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定向钻穿越破碎岩层的技术应用

作者: 发布时间:2023-02-09 浏览次数:234
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摘要:该天然气管道项目管径为D323.9mm,线路水平长度12.57km,设计压力为3.6MPa,为城镇燃气高压***燃气管道。其中穿越山体、铁路段工程,地质复杂岩层破碎,对定向钻穿越施工造成很大困难。施工单位克服了卡钻、泥浆漏失等难题一次性穿越成功,文章对施工中采取的针对性技术措施进行论述。

1 工程概况

该穿越工程依次穿越山体及铁路,水平穿越长度619.8m,出入土角均为10°,采用D323.9×10.0mm L245NPSL2无缝钢管,通信光缆(硅芯管)与管道同孔敷设。图纸显示主要穿越地质为粉质粘土、强风化泥灰岩,其中强风化泥灰岩地层描述为:岩芯风化严重,手掰易碎,岩芯呈碎块状,干钻进尺困难,局部呈短柱状,节理发育,可取10-20cm的短柱,单轴抗压强度为32MPa。

2 施工过程

2.1 导向孔钻进

钻具组合:采用9-1/2SER637GM牙轮钻头+172mm泥浆马达+168mm无磁钻铤+140mm钻杆的组合进行导向孔钻进。

导向孔采用进口Sharewell地磁控向系统确保精度。穿越山体段地势起伏大,不利于布设人工磁场,要求控向人员精确操作。

破碎段地质软硬不均,造成泥浆漏失,卡钻严重,施工中时刻关注推力及扭矩变化情况。一旦出现异常,及时回抽钻杆直至扭矩正常方可继续钻进。

2.2 预扩孔

①采用岩石扩扎器(13-5/8″镶齿)进行508mm,660mm两级扩孔,每次扩孔完成后进行至少一次洗孔,视洗孔情况确定是否增加洗孔次数,泥浆排量达到至少1.5m3/min。

(2) 根据导向卡钻情况,20″扩孔器在保证本体强度的前提下,将扩孔器主轴外径尺寸改为190mm;第二级扩孔改用168mm钻杆搭配26″扩扎器进行扩孔。

(3)按照高转速慢回了扩原则进行扩孔,尽量将钻屑研磨打碎方便泥浆携带排出孔外,扩孔扭矩不超过45000N.m。卡钻严重地段,回退扩孔器反复修孔直至扭矩拉力趋于正常。

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扩孔器夹带出的碎石块

(4 )回拖前选用定制26″双级牙轮桶式扩孔器进行清孔修孔两次,检验成孔效果。

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双级牙轮桶式扩孔器修孔

2.3 管道回拖

管道回拖连接方式为:20″岩石扩孔器+300T分动器+U型环+穿越管道、光缆套管,管道焊接采用二接一。整个回拖过程用时8h,***大回拖力不超过200KN,一次回拖成功。

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回拖完成管道防腐完整

2.4 泥浆控制

本工程主要穿越粉质粘士和强风化泥灰岩,如何在保证泥浆携带能力的前提下确保流动性是泥浆配比的关健。按比例添加膨润土,正电胶、纤维素等添加剂保证泥浆性能,泥浆粘度严格参照下表:


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