于晶晶 薛继旭 孙国强

国家管网集团北京管道石家庄输油气分公司 

 

摘要：新建管道定向钻施工穿越在役埋地管道时，如不采取严格的安防措施，会对在役管道安全带来影响。介绍了水平定向钻施工流程和交叉施工安防措施，为同类施工作业提供借鉴。

关键词：油气管道；在役管道；水平定向钻；交叉施工

 

油气管道建设在特定环境下采用水平定向钻穿越方式，具有对周围环境影响小、施工速度快、成本低等优点。但定向钻施工如管理不当，会对在役埋地油气管道安全运行带来威胁。近年来，在南方某地就发生一起天然气管道定向钻施工时钻破输油管道的事故。本文就新建管道定向钻施工流程要求和应采取的安防措施展开讨论。

1  施工流程和规范要求

1.1  施工流程

水平定向钻施工流程见图 1。

图 1 水平定向钻施工流程

1.2  管道穿越工程规范要求

根据GB 50423―2013《油气输送管道穿越工程设计规范》5.1.3规定：水平定向钻敷设穿越管段的入土角宜为6°～20°，出土角宜为4°～12°，应根据地质条件、穿越管径、穿越长度、管段埋深和弹性敷设条件确定。

根据SYT 6968―2013《油气输送管道工程水平定向钻穿越设计规范》5.0.4第6款规定：管道交叉或上下平行穿越时，垂直间距不宜小于6 m，故新建管道宜从现有管道下方穿过，净间距不小于6 m。

2  施工前管理

2.1  现场踏勘验证    

在役管道方、新建管道方、施工方及设计、监理等单位于施工前联合开展现场踏勘，实地开挖探坑确认在役管道（光缆）埋深，正确标记管道（光缆）位置，协商制定管道保护方案，签订安全保护协议。

2.2  施工区域管理

施工区域安装摄像监控设备（图 2）、采用硬隔离措施、安排临时看护人员值守，严禁在管道上方堆放管材，停放重型机械、大型设备等，现场设置警示牌，告知机械作业安全注意事项。

图 2 现场监控

3  安全控制措施

通过现场开挖验证，确定新建管道最小设计埋深，即在役管道埋深（距离管底埋深）+新建管道外径尺寸+6 m净间距，再确定定向钻穿越位置。

3.1  测量与计算

测量放线。严格按照设计交底控制基准桩点，采用经纬仪测量放线，并进行复测校验，避免测量失误。测定出入土点、出土点和管沟穿越中心线的具体位置并使三者成一条直线。通过测量放线标出控制点，测量放线的结果报监理审核通过后，方可进行施工。

计算曲线。将设计曲线通过计算进行分解，转化成穿越施工曲线，标识关键位置以便在施工过程中作为重点控制（图 3）。

3.2  开挖观察井

新建管道设计中心线方向、与在役油气管道中心线交叉前、后各10 m位置处开挖第一、第二观察井，用以验证定向钻在穿越在役油气管道前和穿越后10 m时的确切深度和位置走向，避免定向钻在导向时钻头钻到管体造成损伤甚至发生事故。观察井开挖深度不应小于在役管道管底1 m，平行管道方向长度至少5 m（图 4）。

图 4 开挖观察井与在役管道位置示意图

3.3  导向控制措施

导向施工是水平定向钻管理的最关键环节。导向孔的钻进分为三个阶段。①入土端倾斜段，在开钻前用接收机校准钻头的埋深、走向，之后每间隔约10 m测量一次钻进深度、走向，验证管沟穿越中心线成一条直线，确保沿设计走向钻进；②结合计算确定的工程穿越位置，在役管道要处于水平段，在钻头通过第一观察井（管道交叉前10 m位置）时，在坑底实际测量定向钻穿越深度、走向，测量深度大于5 m、左右偏移量不超过0.2 m，确保入土点、出土点和穿越点成一条直线。在满足上述要求后，按照当前深度、方向实施水平定向钻施工，每间隔2 m测量一次钻进深度、走向，直至穿越在役管道后10 m位置，待各项指标测量合格后准许继续钻入出土端倾斜段；③出土端倾斜段，同样每间隔10 m测量一次，确保沿设计曲线和走向钻进，待钻头出土后整个导向控制全部结束，准许进入下一步工序。

3.4  扩孔控制措施

扩孔器选择。前几级扩孔器级差可以大一点，最后两级扩孔器的级差要尽量小。

泥浆排量控制。每级扩孔都从出土端倾斜段开始，该倾斜段泥浆排量尽量大，以冲刷孔壁增大孔径，尽快置换孔内的泥浆，靠泥浆的携带力把孔内泥土带出，起到清孔作用。扩孔器穿越在役管道时，降低泥浆排量，减少地层压力。扩孔器到入土端倾斜段时，开始翻出泥浆，这时再增大泥浆排量，以排除孔内淤积泥土。通过泥浆排量控制达到控制泥浆压力的目的，泥浆在出土点与入土点两端流出。

3.5  回拖控制措施

管道回拖时，对孔内的泥浆造成挤压作用，给地层造成压力，因此回拖速度不要太快，确保管道匀速回拖。

3.6  其他措施

定向钻施工全程派专职人员现场巡查，一旦发现在役管道发生异常，应立即停止施工。待相关专家分析原因，提出应对措施，问题解决后再恢复施工。

管道穿越完毕后，在交叉点正上方埋设标志桩。整体工程施工完毕后，联合各方验收，收集资料存档。

 

作者简介：于晶晶，1985年生，毕业于西南石油大学，本科，工程师，主要从事管道管理工作。联系方式：17732302430，345948429@qq.com。