拉管施工专项施工方案.docx

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拉管施工专项施工方案

拉管施工专项施工方案

一、导向钻进原理

导向钻进铺管法原理图图1

导向钻进铺管法原理：

使用水平定向钻机进行管线穿越施工，其工作过程是通过导向仪进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。

施工过程一般分为三个阶段：

第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔；第二阶段是将产品管线（一般为PE管道或钢管）沿着扩大了的导向孔拖到钻孔中，完成管线穿越工作。

本次施工工序见下图：

下一段施工

管道铺设工序流程图图2

导向

1.导向孔的钻进过程

导向钻进是铺管成功的关键环节之一，这个过程需要至少两名操作人员，一名钻机操作者，操作钻机，控制钻具在地下的状况；另一名是定位探测仪操作员，负责监测、探测钻头在地下的走向和进尺情况。

钻头上装有可发射无线信号的探头，它可穿过地层发出一种特殊的电磁波，操作员手中的探测器可以接受这些信号，并经过处理后，让钻机操作者及时了解钻头目前的位置，显示的信号包括钻头走向、深度，造斜率和面向角等信号，以便及时调整钻头的方位，确保钻头按照事先设计好的轨迹钻进。

钻机操作者可以在钻机上，通过仪表掌握钻进过程中施加给钻杆的压力和回转扭矩，在钻机仪表盘上，还可以看到来自探测装置反馈过来的一切信息，钻机操作者通过这些信息来调整钻头方位，操作台上的液压仪表和远距离信息显示仪表，就像操作者的眼睛一样，可以随时观察孔底情况。

钻机使用76CM的钢管为钻杆

钻杆从地面入口倾斜度约为22度

钻杆地面距离下料钻3M钻孔深度约为

地面距离（M）

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

钻孔深度（M）

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

2.1

2.4

2.7

3

如图可依次类推

注：

此数据为一般粘类土质的土

2.施工要点和施工注意事项

1）为确保本工程成功地完成定向钻进的导向工作，要严格按照设计规划好的穿越曲线钻进，主要是控制好钻进曲线不同位置的深度和造斜率。

在不超过管道弹性敷设半径或钻杆弯曲极限的范围内，操作员应确保按设计的轨迹钻地，如果前一段钻进没有完全符合设计曲线，所出现的差值可以通过下一段来修正，并记录实际钻孔与钻孔的偏差，通过计算来调整钻进的参数。

2）设计钻孔轨迹时重点考虑以下影响因素：

待回拖管线的材质、尺寸、曲率半径；钻杆弯曲极限；地层条件；地上、地下障碍物状况；

3）导向孔钻进时，采用带斜面的非对称钻头。

若一边旋转一边推进，钻孔呈直线延伸，即钻出一个直孔，若钻头只推进不旋转，由于地层给斜面钻头的反力的作用，使钻头朝斜面法线的反方向钻进，即实现造斜功能，钻出曲线或造斜孔。

钻机操作人员根据地表的接收器探测出钻进参数（钻头的位置、深度、倾角和工具面向角等），判断钻孔位置与设计曲线的偏差，并随时进行调整，以确保穿越曲线按照设计的走向钻进。

4）钻机配有控向探测仪器，其作用就是及时探测钻头在地下的实际位置，并将探测结果传输到地面接收显示器和司钻操作台上的远程显示器，司钻根据这结显示的数据进行方向调整和纠偏。

5）在改变方向的过程中，钻孔的转角或转弯半径应该控制在一定的范围内（R=50D，即导孔轨迹的弯曲半径应大于8m），只考虑钻杆的弯曲半径即可，使实际的钻孔曲线尽量平缓，以利于回拖。

6）钻机场地准备好钻机到达现场安装调试完毕后，开始钻导向孔。

导向孔的钻进质量或成败取决于下述因素：

a．钻头实际的左右位置偏离，深度和最小离地间隙（或最小地面覆盖）。

b．导向孔将提供实际的钻进土壤状况的资料，为正确决定预扩孔或回拖和子的工艺提供依据。

c．完成的导向孔曲线应该圆滑并逐渐转向，以便满足回拖管子的要求。

7）为顺利完成导向孔曲线的钻进，关键要十分注意以下各点：

a．正确地钻进第一根钻杆是非常重要的。

先在钻头入土处挖一个小坑，使坑的平面与钻头进入方向垂直，并确信泥浆已经搅拌好已经具备开钻条件。

b．钻头转向6点钟的位置，开动钻液泵。

确信钻头喷嘴中有钻液流动。

开始朝前推进并穿透地面保持钻头进入地面的斜度。

第一根要没有任何转向直钻。

c．接上第二根钻杆之前，要将这根钻杆转动并将钻头抽回入口坑，再将该钻杆旋转钻入地下。

因为导向板总是大于钻头，这样重复钻进一次会形成更好的导向孔，并且可以在钻杆和孔壁间维持一个环形空间。

8）钻进前都要确认泥浆泵是开着的。

并观察压力表指示。

应及时调整钻液流量，以便入口坑有泥浆流回这有助于操作员判断环形空间是否仍然畅通。

如果钻液压力表指向了最大值并停止在该位置，这可能说明钻头喷嘴堵塞住了。

这时将钻头拖回将堵塞物清除。

在清理喷嘴或卸下喷嘴之前，要确信钻机上泥浆压力已经卸掉。

9）在钻孔的全程，定位员要决定钻孔的斜度、深度和与计划路径相关的实际钻孔路径。

然后由操作员调整钻位置来达到。

在朝前推进至旋转的过程中，密切注意遥控显示器上斜度的变化是非常重要的。

10）对于任何一根钻杆，抽回再重复钻进有利于在钻孔中维持环形空间也有利于充分混合泥土，并且钻液可以流过整根钻杆。

重复钻进技巧的运用有利于在导引孔中维持一个良好的环形空间。

11）钻机操作员要注意观察，在出口坑没有钻液流出，意味着由于缺乏钻进经验或者使用了不适当的钻液，而导致了钻孔中环形空间的堵塞。

随着钻孔长度延长，由于进入地下的钻杆摩擦力增加，从而旋转压力将会增大，旋转压力充分增大，可能是土层吸水并在钻杆四周膨胀的标志。

如果这种情况发生，需要重新调整钻进泥浆和添加剂的性能和比例，或者重新钻导向孔。

12）在整个钻孔过程中，必须时刻保证钻机操作员和定位员之间的良好的通讯联系。

（一）预扩孔

1.预扩孔的工艺过程

预扩孔就是在实际铺设管线之前，经过一次或多次的扩孔来扩大钻孔的直径，以减小回拉铺管的阻力，确保施工顺利完成。

最终成孔直径一般比管子直径大200毫米（或是管径的1．5倍）。

导向孔钻完成后，将钻头从钻杆上卸下，安装上合适的反扩孔钻头和分动器，然后在分动器后面接上回拉钻杆，进行扩孔钻进。

扩孔的速度和地质及钻机的参数等因素有关，要选用合适的扩孔工艺参数才能顺利完成扩孔工序。

2.预扩孔的原则和需要注意的事项

1）预扩时，回扩头后面带的不是管子而是钻杆，钻杆是通过万向节与回扩头连接被拖入钻孔中的；

2）在将后面的钻杆安装之前，要确信钻机是被锁定的；

3）当扩孔完成，拉完足够的钻杆后，将钻机锁定，用液压管钳在出口点卸开钻杆接头，接上回扩头、万向接和钻杆转换连接杆；

4）按照安全操作步骤进行预扩。

保持机组成员与操作员密切联系，确保整个连接过程的安全。

5）扩孔时视工作坑反浆情况，合理调配泥浆的粘度、比重、固相含量等技术参数。

（二）回拖管线

1.回拖管线的工艺过程

经过预扩孔后，才可以进行PE管的回拖工作，回拖管线时PE管在扩好孔的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层。

经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大150毫米，所以不会伤害PE管外壁。

先将拉管头与待铺管道联接起来，然后将拉管头与分动器联接，随着钻杆的回拉，管道慢慢进入孔内，直到完成全部管道的铺设。

然后卸下扩孔钻头及分动器，取出剩余钻杆取下拉管头，铺管工作完成。

2.回拖管线时的注意事项

1）回扩的过程中，主要是目标是将回扩头切削下的钻屑与钻液混合成泥浆，以便将泥浆排出，为新装管线提供足够的空间；

2）回拖的过程对于成功地完成一个钻孔是非常重要的，这时需要合适性能和足够的钻液；

3）将回扩头与钻杆连接起来之前，检查万向节是否可用手自由转动；

4）拖头是锥形的封头，要求能承受回拖过程中将要承受的回拖力；

5）在回拖前、过程中和回拖之后，操作员和在产品管线一侧的机组成员之间要求有通讯良好的对讲机；

6）回扩的速度不能够太快，回扩时需要时间切削地层并将切屑混合成泥浆；

7）拉管过程中为防止水及其它杂物进入待铺管道内，PE管末端设PE端帽，与拉管头连接方式见下图：

拉管头与PE管连接示意图图3

泥浆

泥浆是定向穿越中的关键因素，被视定向钻的“血液”，其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到地表，稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。

泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造浆性，现场控制的主要因素是泥浆的粘度，各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。

1.泥浆性能的控制和调整

泥浆添加剂：

为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能，在配出基浆的基础上，再按基浆重量的2—4‰比例加入的各种泥浆添加剂，使用的泥浆添加剂有：

增粘剂、固壁剂和润滑剂等。

粘度控制：

根据穿越段地层情况，在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在35-45S；在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高5-10S；实际工作中，泥浆的粘度随土层的不同而变化，并选用不同的添加剂。

2.泥浆用量

定向穿越泥浆压力和流量是控制原则是高流量、低压力，通过调整高压泥浆泵的档位和转速，泥浆喷嘴的直径和数量，控制钻进和回拉速度等。

造斜段：

每方添加2包易钻+0．25升帮手+0．25升万用王；水平穿越段：

每方添加2包易钻+0．5～1升万用王。

按照工程情况计算，该工程需配制钻井液约90～100方，根据设计配方大约需要使用Hydraul-EZ易钻200包和3桶IVP万用王。

现场准备5～6吨Hydraul-EZ易钻，3桶IVP万用王和部分帮手。

（三）PE管的保护、焊接及安装

1.PE管搬运、运输与存放

1）管材搬运时,必须用非金属绳吊装。

2）管材、管件搬运时，应小心轻放，排列整齐。

不得抛摔和沿地拖。

3）陆地搬运管材、管件时，严禁剧烈撞击。

4）车辆运输管材时，应放置在平底车上；直管和盘管均应捆扎、固定，避免相互碰撞。

堆放处不应有可能损伤管材的尖凸物。

5）管材、管件运输途中，应有遮盖物，避免暴晒雨淋。

6）管材应水平堆放在平整的支撑物上或地面上。

堆放高度不宜超过1．5m，当管材捆扎成1m×1m的方捆，并且两侧加支撑保护时，堆放高度可适当提高，但不宜超过3m。

管件应逐层叠放整齐，应确保不倒塌。

并宜便于拿取和管理

7）管材、管件在外临时堆放时，应有遮盖物。

8）管材存放时，应将不同直径和不同壁厚的管材分别堆放。

受条件限制不能实现时，应将较大的直径和较大壁厚的管材放在底部，并做好标志

2.管道检验

1）管道的检验：

除检查管道的合格证外，还要进行管道外观的检验，防止有划痕、破裂等。

2）管道切口表面平整，其倾斜偏差为管道直径的1%，但不得超过3毫米。

3.焊接

在焊接过程中，操作人员一般应参照焊接工艺卡各项参数进行操作。

但必要时，应根据天气、环境温度等变化对其作适当调整。

1）核对欲焊接的管材规格、压力等级是否正确，检查其表面是否有磕、碰、划伤，如伤痕深度超过管材壁厚的10%，应予以局部切除后方可使用。

2）用干净的布清除两管端的油污或异物。

3）将欲焊接的管材置于机架卡瓦内，使两端伸出的长度相当（在不影响铣削和加热的情况下应尽可能短），管材机架以外的部分用支撑物托起，使管材轴线与机架中心线处于同一高度，然后用卡瓦紧固。

4）置入铣刀，先打开铣刀电源开关，然后在合拢管材两端，并加以适当的压力，直到两端均有连续的切屑出现后，撤掉压力，略等片刻，再退开活动架，关掉铣刀电源，切屑厚度应为0．5mm左右，通过调节铣刀片的高度可调切切屑厚度。

5）取出铣刀，合拢两管端，检查两端对齐情况，管材两端的错位置不应超过壁厚的10%，通过调整管材直线度和松紧卡瓦可予以改善，管材两端面间的间隙也不应超过壁厚的10%，否则应再次铣削，直到满足上述要求。

6）将加热板表面的灰尘和残留物清除干净（应特别注意不能划伤加热板表面的不粘层），检查加热板温度是否达到设定值。

7）加热板温度达到设计值后，放入机架，施加规定的压力，直到两边最小卷边达到规定值（0．1×管材壁厚+0．5）mm。

8）将压力减少到接触压力，继续加热规定的时间。

9）时间达到后，退开活动架，迅速取出加热板，然后全扰两管端，其时间间隔应尽可能短，最长应超过切换时间。

10）将压力上升至规定值熔接压力，保证自然冷却，冷却规定的时间后，卸压，松开卡瓦，取出连接完成的管材。

4.注意事项

1）操作人员应遵循该工艺堆积和焊接工艺参数。

2）焊口的冷却时间可适当缩短，但应保证其充分冷却。

3）焊口冷却期间，严禁对其施加任何外力。

4）每次焊接完成后，应对其进行外观检验，不符合要求的必须切断返工。

5）冬季、雨季施工，应采取必须的防雨、防风、防冻措施。