設(shè)備的要求 , 結(jié)合現(xiàn)場條件進(jìn)行 布置。鉆機(jī)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(diǎn)附近 , 在出土點(diǎn)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(diǎn)出土點(diǎn)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(yàn)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(diǎn)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(diǎn)、出土點(diǎn)。2.3根據(jù)穿越入土點(diǎn)、出土點(diǎn)及穿越中心線 , 確定鉆機(jī)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(jìn)。每鉆進(jìn)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(shí)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(kuò)孔應(yīng)符合下列規(guī)定 :最終擴(kuò)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(jī)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(jī)能力允許的情況下 , 可直徑擴(kuò)孔回拖。擴(kuò)孔宜采取分級、多次擴(kuò)孔的方式進(jìn)行。擴(kuò)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(jìn)行 擴(kuò)孔 ; 擴(kuò)孔結(jié)束后 , 如發(fā)現(xiàn)扭矩、拉力仍較大 , 可再進(jìn)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(jìn)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(jī)、泥漿泵等設(shè)備進(jìn)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(shí)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(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性應(yīng)滿足設(shè)計要求。回拖鉆具連接的順序宜為 :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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(yàn)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(yàn)批的劃分 :表 1 穿越單位、分部、分項工程與檢驗(yàn)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(jìn)2.1.

13、1.1一般項目a. 根據(jù)施工圖要求的入土點(diǎn)和出土點(diǎn)坐標(biāo)放出管道中心軸線 , 并確定鉆機(jī)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(jìn)施工時應(yīng)做好泥漿回收 , 防止污染環(huán)境。d. 施工鉆進(jìn)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(jìn)行清掃 , 不應(yīng)有雜物 , 鉆桿質(zhì)量應(yīng)滿足鉆進(jìn)要求。 2.1.1.2主控項目a. 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)曲線的曲率半徑應(yīng)符合設(shè)計要求。檢驗(yàn)數(shù)量 :全部檢查。檢驗(yàn)方法 :檢查施工記錄。b. 入土點(diǎn)坐標(biāo)符合設(shè)計要求檢驗(yàn)數(shù)量 :入土點(diǎn)。檢驗(yàn)方法 :儀器測量。c. 導(dǎo)向孔曲線允許偏

14、差及其檢驗(yàn)數(shù)量、檢驗(yàn)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(yàn)數(shù)量、檢驗(yàn)方法 2.1.1.3質(zhì)量驗(yàn)收記錄導(dǎo)向孔鉆進(jìn)檢驗(yàn)批質(zhì)量驗(yàn)收記錄應(yīng)符合表 A.13(見第九章 2.1.2導(dǎo)向孔擴(kuò)孔2.1.2.1一般規(guī)定a. 擴(kuò)孔應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件與管徑大小分次逐步擴(kuò)大。b. 擴(kuò)孔時應(yīng)注意兩端的石頭和雜物等不要進(jìn)入導(dǎo)向孔中。2.1.2.2主控項目擴(kuò)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(kuò)孔直徑宜比管徑大 100mm; 穿越管段大于 219mm 且小于 610mm 時 , 最小 擴(kuò)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(kuò)孔直徑宜 比管徑大 300mm 。檢查數(shù)量 :全部檢查。檢驗(yàn)方法 :檢查施工記錄。2.1.2.3質(zhì)量驗(yàn)收記錄導(dǎo)向孔擴(kuò)孔檢驗(yàn)批質(zhì)量驗(yàn)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(shí)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(kuò)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(jìn)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(diǎn)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(bǔ)口進(jìn)行檢查。檢驗(yàn)數(shù)量 :全部檢查。檢驗(yàn)方法 :檢查電火花檢漏記錄。2.1.3.3質(zhì)量驗(yàn)收記錄管道回拖檢驗(yàn)批質(zhì)量驗(yàn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)通過鉆桿推動鉆頭沿預(yù)定的軌跡前進(jìn), 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(jìn)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(jìn)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(jìn)行分析判斷; 有線式控向方式由控向員根據(jù)計算機(jī)提供的鉆頭在孔內(nèi)的位置參

18、數(shù)實(shí)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(diǎn)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(yùn)行留下的隱患。 2、 節(jié)省工程投資,施工人員少:實(shí)現(xiàn)了完全的非開挖施工,節(jié)省大量的人力和 挖溝費(fèi)用且不影響交通及航運(yùn)。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(shí)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(jī)動性強(qiáng):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(jì)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(jìn)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(jìn)行,穿越管道段的最低點(diǎn) 覆土厚度一般在 6m-30m 之間,具體深度要根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計確定。3、 適合水平定向鉆機(jī)施工的地質(zhì)條件為巖石、砂土、粉土、粘性土。對僅在出 土點(diǎn)或入土點(diǎn)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(jìn)行水平定向鉆穿越施工。4、 穿越點(diǎn)具備鉆機(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(jī)、泥漿泵、發(fā)電機(jī)組、配漿系統(tǒng) 等。一、 鉆機(jī)(一 、導(dǎo)向孔階段對鉆機(jī)的操作要求1、 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)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(shí),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(jìn)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(jī)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(jìn)的扭矩和推力變化,隨時調(diào)整推進(jìn)和旋轉(zhuǎn)的長度。(二 、擴(kuò)孔回拖階段對鉆機(jī)的操作要求1、 預(yù)擴(kuò)孔和回拖

23、階段要密切關(guān)注鉆機(jī)扭矩和拖力變化,反映出地層的變化,及 時調(diào)整鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)速度和回拖速度, 使鉆機(jī)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(xì)記錄。2、 每根鉆桿推進(jìn)或回擴(kuò)前,司鉆應(yīng)先對泥漿泵操作手正確下達(dá)開泵指令,待泥 漿充分泵送到鉆頭或擴(kuò)孔器后, 再進(jìn)行操作, 如果泥漿泵送未到鉆頭或擴(kuò)孔器就 進(jìn)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(kuò)孔速度不應(yīng)過快,應(yīng)使擴(kuò)孔器充分的旋轉(zhuǎn)切削后再擴(kuò)進(jìn),保證泥漿能夠 將切削下來的鉆屑攜帶到地面,正?；財U(kuò)情況下每根鉆桿 8-15分鐘,具體情況 視拖力、扭矩以及擴(kuò)孔級差確定。4、 回拖工作管時, 應(yīng)在保證鉆機(jī)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(kuò)過程中若遇到扭矩拉力異常增大現(xiàn)象,應(yīng)立即停止擴(kuò)進(jìn),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(kuò)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(kuò)進(jìn)則考慮將擴(kuò)孔 器及時退出防止卡鉆發(fā)生。6、 上鉆桿扭矩和回擴(kuò)時扭矩不得超過鉆機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)前應(yīng)對每個

25、易損部件進(jìn)行檢查更換,如缸套、活塞、反耳膠圈、 壓力表等, 檢查無誤后進(jìn)行試運(yùn)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(jìn)行開鉆前的泵漿試運(yùn)行。2、 泥漿泵操作手應(yīng)聽從司鉆指令及時進(jìn)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(kuò)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(jìn)行檢查 和更換,回拖前應(yīng)對泥漿泵進(jìn)行整體維護(hù)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(jìn)行加熱。(二 、導(dǎo)向孔鉆進(jìn)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常控制在 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(jìn)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(jìn)地質(zhì)疏松的地層可能造成泥漿冒頂現(xiàn) 象,因此鉆進(jìn)過程中應(yīng)控制泥漿排量,正常鉆進(jìn)為宜,防止冒漿。3、 導(dǎo)向孔期間泥漿壓力通?？蛇_(dá)到 7-8MPa 。(三 、擴(kuò)孔過程中泥漿泵性能要求1、 擴(kuò)孔過程中泥漿排量不夠,擴(kuò)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(kuò)孔過程需要泥漿量較大, 排量通常控制在不低于 600L/min, 隨著擴(kuò)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(kuò)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(jī)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(jī)主

28、要包括:30KW , 50KW , 110KW , 200KW ,通常我公司 100噸鉆機(jī)進(jìn)行施 工時選擇一臺 200KW 發(fā)電機(jī),即可滿足施工供電需要, 35噸鉆機(jī)施工時選擇 50KW 或 30KW 發(fā)電機(jī)。(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(shí)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(jī)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(fù)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?fù)p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(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(hù)用品;并檢查電氣 裝置和保護(hù)設(shè)施是否完好。嚴(yán)禁設(shè)備帶 “ 病 ” 運(yùn)轉(zhuǎn);3 停用的設(shè)備必須拉閘斷電,鎖好開關(guān)箱;4 負(fù)責(zé)保護(hù)所有設(shè)備的負(fù)荷線、保護(hù)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(jìn)行。四、 其它設(shè)備及機(jī)具穿越施工中使用的其它主要設(shè)備及機(jī)具見附表一, 設(shè)備

31、和機(jī)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(shí)際情況放出管線中心線及入土點(diǎn)、出土點(diǎn)位置,在入 土點(diǎn)一端測量確定鉆機(jī)安裝位置, 標(biāo)出地錨箱、 泥漿池的占地邊界線。 在出土點(diǎn) 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(jìn)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(diǎn)的現(xiàn)場情況,確定入土點(diǎn) 和出土點(diǎn),施工場地面積,一般入土點(diǎn)場地為 60³60m ,出土點(diǎn)場地為 40³40m 為宜(100t 鉆機(jī) ,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(diǎn)在鉆機(jī)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(kuò)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(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行整修。 施工便道的修筑可通過挖掘機(jī)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(jī)安裝在設(shè)計要求穿越的軸線上,鉆機(jī)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(jī)、地錨箱應(yīng)安裝牢固、平穩(wěn)且運(yùn)轉(zhuǎn) 可靠,鉆機(jī)要根據(jù)預(yù)先計算出的拖拉力進(jìn)行可靠固定。3.2地錨箱錨固:先將鉆機(jī)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(jī)前后兩端同時進(jìn)行錨固,必要時采用混凝 土形式對地錨進(jìn)行加固,以滿足回拖需求。3.3對施工所用鉆桿絲扣進(jìn)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(jìn)行檢查無損后安裝好。3.4對鉆機(jī)進(jìn)行調(diào)試直至運(yùn)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(diǎn)坐標(biāo)等參數(shù)整理,歸檔并存入計算機(jī)

34、,以備鉆進(jìn)過 程中進(jìn)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(jìn)行聯(lián)合試運(yùn),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(jìn) 行鉆進(jìn), 每根鉆桿的折角應(yīng)根據(jù)管徑大小確定, 邊鉆進(jìn)邊測量, 在穿越曲線上每 隔 9.5m 左右設(shè)數(shù)據(jù)控制點(diǎn),并作好記錄。鉆桿折角應(yīng)符合下表要求。 4.2在鉆進(jìn)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(jìn)行跟蹤,確保曲線的規(guī)則和出土 點(diǎn)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(shí)反映。 人工磁場的實(shí)際應(yīng)用能夠保證實(shí)際出土點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(jìn)入人工磁

36、場后的下一根鉆桿鉆進(jìn)完成時進(jìn)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(jī) (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(jìn)入磁場后每鉆進(jìn)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(jìn)鉆桿抽回至滿足曲線要求處后重新鉆進(jìn)調(diào)整。4.4導(dǎo)向孔鉆完成后實(shí)際出土點(diǎn)與設(shè)計出土點(diǎn)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(diǎn)精度,可采用有線與無線控向相結(jié)合的

37、方式進(jìn) 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(diǎn)入土點(diǎn)5、預(yù)擴(kuò)孔 預(yù)擴(kuò)孔示意圖5.1最終擴(kuò)孔直徑應(yīng)根據(jù)管徑、穿越長度、地質(zhì)條件、鉆機(jī)能力以及最后一 次擴(kuò)孔扭矩來確定。一般情況下,最小擴(kuò)孔直徑與穿越管徑的關(guān)系見表: 5.2擴(kuò)孔宜采取分級、多次擴(kuò)孔的方式進(jìn)行。一般地層擴(kuò)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(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔而直接連接擴(kuò)孔器進(jìn)行回拖,當(dāng)管徑大于 325mm ,且地質(zhì)為中 砂層時應(yīng)進(jìn)行預(yù)擴(kuò)孔。一般情況下管徑每增加 150mm 時應(yīng)增加一次預(yù)擴(kuò)孔。管 徑與預(yù)擴(kuò)孔次數(shù)及地質(zhì)情況變化對照表如下: 5.4擴(kuò)孔時

38、鉆具組合順序?yàn)?鉆桿擴(kuò)孔器鉆桿5.5擴(kuò)孔器公母扣兩端應(yīng)加保護(hù)短接,防止擴(kuò)孔器扣型損壞。5.6擴(kuò)孔過程中,各工序緊密銜接,擴(kuò)孔器進(jìn)洞前,應(yīng)開泵檢查擴(kuò)孔器水眼 有無堵塞,保證水眼泥漿壓力正常后再進(jìn)行擴(kuò)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(kuò)孔器,清孔效果較好。6.2清孔的主要目的就是進(jìn)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(kuò)孔過程 中, 如果扭矩、 拉力較大, 可考慮進(jìn)行清孔作業(yè); 清孔結(jié)束后, 再繼續(xù)進(jìn)行擴(kuò)孔。 回拖前應(yīng)進(jìn)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(kuò)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(jìn)行試噴,確保擴(kuò)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(jī)、泥漿泵等設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和小修。e 回拖前應(yīng)對工作管線進(jìn)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(jìn)行補(bǔ)傷。7.2水平定向鉆機(jī)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(shí)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(qiáng)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(jī)鉆桿擴(kuò)孔器旋轉(zhuǎn)接頭 U 型環(huán)牽引頭管線 7.4回拖管線用擴(kuò)孔器應(yīng)比管線直徑大 50100

41、mm ,一般選用桶式擴(kuò)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(jī)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(jìn)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(dá)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(qiáng), 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(jìn)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(diǎn)。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(jìn)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(shí)現(xiàn)。 小一點(diǎn)的螺桿功率小,影響進(jìn)尺速度; 大一點(diǎn) 的螺桿雖然進(jìn)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(jìn)尺速度;級數(shù)低的雖然轉(zhuǎn)數(shù)高,但扭矩達(dá) 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(kuò)孔器的選擇1、擴(kuò)孔器類型:擴(kuò)孔器類型主要包括刮刀式、錐式、桶式和巖石擴(kuò)孔器。 1.1刮刀式擴(kuò)孔器(如圖一適合于粘土層,或與桶式擴(kuò)孔器結(jié)合使用,另外, 在長距離沙層中不宜使用, 刀式擴(kuò)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(kuò)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(kuò)孔器(如圖三 ,適用于砂層擴(kuò)孔,其特點(diǎn)是擴(kuò) 孔成孔好、 孔眼清掃干凈、 擴(kuò)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(shí)物圖 圖(一 刮刀式擴(kuò)孔器 圖(二錐式擴(kuò)孔器 圖(三 雙錐桶式擴(kuò)孔器 圖(四巖石擴(kuò)孔器 1.5擴(kuò)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(kuò)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(kuò)孔作業(yè) :2.1擴(kuò)孔必須使用巖石擴(kuò)孔器并選用可靈活調(diào)整級差的擴(kuò)孔器,也就是說擴(kuò) 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(kuò)孔需求, 如圖 (四 示。2.2巖石地層擴(kuò)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(jī)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(jī)能力允許也不要過度加大擴(kuò)孔級差, 因?yàn)榧壊畲髣荼貢斐膳ちυ龃? 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(kuò)孔直徑在 18以上擴(kuò)孔器前端應(yīng)連接扶正器,扶正器的直徑比擴(kuò) 孔器小 4 6。擴(kuò)孔器與扶正器的連接如下圖所示: 扶正器實(shí)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yùn)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(diǎn)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(jìn)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(yàn) 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(jī)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(jìn)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?？赏ㄟ^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(qiáng)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(xì)砂、中 砂、粗砂礫砂、巖石。2、 不同管徑的導(dǎo)向孔、擴(kuò)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(kuò)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(kuò)孔級別時粘度低 5-10s 為宜。 3、 各種地層特點(diǎn)、穿越特點(diǎn)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(jī)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(kuò)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(diǎn)的泥漿通過鉆桿倒運(yùn)到入土點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行封堵處理, 當(dāng)鉆屑過多導(dǎo)致扭矩增大, 應(yīng)停止鉆進(jìn), 先進(jìn)行循 環(huán),排砂或采取其它措施,待正常后再恢復(fù)鉆進(jìn)。4、 當(dāng)需較長時間停鉆,應(yīng)及時替入新泥漿提高護(hù)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(jī)旋轉(zhuǎn)扭矩和拉力主要通過壓力表進(jìn)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(jī)壓力表單位為 PSI 。2000Psi=13.78MPa40000N.m =136bar2、 鉆機(jī)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(jī)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(diǎn) =515N/mm2