城镇燃气工程水平定向钻穿越施工方案（2021年最新）

山西国新定襄燃气有限公司2021年度城镇燃气工程定向钻穿越

水平定向钻施工方案

编制日期： 2021年6月

1、工程概况
山西国新定襄燃气有限公司2021年度城镇燃气工程定向钻穿越施工的全部内容。
2、施工准备计划
2.1、临时设施、水源、动力准备
a．现场施工人员的办公、住宿房采用临时租用民房；
b．施工用电采用市电或部分地段采用自带发电机（50KW）；
c．施工用水就近取河水；
d．泥浆处置：水平定向钻进施工会产生大量的泥浆，泥浆处理租用灌车外运弃泥。
2.2、材料准备
本工程采用水平定向钻方式敷设管道，由于水平定向钻进为长距离穿越铺管，工程开工前，拖管设备、管材、各种焊材需提前进场。
2.3、设备准备

拟采用DH-450/900-L、徐工ZX320非开挖导向铺管钻机，本钻机为履带式全液压铺管钻机，具有机动性能好、质量可靠、结构紧凑、整体性强、扭矩大、效率高、自动化程度高、操作简单可靠、装卸钻杆方便省力等特点。特别适合复杂地形，大口径、长距离管道穿越施工。性能参数见下表，以DH-450/900-L型为例。
动力头输出速度：0～100rpm
最大输去扭矩：21000N.m
最大推拉力：450/900KN
主机自重：20T 外形尺寸：7200*2400*2600mm
泥浆循环系统容量：5~10m3
DH-450/900-L型非开挖导向铺管钻机性能参数
序号 名称 规格型号 备注
1 导向钻头 Φ100 导向钻孔
2 扩孔钻头 Φ300～Φ600分级 反扩成孔
3 钻杆 Φ89×4500 导向、扩孔、拖管
4 动力 168KW 康明斯柴油发动机
5 液压马达 FY4-4500FD 径向柱塞马达
6 液压油泵 80-40-25 三联齿轮油泵

3、水平定向钻施工方案与技术措施
3.1、水平定向钻进铺管施工程序
设计水平定向钻孔轨迹→开挖拉管工作坑施工→配制钻液→钻进导孔→回拉扩孔→清孔→回拉铺管→清场。
拖管施工对场地的要求主要是在管道焊接时，需要有场地摆放管道，无障碍物，方能满足施工段的正常拖拉。
3.2、施工工艺
水平定向钻进铺管的施工顺序为：地质勘探、规划和设计钻孔轨迹、配制钻液、钻导向孔、回拉扩孔、回拉铺管。
3.3、关键技术
（1）、地层勘探及地下管线探测
地层勘探主要了解有关地层和地下水的情况，为选择钻进方法和配制钻液提供依据。其内容包括：土层的标准分类、孔隙度、含水性、透水性以及地下水位、基岩深度和含卵砾石情况等。可采用查资料、开挖和钻探方法获取。
地下管线探测主要了解有关地下已有管线和其它埋设物的位置，为设计钻进轨迹提供依据。一般采用物探法和现场勘察法等。
（2）、钻进轨迹的规划与设计
导向孔轨迹设计是否合理对管线施工能否成功至关重要。钻孔轨迹的设计主要是根据工程要求、地层条件、地形特征、地下障碍物的具体位置、钻杆的入出土角度、钻杆允许的曲率半径、钻头的变向能力、导向监控能力和被铺设管线的性能等，给出最佳钻孔路线。
目前我单位有制造商提供钻机轨迹规划进行设计计算，通过采集所需的全部信息，利用最优化钻孔轨迹。大大提高了轨迹的科学性和施工效率。
造斜段：
① 造斜段距离L：L＝[h×(2R1-h)]×0.5
式中：h—埋深，R1—造斜段曲率半径，取1500d
② 钻杆入射角a：a＝0.5tg-1{[h(2R1-h)]0.5/h}
（3）、配制钻液
钻液在施工中起着非常重要的作用。钻液是指在钻进施工中用来与钻孔过程中切削下来的土（或沙石）屑混合，悬浮并将这些混合物排出钻孔的一种液体，而泥浆则是钻液与钻孔中钻屑的混合物。钻液具有冷却钻头（冷却和保护其内部传感器）、润滑钻具，更重要的是可以悬浮和携带钻屑，使混合后的钻屑成为流动的泥浆顺利地排出孔外，既为回拖管线提供足够的环形空间，又可减少回拖管线的重量和阻力。残留在孔中的泥浆可以起到护壁的作用。
在不同的地质条件下，需要不同成份的钻液。钻液由水、膨润土和聚合物组成。施工中用水做钻液的主要成份，膨润土和聚合物用做钻液添加剂。钻液的品质越好与钻屑混合越适当，所制造的泥浆的流动性和悬浮性越好，回扩成孔的效果越理想，成功的概率越大。
本工程施工中施工人员配制适合地层性能的钻液，在类似工程中我们已能够熟练正确使用钻液。特别是当施工中遇到不同地层时，能及时调整钻液的性能以适应工程要求。
（4）、钻导向孔
钻导向孔的关键技术是钻机、钻具的选择和钻进过程的监测和控制。可根据不同的地质条件以及工程的具体情况，选择合适的钻机、钻具和钻进方法来完成导向孔的钻进。
导向孔施工钻具具有钻孔、变向、通磁和输送钻液的功能。通过人机协调控制，严格按已设计的轨迹完成导向孔施工。钻孔施工是以高压钻液射流和钻头板切削共同完成的；钻头板以及安装板上的钻牙，在钻头旋转钻进时起辅助的切削作用，在钻杆推进时起变向作用；发射器容纳管（探棒室）用来放置发射器（探棒），在容纳管上开有通磁槽，并用非金属材料密封以防止高压钻液进入，发射器发射的电磁波经通磁槽向外发射。钻杆和钻头内部应提供足够大的通道以满足对钻液流量的需求。导向钻头的组成部分如下图所示。

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