油气管道定向钻穿越勘察设计及主要施工技术

自上个世纪八十年代初, 我国引入了第一台RBS型钻机, 从此在我国实现了油气管道的定向钻穿越。目前, 定向钻穿越技术已经在我国的西气东输多线管道建设中得到了成功运用, 发挥出了很大的作用和价值, 同时其技术也愈来愈成熟。但与此同时, 该技术在应用中也出现了越来越多的新问题。尤其是在油气管道定向钻穿越的勘察设计中, 存在的问题较多, 极大地影响到了实际施工质量。只有及时找出问题, 总结经验教训, 采取有效对策, 才能够更好地运用该技术服务于油气管道建设。

1 油气管道定向钻穿越的勘察问题及对策

1.1 油气管道定向钻穿越的勘察问题

近年来, 随着我国西气东输多线工程建设中对定向钻穿越技术的成功应用, 发现的问题也越来越多, 尤其是在前期勘察中的问题非常普遍。最大的问题在于地质勘察资料与实际施工中所遇到的情况不符或存在较大偏差, 从而导致施工困难。通过对比分析原勘察资料和施工实际情况及后来补充勘察的资料发现, 其主要存在的问题为: (1) 原勘察资料中未查清卵石层的厚度、分布及粒径大小等信息:这主要是由于河床及两岸堆积物历经无数冲淤后变化较大, 单纯依靠钻探很难探测准确所导致的; (2) 原勘察资料中未查清基岩裂隙的分布情况:这主要是因为地段覆盖层厚度较大, 较难直观观察确定, 只能利用钻探等手段来判断, 而这些手段又与操作技术水平及判定者专业水平有关, 故容易出现误差; (3) 原勘察资料中未查清岩体强度及其差异性变化规律:这主要是由于岩体因成岩过程的特点及差异风化作用而强度变化较大, 而取样时又难以取到代表性岩样所导致的。

1.2 油气管道定向钻穿越勘察问题的对策

为解决在油气管道定向钻穿越勘察中遇到的问题, 需采取以下对策: (1) 综合应用钻探、工程地质测绘、工程物探相结合等方法进行地质勘探, 尽可能地查清地层情况, 提供准确资料, 减少数据误差; (2) 充分了解河床岸坡情况, 收集地质及河流水文资料、历史变迁资料等, 细致调查已有的上下游水利工程情况; (3) 灵活布置勘察工作量, 以因地制宜为原则, 依照实际情况合理调整钻孔间距; (4) 若地质条件较为复杂, 需要适当缩小探孔间距、增加探孔数量, 并辅以地质雷达、地震勘探等高新技术手段进行勘察, 以及重点查明区域深度上下的地层情况; (5) 取样要具有代表性, 并适当增加岩样及土样的取样数量; (6) 钻探后必须以压力注浆封堵勘探孔, 避免施工中发生探孔冒浆现象。

2 油气管道定向钻穿越的设计问题及对策

2.1 油气管道定向钻穿越的设计问题

在油气管道定向钻穿越的设计中, 主要遇到的问题有: (1) 穿越位置及断面选择问题:由于穿越位置的断面通常两侧地形存在较大起伏, 因而导致两岸出、入土端与江底水平段存在较大的高差, 容易因泥浆压力不均而引发冒浆等状况; (2) 穿越层位选择问题:在油气管道定向钻穿越的设计中, 经常出现地层选择不合理的情况, 例如未充分考虑避让粗砂、流沙、砂卵石层、变异系数过大及软硬不均的岩石段等不良地层, 这极大地增加了定向钻施工穿越的施工难度, 甚至导致施工失败。

2.2 油气管道定向钻穿越设计问题的对策

为解决在油气管道定向钻穿越设计中遇到的问题, 需采取以下对策: (1) 应尽量选择那些两岸地形起伏较小的位置来设计路线, 若实在两岸高差较大, 则应采取有效的措施保证实际施工时的成孔质量, 防止冒浆现象的发生; (2) 若遇到不良地层之时, 应先该根据现场勘探结果对地层情况进行初步分析, 并结合地质构造情况, 在设计时尽可能地避开那些深大断裂的河段和急弯, 必要时可合理选择钻进设计曲线; (3) 如果遇到卵石、流沙等情况, 需先采用开挖换填法、下套管法、注浆固化法等方法对其进行有效处理。

3 油气管道定向钻穿越的主要施工技术

目前我国的油气管道定向钻穿越施工主要分为三个步骤: (1) 钻导向孔:该步骤关系着整个定向钻穿越施工的成功与否, 是非常重要的一个步骤, 在导向孔钻进过程中需随时通过控向系统监测钻头位置及钻进方向, 获取相关数据, 以便随时调整; (2) 预扩孔:在进行预扩孔作业时, 需要根据地质条件的不同而采用不同的扩孔器; (3) 管道回拖:该步骤需要待孔径扩至符合要求后才能够实施, 其是将管道回拖至钻机侧, 以完成施工过程。

4 结语

综上所述, 在油气管道建设中, 对定向钻穿越技术的应用十分重要, 但目前我国在定向钻穿越勘察设计中尚存在一些问题, 只有在实际工作中不断寻找这些问题, 分析其产生的原因, 并采取有效的对策解决, 才能够保障施工质量。

摘要：随着油气行业的发展, 一些相关行业也迎来了新的发展机遇, 像是由于油气管道的建设对油气运输来说十分重要, 所以油气管道行业也成为了一个热门行业。但油气管道建设并非一项简单的工作, 其需要涉及到许多重要技术, 其中不乏一些难道较大的施工技术, 定向钻穿越技术就是其中之一。在油气管道的定向钻穿越施工中, 首先必须要做好施工前的勘察设计, 并掌握好施工技术, 这样才能够保障施工质量及施工安全。本文根据我国目前的油气管道定向钻穿越施工实况, 分析了其在勘察设计方面存在的主要问题及原因, 并提出了一点对策建议, 希望对这方面工作起到一定所助益。

关键词：油气管道,定向钻穿越,勘察设计,施工技术

参考文献

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