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在还没有发明水平定向钻时

要铺设管线穿过河道或者障碍物,

就需要采用挖坑,沉管等方式来完成,

不但效率低而且成本还很高。

因为石油开采中经常要改变管道顶进路径,

因此在20世纪60年代,

美国一位工程师

将石油开采过程中使用到的钻井技术

与管线铺设技术结合在一起,

发明了水平定向钻技术。

石油行业的定向钻进技术

后来又发明了再扩孔技术,

这也让大直径的管道铺设成为可能,

从此也形成了一种新的水平定向钻技术。

中国在上世纪80年代首次引进了水平定向钻技术,

近几十年来随着原油管道和城市管线的快速建设,

水平定向钻在我国得到了快速的发展,

成为了一种重要的管道敷设方式。

Part2
施工流程

完整施工动画如下:

水平定向钻施工动画

分步流程介绍如下:

1、施工准备

1、场地布置:水平定向钻穿越部位,在管道的起点设置一个工作坑,在管道的重点设置一个接受坑,并在管道发送一端布置泥浆制作系统及管道发送系统。

入射坑和接受坑布置

入射工作坑

2、钻机进场:水平定向钻机是主要装备,一般集成了钻机系统、动力系统和控向系统、泥浆系统。

2、导向孔钻进

类似于架空线路先放导引绳,再放牵引绳。水平定向钻也是先钻导向孔,再利用扩孔器进行扩孔。

导向孔钻进时钻具头部安装略大于钻杆外径的钻头。钻进时保持推力均匀、匀速前进。根据阻力大小判断是否有硬物或图层的变化,以确定注水机给水压力和给水量。

当遇硬质障碍物时不能钻进时,记录钻杆长度,确定障碍物位置。如地面条件允许可人工挖探洞处理。

条件不允许,整体偏移钻孔轴线,或者更换岩石钻头

普通钻头

普通钻头出孔

岩石钻头

岩石钻头出孔

地下如何转弯:

水平定向钻的钻杆实际上略微弯曲,这样设计不仅是为了钻杆能更轻松地在地下活动,更重要是为了转弯时好控制,而为了能够实时监测地下钻孔的情况,通常水平定向钻的钻杆末端都会有一个转向工具,在钻头向前开路的过程中,转向工具会实时向地面传输钻孔的数据,地面上的人员根据调整钻杆角度和方向。

3、扩孔

扩孔原因:穿越管道直径大于250mm或地质土层为中砂、粗砂及砂砾土时,宜进行多级扩孔;应根据地层条件和钻机能力合理选择扩孔程序,管径越大,扩孔次数越多,钻机能力小,也应增加扩孔次数。

扩孔方法:导向孔钻进至接收坑后,卸下钻头,换上扩孔钻头,开动钻机回拉扩孔。同时注水机连续注适量水,通过钻具搅拌孔泥土造泥浆,用以保护成孔孔壁,保持围岩稳定,同时起到润滑作用。

普通扩孔器

岩石扩孔器

开始回拉岩石扩孔器扩孔

4、清孔

扩孔完成后,在钻杆一端换上拉泥盘,进行拉泥成孔工作。此项工序主要是拉出扩孔碎屑的孔内土,形成光滑圆顺的安管通道。

5、回拖拉管

水平定向钻宜采用沿管道纵向抗拉性能强的柔性管材。首先用封套将管头密封,然后在管头和钻杆间安装扩孔器,开始拉管施工,直至拉管完成。

来源:输电趣坛

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