徐澎铮

国家管网集团华东分公司

 

摘  要：甬台温成品油长输管道温州段由于沿海淤泥地质条件开挖敷设困难，采取非开挖定向钻形式穿越。如何对此类深埋管道进行精确探测及验证是工作难点。结合实际案例，详细介绍了磁梯度探测方法、管道可视化视频验证以及探测孔钻孔过程对管道本体及防腐层的影响，为同类探测工程提供技术参考。

关键词：深埋管道；磁梯度探测；可视化验证；探测孔；验证孔

 

 

甬台温成品油长输管道出于安全和长远规划考虑，管道所经路由多数选择在偏远区域，根据沿海淤泥层地质条件，采取定向钻拖拉管形式深埋管道，在节省大量投资的同时, 也保证了施工工期。

随着经济发展，管道敷设的沿海区域第三方施工作业活动日益剧增。为有效保障管道安全运营和地方工程建设需求，需要对管段的位置及深度进行探测。笔者以深埋管道精确探测为切入点，对采取磁梯度技术的管道探测、管道可视化视频验证及探测孔钻探过程对管道本体及防腐层的影响等进行了相关研究。

1 磁梯度探测方法

1.1 磁梯度测量原理

磁梯度测量（又称磁三分量测量）以地下各种介质具有不同的磁性差异为物理基础，采用专用仪器设备测定地面以下（钻孔周边一定范围）一定深度内磁场强度变化情况，获得磁三分量曲线，经过对实测数据和曲线进行分析研究，得出深埋金属管道在垂直剖面上的△Z 梯度值变化曲线（图 1）。从图中可以看出，在靠近深埋金属管道的钻孔内， Za 梯度值随深度变化很明显，在接近深埋金属管道位置时，△Z 梯度值变化非常剧烈，梯度值曲线呈“S”形。在稍微远离深埋金属管道位置后，△Z梯度值的变化幅度相应减小，当探测钻孔与金属管道的水平距离大于1.0 m时，梯度值几乎不变化。一般来说，当△Z为“S”型曲线，金属管道的中心位置位于△Z梯度值的最大值与最小值之间；当△Z 为“C”型曲线，△Z 曲线的极小值位置判断为金属管道的中心位置。在实际工程中，已成孔的探测孔将磁梯度仪下放到钻孔内，自下而上探测金属管道在钻孔深度内的△Z 梯度值，并将数据绘制成曲线，根据△Z 梯度值曲线变化来判定深埋管线的平面位置和埋深。

1.2 探测孔成孔

对所需探测深埋管道进行现场踏勘，使用电磁感 应法（DM 管道检测仪）初步探明深埋管道大致位置及深度。在距离深埋管道中心一侧3 m到1 m处选取多个点位，由远及近进行探测孔钻孔施工，设计孔深取电磁感应法初步测量深度的2倍（图 2）。

先在远端探测孔使用磁梯度方法测量，在获取管道埋深及位置的磁感应测量数据后，结合电磁感应法初探数据，调整其余开孔点位，逐渐靠近管道进行钻孔探测，直至最终获得深埋管道埋深及位置。之后对探测结果进行测斜操作，取得钻孔斜率，以斜率参数纠正测量数据偏差，从而确定管道真实位置。

2 探测结果验证

考虑到磁梯度方法为间接测量手段，地底复杂状态及地下其他金属物质对探测造成干扰，可能导致数据偏差，需要对探测结果进行验证。

2.1 可视化验证

2.1.1 验证方法

首先结合管道埋深及位置，在被测管道正上方钻孔，直至验证孔与深埋管道触碰。其次，利用高压水管对验证孔冲水清洗，冲洗和置换孔内残留泥浆，确保孔内水质清晰。最后用水下高清摄像头对目标深埋管道进行可视化验证（图 3），实现“见管”，进一步确定管道位置。

2.1.2 存在问题

可视化视频显示的深埋管道，不排除是其他地下深埋管道的可能性。

2.1.3 解决方法

（1）探测前期对周边管道进行完整调查，如果有其他深埋管线需提前从其业主获取其位置及埋深，调整施工作业点，确保在精探作业范围内只存目标深埋管道。

（2）多方数据验证，对比磁梯度检测结果与目标管道原施工竣工图、管道内检测等原始数据，确保与验证孔触碰管道为目标管道。

（3）今后长输深埋管道建设期间，建议对管道防腐层进行着色处理，通过颜色区分不同类型管道，后期通过可视化验证能准确判断深埋管道类别。

2.1.4 验证结果

目前，甬台温沿海成品油长输管道温州段共探测验证24条定向钻深埋管道，由于温州段管道敷设路由只与浙江浙能天然气管道并行，地下管道周边环境清楚，无其他深埋管道干扰，管道可视化验证成功率达100%。

2.2 其他验证方法

采用分子共振法、地质雷达法、地震映像法、超声波探测法等均可以对深埋管道探测数据进行验证，应结合不同施工点的特性，采用合适的验证方式。

3 成孔过程对管道本体及防腐层的影响

由于磁梯度探测孔和可视化验证孔成孔作业可能损伤管道本体及防腐层，笔者分别用金刚钻头、复合金刚钻头、塑料钻头，以机械及人工两种不同钻孔形式，研究各类钻头对管道本体及防腐层的影响。

3.1 金刚钻头机械钻孔

金刚钻头、 XY-1 型钻机在管道上方分别以自重（60～70 kg）和液压（3 t）两种形式钻孔。试验结果：

（1）自重时，试验30 s后对管道防腐层有损伤。

（2）液压时，试验90 s后对管道防腐层及环氧粉末层造成损坏，肉眼可见管道本体（图 4）。

3.2 复合金刚钻头机械钻孔

复合金刚钻头、 XY-1 型钻机在管道上方以自重（60～70 kg）钻孔。试验结果：

自重情况下，试验7 s后即损坏管道防腐层， 30 s 后肉眼可见管道本体，且对管体造成损伤（图 5）。

3.3 塑料钻头机械钻孔

塑 料 钻 头 、 X Y- 1 型 钻 机 在 管 道 上 方 以 自 重（60～70 kg）和液压（3 t）两种形式钻孔。试验结果：

（1）自重时，试验30 s后对管道防腐层有损伤。

（2）液压时，试验30 s后对管道防腐层造成损坏，未见环氧粉末层（图 6）。

3.4 塑料钻头人工钻孔

使用塑料钻头人工手持电机在管道上方钻孔。试验结果：

管道防腐层略有损伤，但在可控范围内，如图 7中4、 5两处所示。

通过试验发现，仅使用塑料钻头人工钻孔过程，即使钻头触及管道本体，对管道防腐层的影响在可控范围内。因此，探测孔、验证孔钻孔初始可以采用金属钻头进行地表破孔，在接触原状土层后立即停止，更换为塑料钻头人工钻孔，才能保障深埋管道安全。

4 小结

采用磁梯度技术、可视化验证方法是目前深埋管道探测主要且有效的方式。两者有效结合，解决了部分区域深埋管线精准探测难题，具有一定的参考价值。

精确探测过程避免对管道本体损伤的关键是选择合适的钻头类型和钻孔施工方式。

 

作者简介：徐澎铮， 1989年生，2012年7月毕业于浙江海洋学院东海科技学院油气储运工程专业，本科学历，助理工程师。现从事甬台温成品油管道外管道管理工作。联系方式：18267550537， a790150659@qq.com。