于晶晶 薛繼旭 孫國強

國家管網集團北京管道石家莊輸油氣分公司 

 

摘要：新建管道定向鉆施工穿越在役埋地管道時，如不采取嚴格的安防措施，會對在役管道安全帶來影響。介紹了水平定向鉆施工流程和交叉施工安防措施，為同類施工作業提供借鑒。

關鍵詞：油氣管道；在役管道；水平定向鉆；交叉施工

 

油氣管道建設在特定環境下采用水平定向鉆穿越方式，具有對周圍環境影響小、施工速度快、成本低等優點。但定向鉆施工如管理不當，會對在役埋地油氣管道安全運行帶來威脅。近年來，在南方某地就發生一起天然氣管道定向鉆施工時鉆破輸油管道的事故。本文就新建管道定向鉆施工流程要求和應采取的安防措施展開討論。

1  施工流程和規范要求

1.1  施工流程

水平定向鉆施工流程見圖 1。

圖 1 水平定向鉆施工流程

1.2  管道穿越工程規范要求

根據GB 50423―2013《油氣輸送管道穿越工程設計規范》5.1.3規定：水平定向鉆敷設穿越管段的入土角宜為6°～20°，出土角宜為4°～12°，應根據地質條件、穿越管徑、穿越長度、管段埋深和彈性敷設條件確定。

根據SYT 6968―2013《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設計規范》5.0.4第6款規定：管道交叉或上下平行穿越時，垂直間距不宜小于6 m，故新建管道宜從現有管道下方穿過，凈間距不小于6 m。

2  施工前管理

2.1  現場踏勘驗證    

在役管道方、新建管道方、施工方及設計、監理等單位于施工前聯合開展現場踏勘，實地開挖探坑確認在役管道（光纜）埋深，正確標記管道（光纜）位置，協商制定管道保護方案，簽訂安全保護協議。

2.2  施工區域管理

施工區域安裝攝像監控設備（圖 2）、采用硬隔離措施、安排臨時看護人員值守，嚴禁在管道上方堆放管材，停放重型機械、大型設備等，現場設置警示牌，告知機械作業安全注意事項。

圖 2 現場監控

3  安全控制措施

通過現場開挖驗證，確定新建管道最小設計埋深，即在役管道埋深（距離管底埋深）+新建管道外徑尺寸+6 m凈間距，再確定定向鉆穿越位置。

3.1  測量與計算

測量放線。嚴格按照設計交底控制基準樁點，采用經緯儀測量放線，并進行復測校驗，避免測量失誤。測定出入土點、出土點和管溝穿越中心線的具體位置并使三者成一條直線。通過測量放線標出控制點，測量放線的結果報監理審核通過后，方可進行施工。

計算曲線。將設計曲線通過計算進行分解，轉化成穿越施工曲線，標識關鍵位置以便在施工過程中作為重點控制（圖 3）。

3.2  開挖觀察井

新建管道設計中心線方向、與在役油氣管道中心線交叉前、后各10 m位置處開挖第一、第二觀察井，用以驗證定向鉆在穿越在役油氣管道前和穿越后10 m時的確切深度和位置走向，避免定向鉆在導向時鉆頭鉆到管體造成損傷甚至發生事故。觀察井開挖深度不應小于在役管道管底1 m，平行管道方向長度至少5 m（圖 4）。

圖 4 開挖觀察井與在役管道位置示意圖

3.3  導向控制措施

導向施工是水平定向鉆管理的最關鍵環節。導向孔的鉆進分為三個階段。①入土端傾斜段，在開鉆前用接收機校準鉆頭的埋深、走向，之后每間隔約10 m測量一次鉆進深度、走向，驗證管溝穿越中心線成一條直線，確保沿設計走向鉆進；②結合計算確定的工程穿越位置，在役管道要處于水平段，在鉆頭通過第一觀察井（管道交叉前10 m位置）時，在坑底實際測量定向鉆穿越深度、走向，測量深度大于5 m、左右偏移量不超過0.2 m，確保入土點、出土點和穿越點成一條直線。在滿足上述要求后，按照當前深度、方向實施水平定向鉆施工，每間隔2 m測量一次鉆進深度、走向，直至穿越在役管道后10 m位置，待各項指標測量合格后準許繼續鉆入出土端傾斜段；③出土端傾斜段，同樣每間隔10 m測量一次，確保沿設計曲線和走向鉆進，待鉆頭出土后整個導向控制全部結束，準許進入下一步工序。

3.4  擴孔控制措施

擴孔器選擇。前幾級擴孔器級差可以大一點，最后兩級擴孔器的級差要盡量小。

泥漿排量控制。每級擴孔都從出土端傾斜段開始，該傾斜段泥漿排量盡量大，以沖刷孔壁增大孔徑，盡快置換孔內的泥漿，靠泥漿的攜帶力把孔內泥土帶出，起到清孔作用。擴孔器穿越在役管道時，降低泥漿排量，減少地層壓力。擴孔器到入土端傾斜段時，開始翻出泥漿，這時再增大泥漿排量，以排除孔內淤積泥土。通過泥漿排量控制達到控制泥漿壓力的目的，泥漿在出土點與入土點兩端流出。

3.5  回拖控制措施

管道回拖時，對孔內的泥漿造成擠壓作用，給地層造成壓力，因此回拖速度不要太快，確保管道勻速回拖。

3.6  其他措施

定向鉆施工全程派專職人員現場巡查，一旦發現在役管道發生異常，應立即停止施工。待相關專家分析原因，提出應對措施，問題解決后再恢復施工。

管道穿越完畢后，在交叉點正上方埋設標志樁。整體工程施工完畢后，聯合各方驗收，收集資料存檔。

 

作者簡介：于晶晶，1985年生，畢業于西南石油大學，本科，工程師，主要從事管道管理工作。聯系方式：17732302430，345948429@qq.com。