1、水平定向钻穿越施工组织设计方案-考试-学资学习网-押题- 滨河西路（迎宾桥）中压燃气管工程 水平定向钻施工方案 52016 编制日期： 年月 1、工程概况 本工程为滨河西路（迎宾桥）中压燃气工程，219的钢管，直线距离84米，定向钻穿越拖拉管施工。 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
2、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：0100rpm 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 3 510m泥浆循环系统容量： DH-450/900-L型非开挖导向铺管钻机性能参数 序号
3、 名称 规格型号 备注 1 导向钻头 100 导向钻孔 2 扩孔钻头分级 600300反扩成孔 3 钻杆 894500 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、水平定向钻施工工艺及方案 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
4、、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
5、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： 造斜段距离L：Lh(2R1-h)0.5 式中：h埋深，R1造斜段曲率半径，取1500d 钻杆入射角a：a0.5tg-1h(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
6、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
7、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。 导向钻头钻机与
8、钻具的选择：钻孔主要靠钻机产生的推力、旋转扭矩以及所提供的钻液的流量、压力来完成施工。特别是长距离穿越，一方面，由于管线及钻杆自重较重，钻杆与地层之间产生的摩擦阻力较大，因此，钻机的回拉力及扭矩必须足够大；另一方面，为了确保本工程的顺利进行，应尽 量避免工程施工中途停钻，钻机连续运转时间相对较长，就必须要求钻机具有良好的性能，因此，在我单位的技术人员的研讨下特意为本工程拟定了一台适合本工程地理条件的钻机。 （5）、回拉扩孔铺管 在回拉扩孔铺管施工中的关键技术是根据不同的土层、地下水位以及最终成孔直径正确地选择回扩钻具和每次的进刀量，正确的选配钻液和确定钻液的流量。 当导向孔钻进完成后，卸下导向
9、钻头、发射器容纳管，接上反向扩孔钻头和旋转接头（分动器），然后在旋转接头后接上回拉钻杆，进行回拉扩孔钻进。对直径较大的孔，可进行多次扩孔钻进，使钻孔直径逐渐扩大至尺寸要求。扩孔钻具如下图所示。 钻具组成图 扩孔器类型有桶式、飞旋式、刮刀式等：穿越淤泥黏土等松软地层时，选择桶式扩孔器较适宜，扩孔器通过旋转，将淤泥挤压到孔壁四周，起到很好的固孔作用；当地层较硬时，选择飞旋或刮刀式扩孔器成孔较好。本项目要求两管在同一孔内进行回拖，选择的最大扩孔器尺寸为铺设管径的1.51.8倍，这样能够保持泥浆流动畅通，保证管线能安全、顺利的拖入孔中。 水平定向钻进铺管中，泥浆作用尤其重要，因此钻孔中不可缺少泥浆。一
10、般地层泥浆较易漏失，泥浆漏失后，孔中缺少泥浆，钻杆及管线与孔壁 间的摩擦力增大，导致拉力增大。要保持在整个钻进过程中有返浆，这对回拉扩孔施工的顺利进行尤其重要，在本工程中如遇到地层条件是硬岩、泥灰岩和砾石交替变化，施工技术人员可及时调整钻液以产生不同的泥浆。 当扩孔钻进完成后，在回拉钻杆后接上回扩头和旋转接头，在旋转接头后接上拉管头和待铺设的管线进行反扩铺管。回拉铺管的钻具组成如下图所示。 回拉铺管钻具图 3.4、拉管施工准备 3.4.1、测量定位 根据施工图纸要求和现场踏勘情况，放出入土点、出土点和管线中心轴线的位置，在入土点端测量并确定钻机安装位置。同时，确定穿越管道东、西两侧管头的具体位
11、置。 为了施工过程中不能出现任何差错。因此首先对施工区域进行地下障碍物探测，对穿越沿线进行详细地质勘查，采取有效地措施确保穿越施工的顺利进行。 3.4.2、钻机就位和调试 钻机安装在入土点和出土点的连线上。钻机导轨与水平面的夹角一般比设计的入土角大1。因为在钻孔时，钻杆来回抽动，钻杆要下沉，所以事先留1的余量。 钻机安装牢固、平稳，经检验合格后进行试运转，并根据穿越管径的大小、长度和钻具的承载能力调整拖拉力。 对控向系统进行仔细准确校正，校正至完全准确。 3.4.3、泥浆配制 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
12、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。 3/min。采用清洁的淡水来配制泥浆，用水量为1.5m 泥浆由膨润土加泥浆添加剂与水搅拌而成，因所用泥浆在施工中有较大的损耗，即在搅拌膨润土泥浆时需拌制原有泥浆量的1.5倍。 泥浆的粘度符合下列要求： a根据地质情况和管径大小确定泥浆粘度。 泥浆粘度值表 地 粘度值（s） 质 状 况 mm管径（）粘 土亚 粘 土 粉
13、 砂 细 砂 中 砂 粗 砂软 岩 石 钻孔导向 3040 40 3545 404045 4550 55 5050 45273 40 3040 354045 4045 4550 55 5050 45273426 3040 3540 4045 45 4050 455560 55 50529 42645 4045 4050 454550 5055 5560 55 50529 大于50 4550 455055 65 555565 70 6565 55 采用马氏漏斗测量泥浆粘度，每两小时测一次。b 、钻液混合搅拌与泵送系统3.4.4、钻液混合搅拌与泵送系统是钻机施工系统的重要组成部分。混）（1合搅拌系
14、统是将水、膨润土、聚合物等按一定比例加入混合仓，而后进行充分搅拌形成钻液。泵送系统是由钻液泵将钻液通过中空钻杆输送至孔底钻头，并与孔中钻屑混合形成泥浆在孔底流动。其发展趋势是能够回收泥 浆，经再生处理可反复循环使用，既节省资源又实现环保。搅拌系统应具有搅拌快速均匀、提供大流量泥浆、可调节泥浆配比、搅拌罐、搅拌系统装置包括料斗、汽油机泵、搅拌与输送同时进行等功能， 车载泥浆泵、相关管路等。、水平定向钻的泥浆泵送系统由随车泥浆系统与泥浆搅拌系统组）（2成；泥浆搅拌系统用于泥浆混配、搅拌、向随车泥浆系统提供泥浆，随车泥浆系统将泥浆加压，通过动力头、钻杆、钻头打入孔内，以稳定孔壁， 发射探头，清除钻进
15、产生的土屑等。降低回转扭矩、拉管阻力，冷却钻头、 各泥浆泵送系统如下图所示。 泥浆泵送系统如下图 、泥浆污染的防范措施3.4.5泥浆是水平定向穿越的血液。其主要功能包括润滑、冷却钻头钻具、稳定孔壁和悬浮、携带泥屑等。由于在较大口径管道的水平定向穿越泥浆3，除出、入土两端的泥浆池条次以上）/使用量非常之大（一般都在1100m 存储的泥浆需要之外，穿越沿程的冒将、跑浆可能造成路面的污染。因此，在施工中主要的防范措施是控制泥浆压力、减少泥浆总量、及 时清收和控制跑冒的泥浆，选择适宜的弃浆场所，有效地覆盖作业场地。 泥浆循环、处理泥浆程序如下框图所示。 水 制浆罐 泥浆坑泥浆泵 定向钻机储浆罐 泥浆处
16、理装置 泥浆循环管 泥浆反输泵 弃渣外运 出、入土端泥浆坑内的泥浆用返输泵分别通过循环管或直接返输进泥浆处理装置，经过处理后的部分清浆可以重复使用。弃渣外运至当地有关部门指定的地点存放。如对穿越沿线由于地层或其它原因造成的跑、冒泥 浆，采用人工及时清收或就地控制，最后统一处理。 3.5、导向孔钻进、回扩和管线回拖 3.5.1、导向孔钻进导向孔根据设计曲线钻进。施工过程中，谨慎处理控向数据，并A 适当控制钻进速度，保证导向孔光滑，钻孔导向剖面示意图如下图所示。，入出钻2m2m，出钻坑的大小为4.03入钻坑的大小为：3.02.0 8度。处倾斜角为N导向钻机 S路面 入钻坑地下水位 检查井位置钻孔轨
17、迹 导向钻头 出钻坑检查井位置钻孔导向剖面示意图 B每根钻杆折角约为0.3度；由于每根钻杆方向改变量较小，为保证左右方向，在出、入土点之间每隔10米设一明显标记。每钻进一根钻杆，方向探测2次。对探测点要做好标记。认真记录钻进过程中的扭矩、推力、泥浆流量、泥浆压力、方向改变量。 C导向孔完成后，根据钻孔轨迹和数据记录，确定此导向孔是否可用。导向孔曲线与设计曲线的偏移量半径不大于2m。出土点沿设计轴线的纵向偏差不大于穿越长度的1%，横向偏差不大于穿越长度的1%。 3.5.2、回拉扩孔 钻孔导向完成后，采用分级反拉旋转扩孔成孔，按照行业规范要求扩孔大小一般为管径的1.51.8倍。因本项目管道为同孔两
18、条管，采用D350和D500钻头分级反扩成孔。扩孔器如下图所示。 回扩器 在本工程中将采用带长槽回扩器，它适用于普遍的工程条件，在中密度粘土、砾泥粘土和含岩土壤（砾石、鹅卵石等）中施工，兼有飞旋刀式切割器和锥形挤扩器的复合功能，具有很高的施工效率。回拉扩孔如下图 所示。N导向钻机 S路面 入钻坑地下水位 扩孔轨迹 扩孔器检查井位置设安质 组组 备全量 组 组 组出钻钻杆连检查井位置回拖扩孔剖面示意图 、管线回拖3.5.3扩孔结束后，立即进行管线回拖，管线回拖施工连续进行直至回拖到设计位置。 3.5.4、监测与控制 、原理3.5.4.1采用先进的导向探测仪对地下钻头的前后倾角、深度、导向板面向角
19、 等进行测量，根据测量结果人为预定其导进方向，并不断地调整钻头面角进行推进或继续钻进。 在钻进导向孔时能否按设计轨迹钻进，钻头的准确定位及变向控制非常重要。钻进过程中对钻头的监测方法主要通过随钻测量（MWD）技术获取孔底钻头的有关信息。孔底信号传送的方法主要有：电缆法和电磁波法。电磁波法的测量范围较小，一般在600m以内水平发射距离，测量深度在12m左右。电磁波法测量的原理为：在导向钻头中安装发射器，通过地面接收器，测得钻头的深度、鸭嘴板的面向角、钻孔顶角、钻头温度和电池状况等参数，将测得参数与钻孔轨迹进行对比，以便及时纠正。地面接收器具有显示与发射功能，将接收到的孔底信息无线传送至钻机的接收
20、器并显示，以便操作手能控制钻机按正确的轨迹钻进。 本项目拉管导向将采用电磁波法。 3.5.4.2、钻孔轨迹的控制 钻进的轨迹一般考虑以下三方面的要求： （1）、 铺设管线的深度和水平距离； （2）、 避开的地下管线和石块等障碍物； （3）、 钻进角度或出钻角度的弧度变化控制。 钻机置于马路边缘一定距离外，钻机以一定的钻进角度开孔，向下偏导向钻进，希望经过一定长度的弧形轨迹，达到铺管设计深度时钻头的方向恰好调整到水平方向，再保持水平方向旋转钻进，保正钻孔达到设计准确高程。 3.5.5、安全保护系统 由于施工中的地质情况复杂、距离较远等特点，在施工中必须设置必要的安全保护措施，主要有： （1）、防
21、触电报警系统，一旦地下钻头触及电缆等带电体后，钻机发 出触电报警，此时操作手必须坐在座椅上不得离开，以免触电。报警解除后，操作人员方可离开钻机。 （2）、远距离遥控紧急停机装置，随钻跟踪测量者应时刻保持与钻机操作手的联系，一旦发生意外应及时处置。目前我单位在本工程中采用无线通信联络方式，有时由于受到当时当地环境的影响这种方式己不能应付紧急突发事件。所以在施工中应由随钻跟踪者采用紧急措施停止钻机工作，待处理完后，由后者解除对钻机的限制后，方可启动钻机。 3.5.6、防范措施 为避免回拖失败、扩孔报废、防止塌孔，应采取以下措施： （1）、选择适宜的钻机，通常选择钻机所要考虑的主要参数是最大推、拉力
22、和最大输出扭矩。管道回拖力主要与穿越的地质条件、回拖管段的规格和长度、预扩孔的直径和质量有关。好的地质条件，预扩孔的质量相对容易保证；回拖管段的规格越大，长度越长，回拖力越大；预扩孔的直径越大，质量越好，回拖力越小。一般情况下钻机的最大回拖力应不小于回拖管段自重的1/2。 （2）、在回拖管道时采用水浮法发送穿越管段。 确保导向孔质量，导向孔是预扩孔的基础。导向孔的基本控制指标是出、入土角、曲线偏移和造斜段曲率半径。其中，钻机出、入土角一般比较容易控制。为确保拖管高程达到要求，在施工前应搞清施工作业区的地质情况。进行导向作业时，应确保穿越曲线的圆滑，防止出现反向弯曲的现象发生。 （3）、在满足管
23、道回拖要求的前提下尽可能选择较小的扩孔直径；选用适宜的泥浆；选择适宜的钻具和钻具组合，并尽可能缩短施工周期。 4、施工人员组织 （1） 、公司将全面负责协调工程质量进度，组织强有力的现场管理 部全面负责本工程的施工、进度、技术、安全及文明施工等工作。 （2）、 项目部每周主持现场办公会议，解决施工中存在问题，确保工程顺利进行。 （3）、项目经理用五日计划来控制每日进度，确保按计划实施。 项目管理组织及施工人员组织分别如下所示。 项目经理 技术负责人 后 施技材施 料术工 勤 工 5、主要机械设备和材料配备 本项目主要为钢管道施工，每段管线长依现场具体情况而定。型拉管钻机一台，DH-450/90
24、0-L我施工单位拟投入的主要机械为用 及其辅助设备。 5.1、主要机械设备按施工进度和本工程的主要工程量进行合理安排，拟用于本工程的主 要机械设备如下表所示。 主要设备一览表 序号 名称 规格型号 数量 单位 备注 1 水平定向铺管钻机 DH-450/900-L 1 台 导向、扩孔、回拖 2 钻杆 894500 25 根 含钻头 3 导向仪 1 套 导向 4 发电机 50KW 1 套 5 污水泵 SP30G 3 台 6 电工工具 1 套 7 泥浆泵 3 台 8 对讲机 3 部 9 水准仪苏光 1 台 测量 10 铁锹 6 把 11 泥浆搅拌站 5/10m3 1 套 6、施工组织管理及质量管理措
25、施 6.1、组织管理措施 （1）、公司将全面负责协调工程质量进度，组织强有力的现场管理部全面负责本工程的施工、进度、技术，安全及文明施工等工作，做到“今天通知，明后天进场，立即着手准备工作”。 （2）、公司每周主持现场办公会议，解决平衡施工中存在问题，确保工程顺利进行。 （3）、项目经理用五日计划来控制每日施工进度，确保按计划实施。 （4）、本工程中全部运转过程按ISO9002标准执行。 （5）、坚持质量一票否决制，实行质量终身负责制，对本工程的质量永远负责。 （6）、确保工程进度计划，合理安排各道工序，以满足工程需要。 （7）、主要施工机械定期定人维修保养，保持完好状态，并备足易损易耗备用件
26、，以保证施工工期间无障碍正常运转。 6.2、质量管理措施及管理网络 质量是我们的立身之本，为确保分项工程优良目标，除运行ISO9002标准外，我们将建立完善的质量管理网络和采取行之有效的管理手段和措施来确保本工程的优良目标的实现。 （1）、质量管理措施采取“二级监理，五步到位”。 二级监理：公司技术总监理。 业主委托的监理单位。 五步到位： 操作要求交底到位。 上、下工序交接到位。 上、下班交接到位。 关键部位的检查、验收到位。 （2）、质量管理工作网络 质量网络明确每一个人，每一个岗位在质量管理工作所应该承担的工作和责任，密切注意工程实施过程中所发生的情况，分析产生问题的因素，利用最佳的对策
27、，以确保工程保质保量的完成。 （3）、落实各项经济责任制 对工程管理人员加强定岗，定职教育，制定严格的奖罚制度以加强工作责任感，消除各种可能发生不良后果的隐患。 （4）、场容与现场标准管理 我公司在众多工程项目的施工中获得市及上级单位及社会性好评，树立了良好的形象，在确保质量与进度的同时，认真执行有关规定，认认真真，切切实实的做好文明施工。 6.3、针对本工程的质量保证措施 （1）、施工组织设计必须经过设计院，现场监理审批后方可施工，遇到变更及时研究解决。 （2）、必须严格按照设计图放线，定位。开工前做好施工人员培训和施工技术、标准、质量要求及控制点详细交底，做到参与施工人员都能熟知技术质量要
28、求。 （3）、强化质量教育，贯彻“质量第一”的方针，开工前组织施工人员学习质量体系文件及施工技术要求，并做好记录；做到严格按照设计要求及规范规定施工，以良好的工作质量来保证工程的质量。 （4）、建立各项管理制度，使质保体系正常运转，施工中加强工序管理，各工种、各岗位严格把关，认真执行“三检制”，并做好详细记录。各种管材、焊材、防腐材料要有材质合格证书，焊工要有合格证方可上岗。 （5）、试压过程要符合规范要求，压力要达到设计要求的级别。 （6）、钻机及配套设备就位准确可靠，导向孔不得急于求快，要认真复核，参数要求准确，偏差要符合规定，司钻、控向及泥浆等操作人员要按照制定的方案钻进，如有异常及时汇
29、报，必要时征得建设单位同意和支持。钻孔曲线要圆滑，扩孔和回拖要耐心细致，且要做好详细记录以便分析复核。 （7）、管线检验合格、钻具及拖管头可靠连接后方可回拖。回拖中耐心细致，注意参数变化，设专人巡线，集中精力，两岸联系，发现涌点及损伤要及时修补，确保管线防腐层完好，不得出现碰伤、划伤等质量事故。 施工过程若出现质量问题，均应立即报告建设单位现场代表及监理，对质量采用的补救措施，必须征得建设单位，监理设计人员同意后才能实施。 7、安全措施 7.1、施工管理安全保证措施 （1）认真贯彻执行“安全第一、预防为主”的方针，进一步加强施工 生产安全管理工作，预防事故发生。 （2）成立以项目经理为组长，总工、生产部经理
