论定向钻在山体穿越中的施工

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摘要：近年来，随着大批量的天然气和成品油管道的建设，定向钻穿越工程日益增多，现在不仅局限于河流和公路等障碍物的穿越，在施工中对于无法逾越的高山峻岭也可以采用定向钻进行长距离的施工。穿越过程中对施工工艺和措施均提高了要求。下面以重庆-綦江成品油管道项目南山穿越为例，介绍长距离山体穿越施工的主要方法。

关键词：山体穿越 落差 复杂地层

中图分类号：TU74文献标识码： A

1、工程简介

南山定向钻穿越工程是重庆-綦江成品油管道项目的重点工程，该工程入土点位于南岸区南山街道石牛村桂花林组，出土点位于纳溪沟村石房子组，入土点标高比出土点高140m，山势陡峭，穿越水平长度2124m，入土角11°，出土角0°，穿越深度140m。管线采用Φ323.9×7.9mm防腐成品管。该工程于2011年5月25日开钻，2013年1月9日管道回拖完成。

2、工程地质情况

由于重庆南山定向钻穿越是目前国内最长距离的岩石山体穿越，并且没有相关地质勘察资料，为国内类似穿越工程的首创，因此在施工过程中存在许多的施工风险及不可预见的因素。

3、工程特点及难点

1、南山定向钻穿越工程无设计文件、地质勘察资料。穿越南山山体，树木茂密繁多，山势陡峭，山顶距离穿越位置最深达400米，穿越长度长达2124米，人工磁场布置困难，且超出了磁场测量深度，难以保证导向孔的精准度。

2、入、出土点落差高达140m，山体透水严重，泥浆快速被稀释，不但膨润土用量大增，而且岩屑携带非常困难。

3、出土侧作业场地有限，管道预制难度大。必须采用多接一预制管道，增加了管道回拖难度，回拖风险大。

三、施工方法

1、钻导向孔

南山于2011年5月25日开始导向孔施工，由于山势陡峭，树林茂盛，布置人工磁场难度大，在工程开工前，设定好控向曲线和方位角，根据现场实际情况设置了五个人工磁场。由于入土侧有130米软地层，为保证每次钻头通过该地层能顺利进入原孔，在导向孔钻进150米后，用钻机将Ф323钢管顺着钻杆安装，安装完成后，继续导向孔钻进，导向孔按照预先设计的出土点出土。

导向孔施工

2.出土侧夯套管安装封井器

导向孔出土后，孔内一直严重透水，比预想的透水还严重。采用封井器进行封堵透水。夯管机组进场，将Ф1016钢管顺着钻杆夯进26米，然后将封井器安装在钢套管上。

封井器安装

3.扩孔

从出土侧采用Ф508岩石扩孔器扩孔，泥浆排量控制在1800-2000L/min，泥浆粘度保持在160S，使孔内出水压力与泥浆压力保持平衡，孔内基本不再有泉水流出，保证了泥浆品质。11月1日，南山扩孔完成，岩屑基本被携带出来。

4.管线预制

南山出土点场地受民房、公路、山体影响，管线预制采用了史无前例的“三十六段接一”方式预制，预制完成后将管段叠加起来，分段试压。管线安装施工机组自11月5日进场，12月4日完成管线组对焊接、试压、管线叠加。增加了管段预制及回拖时间，此施工方法属国内首创。

“三十六接一”回拖方法

5.洗孔

由于南山的特殊性，该工程先后进行了四次洗孔，随着一次次洗孔，扭矩逐渐下降，从42000N.M降至最低24000N.M，岩屑也被泥浆携带出来，2013年1月2日，洗孔完成，通过四次洗孔，孔内岩屑全部被携带出来，为管道顺利回拖提供了保障。

6.管线回拖

按照原计划，该工程管线回拖时间大约需要10天，回拖过程中需要焊接、拍片、防腐35道焊口。一切准备就绪，1月4日，管线正式回拖，不管是穿越机组、焊接机组、拍片机组，都配合得非常默契，抓紧一分一秒，大家齐心协力，终于在1月9日晚上9时30分，管线顺利回拖完成，比预计提前4天完成。

四、遇到的问题及处理办法

1.扩孔过程中遇到的问题

导向孔完成后将封井器安装完毕，连接Φ508mm岩石扩孔器开始扩孔。泥浆从钢套管外侧和山体裂隙处流出，致使堵漏失败。根据现场情况，从出土侧扩孔完成340米后，因岩屑堆积，无法继续扩孔，便改变扩孔方式，将扩孔器安装至入土侧，采用正扩方式扩孔。到2012年1月17日，入土侧完成扩孔710米，整体完成扩孔1050米，扩孔完成一半。2月2日，更换扩孔器后重新下钻，扩孔器进尺缓慢，退出扩孔器准备重新下钻。此时山上水池的水即将用尽，为保证施工用水，决定将钻杆伸到出土点，通过钻杆将出土点的水抽到入土点。2月8日，下钻时钻杆被岩屑抱死，钻杆从焊口处断裂，30根钻杆留在孔内。

钻杆断裂

2.打捞钻杆

根据以往施工经验，采用了母锥打捞器打捞钻杆，造扣成功后，由于钻杆被岩屑抱死，母锥打捞失败。只能采用聚能切割弹将钻杆切断解卡，最后将钻杆切断，孔内留下16根钻杆。出土侧的1400米孔报废。

切割弹切开的钻杆断面

3.重新钻导向孔

2012年5月10日，从710米处（Φ508孔与导向孔交接处）开新孔，重新导向孔钻进。由于710处岩石硬度高，台阶较小，无法开孔。随后用水泥浆通过钻杆注入到孔内，将导向孔封堵，待水泥凝固后，在封堵位置开新孔成功。此次导向孔曲线做了更改，将出土点直接作为最低点，水平出土，既能让泉水流出来，又不影响泥浆携带岩屑。终于，在8月2日，导向孔出土，出土点在原设计范围内。

结语

通过南山穿越施工，对山体穿越进行了初步尝试，为以后的山体穿越积累了宝贵的经验。