1、最新版天然气管线穿定向钻工艺工程施工组织设计方案天然气管线穿定向钻工艺工程施工组织设计方案第一章 前 言1.1 工程概况*中压输气管线工程中需沿线铺设天然气输气管道。此铺管线路需横穿 *大道。因这几条道路不能采用明挖方式铺设，拟采用定向钻进非开挖铺管技术进行施工。受*天然气有限公司的委托，编写此施工方案。1.2 编制依据本次施工方案按下述依据进行编制：油气输送管道穿越工程设计规范 （GB 504232007）油气输送管道穿越工程施工规范 （GB 504242007）石油天然气管道穿越工程施工及验收规范 （SY/T407995）石油建设工程质量检验评定标准管道穿越工程（SY410495）水平定向
2、钻进管线铺设工程技术规范1.3 施工场地条件穿越区域内地形起伏较大，据勘测资料* 与两侧地面标高约29.9935.39米，高差约5.4米； 穿越场地管线复杂给施工造成很大困难。详见各段施工图。第二章 施工方案2.1导向钻进原理图1 导向钻进铺管法原理图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；第三阶段是将产品管线（一般为PE管道或钢管
3、）沿着扩大了的导向孔拖到钻孔中，完成管线穿越工作。2.2泥浆控制2.2.1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。2.2.2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24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。2.2.3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
4、；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。2.2.4本次穿越地层主要是粉质粘土，我们采取以下措施：2.2.4.1按照事先确定好的泥浆配比用符合环保要求的定向钻专用膨润土，配出符合要求的泥浆；2.2.4.2为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，我们采取增加泥浆储存罐的数量，在此工程中我们使用2个配浆罐和2个泥浆搅拌罐；2.2.4.3此次穿越地层主要为粘土。地层较稳定，成孔性较好，岩屑易造浆，控制适当低的粘度、切力，降低摩阻以减少钻井扭矩及推进阻力，从而达到提高机械钻速目的。对此我们将PH值控制在9左右，
5、粘度控制在3545秒左右；2.3技术方案为保证工程顺利进行，依据天然气管道施工规范要求，我公司组织对拟采用定向钻穿越铺管场地现状地形、地下管网情况进行了测量和探测；并在前期地质勘察资料基础上,根据相关规范要求和现场具体情况初步设计如下方案：2.3.1 *高速公路2.3.1.1 本次穿越一根DN300钢管。钻机置于 高速西侧，现场要平整。2.3.1.2 本次定向钻穿越入土点地面高程为35.39m，出土点地面高程为34.250m， *高速高程为29.99m，高差5.4米；根据相关技术资料为保证 *X高速公路安全，天然气管道在* 高速公路埋深必须达到4.5米；也就是说相对地面高程管道最深点要达到10
6、米深。323.9钢管曲率半径为1500D，D为管道直径，推算出曲率半径为487.5米（此曲率半径是管道饶成一个圆的半径距离）；也就是说本次穿越的管道弯曲半径必须大于487.5米。针对本工程情况为满足上述几点要求推算出本工程穿越距离应不少于303米。2.3.1.3 入、出土点间距303.0米。设计入土角12%，管中心高程33.9米；出土角8%，管中心高程32.74米；高坡最深处管中心高程25.5米。2.3.1.4 钻机等机具的进出较方便，但入、出土点地势起伏较大，需进行场地平整。2.3.1.5 工作坑开挖尺寸为：5.0m*3.0m*2.0m，打围尺寸25.0*8.0m；下管坑开挖尺寸为：20.0
7、m*2.5m*2.2m，打围尺寸21.0m*5.0m。2.3.1.6 施工时管道的进出口埋深及坡度需视现场情况作相应调整2.3.2 *X大道2.3.2.1 本次穿越钻机置于 *大道西北方向工作坑内。2.3.2.2 本次定向钻穿越入土点埋深为1.00m；出土点埋深为2.8m。2.3.2.3 入、出土点间距43.0米。设计入土角+2.5%，管中心高程33.05米；出土角+2.5%，管中心最深处埋深为3.6米。2.3.2.4 钻机等机具的进出较方便，但入、出土点地势起伏较大，需进行场地平整。2.3.2.5 工作坑开挖尺寸为：8.0m*4.0m*1.5m，打围尺寸10.0m*8.0m；下管坑开挖尺寸为
8、：25.0m*2.5*2.8m，打围尺寸21.0m*5.0m。2.3.2.6 施工时管道的进出口埋深及坡度需视现场情况作相应调整。2.3.3 *X大道2.3.3.1 本次穿越钻机置于*X大道南侧从两个方向穿越。2.3.3.2 向北方向穿越*X大道一根DN325钢管和一根DN168钢管，两管间距离1米，由于穿越段有一自来水管道和污水管埋深分别为2.1米和1.8米，为安全起见穿越管道最深点要达到3.8米。入、出土点间距80.0米。设计入土角8%，出土角6%。2.3.3.3 钻机等机具的进出困难，需进行场地平整。2.3.3.4 工作坑开挖尺寸为：4.0m*4.0m*2.0m，打围尺寸10.0m*8.
9、0m；下管坑开挖尺寸为：20.0m*1.5m*1.5m，打围尺寸21.0m*5.0m。2.3.3.5 向西方向穿越*X大道一根DN168钢管，由于穿越段下管坑有一自来水管道；污水管和电信管影响下管坑开挖，为安全起见此下管坑移至电信管后面开挖（详见施工图）。穿越管道出土埋深为2.5米。入、出土点间距40.0米。设计入土角8%，出土角6%。2.3.3.6 施工时管道的进出口埋深及坡度需视现场情况作相应调整。第三章 施工工序管理3.1主要施工工艺流程：不符合布 管不符合 3.2 导 向3.2.1导向孔的钻进过程这是本工程的关键工序，定向钻进所使用的钻头是一种射流辅助切削式钻头，钻头前带有一个斜面，当
10、钻头不停地回转而且不断地前进时会钻出一个直线孔；当钻头朝着某个方向给进而不回转时，钻孔发生偏斜。在导向钻头内腔装有一个发射器，当钻孔向前推进时，发射器发射出来的信号被地表接受器所接受而进行追踪，从而可以监视钻头的方向、深度和其它参数。当发现偏离设计轨迹时，就通过调整钻头斜面的方向，进行造斜纠偏，直到钻头的位置回到设计轨迹时为止，这样就会钻出和设计轨迹重合的先导孔。3.2.3施工要点和施工注意事项3.2.3.1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
11、的轨迹钻进，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。3.2.3.2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。3.3 预扩孔3.3.1预扩孔的工艺过程3.3.1.1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），本次施工设计终孔直径为600mm 。3.3.1.2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
12、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。3.3.2 预扩孔的原则和需要注意的事项3.3.2.1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；3.3.2.2在将后面的钻杆安装之前，要确信钻机是被锁定的；3.3.2.3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；3.3.2.4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。3.3.2.5扩孔时视工作坑返浆情况，合理调配
13、泥浆的粘度、比重、固相含量等技术参数。3.4拖管线3.4.1经过预扩孔后，才可以进行钢管的回拖工作，回拖管线时钢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200毫米，所以不会伤害钢管外壁。3.4.2先将制作好的拖管头与待铺管道安装联接起来，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。第四章 施工总体部署4.1 施工前准备工作本项目落实后,我公司将迅速展开下列各项施工准备工作： 施工前
14、落实相关手续。 组织项目部施工人员到现场进行施工前的详细勘察，了解施工现场地形，进一步核实地下可能会出现的障碍物、准确高程及地下土层的地质情况。 施工现场设备摆放、待铺线路的准备。 施工设备检测与调试，确保其处于良好工作状态。 检查核实并调整施工方案。 施工所需的规范、图纸、表格等技术资料的准备。 提交开工报告，准备正式开工。4.2 项目部组建为了圆满完成该项工程施工任务，确保工程实施目标的实现，结合我公司质量方针：“采用先进技术，实行科学管理，精心勘察施工，提供满意成果”，本着“安全第一，质量为主”的思想，本工程实行项目管理制，现场成立项目经理部。由项目经理负全责,按项目法施工模式，组织内部
15、的施工生产诸要素，对工程的质量，工期，安全，成本等综合效益进行有计划地组织管理，组织机构框图如下: 序 号职 务人数姓名备注主要生产人员项目经理1预算员1材料员2施工员4安全员1质检员1辅助人员测量员1导向员1管线探测员1机修2兼职吊车司机2外聘17根据工程的具体情况及以往的施工经验，设置如下岗位并配备相关人员：4.3 施工设备拟投入本项目的主要设备一览表 序号设 备 名 称规 格 型 号单位数量备 注1铺管钻机ZT25套12导向探测仪Eclipse台13管线探测仪SUBSITE-70台14水准仪DS22台15电子经纬仪DJD2-G台16角磨机SIM-150台27潜水泵2”台38发电机5KW台
16、19发电机15KW台110吊车25T辆211平板车25T辆1第五章 各项管理和保证措施5.1实施目标：5.1.1质量目标：本工程的质量目标定为优良等级标准，严格按设计图纸和施工规范优质高速地组织施工。5.1.2工期目标：按照建设方的统一部署安排及公司决定，项目部将精心组织施工，确保在预定工作周期内保质保量完成任务。5.1.3安全目标：完善安全措施，提高安全意识，杜绝重伤和重死亡事故发生。5.1.4文明施工目标：划分职责，严格按施工平面图进行管理，设专人打扫现场和周围道路清洁，做到物流有序，施工顺畅，文明施工。5.1.5服务目标：服务周到，业主满意，信守合同，认真协调与有关各方面的关系，接受并积
17、极配合业主和监理对工程质量、工程进度、计划协调、现场管理的控制与监督。5.2工程质量保证措施5.2.1关键工序和特殊过程的控制 对影响工程质量的关键工序和特殊过程实施控制。产品实现关键工序、特殊过程的实施控制 工序过程控制点设置实施措施检查办法检查人关键工序导向孔钻 进深度误差cm（0.05h）1、做好导向仪标定工作；2、多测多量并做好导向记录；1、检查标定记录及导向孔记录。2、在出露处进行复核。坡 度1、通过导孔轨迹高程换算控制工作管的坡度。2、时时监控导向仪坡度读数。1、复核导孔轨迹高程；2、检查导向孔记录表中的倾角记录。曲率半径导孔轨迹曲率半径应满足工作管曲率半径要求。检查施工方案及钻孔
18、轨迹是否大于工作管曲率半径。特殊过程回 拉铺 管拉管头、分动器的安装连接牢固。目 测拉管参数的控制拉力70吨扭矩20000英尺.磅监视钻机仪表读数 关键过程及特殊过程的施工人员要经过专业培训，考核合格后方可上岗。 项目部技术人员、质检员应对关键工序和特殊过程进行指导监督，工程处主任工程师对控制情况进行检查。5.2.2 做好施工日志，隐蔽验收记录、原始记录和现场签证等工程技术资料。 5.2.3 拖管时对钢管两端采取相应措施，严禁将水和其它杂质进入燃气管内。5.2.4 钻机的保养和维修要由专人负责，以便使工程能顺利进行。 5.2.5 对施工完毕的工程对其管道进行试通鉴定，经检验合格，方可继续后续施
19、工。 5.3 工程安全技术保证措施5.3.1工程安全管理目标 本工程项目杜绝重大伤亡、设备、管线、消防事故。 本工程项目创建安全生产标化工地、文明工地。 严格遵守国家各项政策、法令，有关安全生产单项法规中华人民共和国建筑法，及国家标准建筑安全施工检查标准（JGJ5999）。 本工程将建立完整的安全组织机构，确定分管安全生产的项目负责人，规定职责和权限，对项目专职安全员及相关人员直至到班组和工人建立安全生产责任制，进行自下而上的层层签约，明确各自的职责和权限。5.3.2工程安全管理措施 本工程施工地点位于*大道，需加强与道路建设单位的沟通、协商，确保工程顺利进行。 施工地段设立醒目安全标识，施工
20、中严格遵守交通规则，过马路必须穿夜光服，确保交通安全。 施工路段现场环境条件十分复杂，工作场地采用硬质打围并设立警告牌，夜间设标识。 施工人员上岗前必需进行安全教育、培训，并按要求持证上岗。 施工现场严禁无关人员进入，施工人员进入施工现场必须配戴安全帽，严格遵守“十不准”规定。 本施工项目涉及施工沿线的高压线保护、地下管线的保护、基坑开挖等重点部位，落实监控人员，确定监控的措施方案和方式，实施重点监控，必要时连续监控。 机械转动件及工作区内放置安全标识，传动力装置设防护罩。上班前必须在钻机各部件、转动部分加润滑油，钻杆加丝扣油，各制动部分要灵敏，试机正常后方能施工。机械司机在施工操作时，必须听
21、从指挥信号，不得随意离开岗位，经常应注意机械的运转情况，发现异常应立即检查处理。 对起重设备的操作人员和指挥人员进行交底。吊车与高压线的回转半径符合国家对高压线的有关标准，严禁在高压线的下部吊运作业（把杆顶部超过与高压线的净空距离标准，严禁在高压线的一侧进行横向吊运作业）。对起重作业的各种索具，安全系数K8，起重索定期检查，对断丝超标的、钢丝绳棱角边快口损坏的，及时予以报废，防止钢丝绳在吊运中被拉断，把杆反弹。严禁雨天、雾天在高压线附近作业。如特殊情况要吊运，必须制订相关的技术措施，扩大吊运距离。 安全用电，现场施工用高低压线及设备禁止使用破损或绝缘性能差的电线，严禁电线随地走。 部分管道穿越
22、轴线位于公路桥下，施工时注意安全，防止高空坠物事故发生。5.4 拖管安全技术保证措施5.4.1 拖管安全保护措施 导向路径严格按设计图纸进行，保证钻孔满足天然气管道曲率半径要求； 预扩孔终孔直径为600mm，保证了足够的拖管空间； 扩孔过程中采用优质水平定向钻专用泥浆进行护壁，保证了成孔质量，起到良好的润滑作用，防止破坏天然气管道防腐层； 仔细观察泥浆坑中的返浆量，如果扩孔带出钻屑不多，则需要用桶式扩孔器继续清孔，并研究泥浆配方是否合适，直至满足回拖需要； 下管坑措施：回拖之前将出土点处向入土点方向挖开20米，以使管子入土时应力最小；下管坑与穿越中心线处与同一直线上，下管坑中充满泥浆，使整段管
23、子浮在泥浆中，减小回拖力； 施工地段地势起伏较大，待铺管道采用麻袋装粘土垫衬保护，防止拉管过程中管道防腐层磨损； 采用槽钢固定，PE管防护的方法防止拉管过程中管道摆动； 拖管过程中专人统一指挥，保证拖管工作有序进行； 指派专人对沿线管道进行检查，若发生防腐层划伤时，应立即暂停拖管，待防腐层进行修补完毕后方可继续施工； 施工地段设立醒目安全标识，施工中严格遵守交通规则，过马路必须穿夜光服，确保交通安全； 施工路段现场环境条件十分复杂，工作场地采用硬质打围并设立警告牌，夜间设标识； 对起重作业的各种索具，安全系数K8，起重索使用前必须检查完好。天然气管道起重必须采用吊带，防止起重时损伤防腐层； 保
24、持现场环境卫生，干净整齐，无污物。污水与泥浆应分类排放，加强清扫工作。5.4.2拖管应急预案5.4.2.1跑冒浆应急预案 首先在整个工程中派专人全线监查有无跑冒浆，特别是容易冒浆的地质控孔附近等地方。一旦发现小范围冒浆则立刻进行围堰，防止冒浆面积扩散； 如发生大范围冒浆且无法堵漏的情况下，则挖引水渠将泥浆引至泥浆坑或就地挖泥浆坑，待完工后统一拉运走。5.4.2.2管线回拖中卡死的应急预案： 一旦管子在回拖过程中回拖力逐渐增大，速度逐渐减慢，直至抱死。首先从曲线、泥浆方面分析，迅速找出原因，联系租用150吨钻机至入土端，增大回拖力后将管子拖出。如果大钻机在24小时内调运不到，则考虑其他办法。 应
25、根据受阻位置和实际情况区别对待。当管线已回拖的距离相对较短时，宜采取往出土侧回拉的方式;当管线回拖至接近入土侧时，可采取往钻机侧助推的方式;当回拖管线位置处于中间段，两个方向均可考虑。回拉或助推的方式如下:利用挖掘机先在回拖管道尾部的两侧对称地焊上一个拉环，再用钢丝绳连接协同钻机进行回拉或助推。5.5 拖管安全方案5.5.1拖管安全目标及承诺5.5.1.1项目方针以人为本，健康至上，安全第一，预防为主，科学管理，环保创优，保证健康，全面提高经济效益，社会效益，环保效益，走良性循环和可持续发展的道路。5.5.1.2安全管理目标 本工程项目杜绝重大伤亡、设备、管线、消防事故。 本工程项目创建安全生
26、产标化工地、文明工地。 严格遵守国家各项政策、法令，有关安全生产单项法规中华人民共和国建筑法，及国家标准建筑安全施工检查标准（JGJ5999）和地方标准。本工程将建立完整的安全组织机构，确定分管安全生产的项目负责人，规定职责和权限，对项目专职安全员及相关人员直至到班组和工人建立安全生产责任制，进行自下而上的层层签约，明确各自的职责和权限。5.5.1.3承诺我公司认为，世界上最有价值的资源莫过于人，因而没有任何事情比人类的的健康、安全更为重要。因此我们将全力以赴致力于人类健康与安全。公司承诺：重视事故预防，实现持续改进，尽一切可能防止事故发生。促进员工健康、安全意识，人人都积极介入健康、安全事务
27、。努力创造良好的工作氛围，为我们的员工和用户承担起在该领域中应负的责任。5.5.2拖管安全管理机构5.5.2.1组 长：对项目部管理工作负全面责任。加强组织领导，建立健全管理机构和管理网，定期主持召开领导小组会议，及时解决工作中的重大问题，组织或参与重大事故的调查处理。组织项目工作检查，认真履行承包职责，重视信息反馈，认真采取措施，消除事故隐患。5.5.2.2副组长：协助项目经理管理本项目工作，对本单位工作负直接的领导责任。负责组织审定规章制度、奖惩方案、技措项目（含经费）和重大隐患的整改方案。深入现场调查研究，了解工作情况，发现问题和隐患及时组织处理，并组织制订防范措施。发生重大事故时，应到
28、现场组织调查处理。定期向领导小组通报工作情况，重大问题提交会议讨论。5.5.2.3现场指挥：负责整个拖管施工的进度安排及协调工作。检查各岗位落实情况，发现隐患要及时排除，不能排除的应采取防范措施，并及时向上级领导汇报。发生事故时，应积极抢救，保护好现场，并及时向上级报告。5.5.2.4现场技术负责：负责技术资料整理，监控回拖施工各个工序按规范执行5.5.2.5钻机操作员：负责监控钻机拉力、扭矩等技术参数保证机械正常运转5.5.2.6质量、安全检查员：负责管道回拖安全监控，防止管道损伤，保证施工人员安全5.5.3拖管安全管理措施 施工路段现场环境条件十分复杂，工作场地及管道摆放场地两侧各5米范围
29、内采用硬质打围并设立警告牌，夜间设标识。 施工地段应设立醒目安全标识，拖管过程中严格遵守交通规则，过马路必须穿夜光服，确保交通安全。 拖管施工前，组织施工人员进行安全教育、培训。 拖管施工现场严禁无关人员进入，施工人员进入施工现场必须配戴安全帽，严格遵守“十不准”规定。 加强拖管过程中管道、交通和人员操作安全巡视管理，发现安全应收隐患及时整改。5.5.4应急管理5.5.4.1交通事故应急措施发生交通事故，要立即停车。抢救伤者，保护现场（抢救伤员需移动现场时，必须做好标记）。有通讯设备的地段及时拨打122或110向当地公安部门和营地指挥员、调查报告。如果现场有危险因素，要设法尽快消除，防止事态扩
30、大。5.5.4.2触电急救措施职工发现有人触电，要首先设法切断电源，切记不能用手、脚去摸伤者，造成再次触电。如电源控制器较远，应就近使用木、竹等绝缘器具给触电者切断电源。雨雪天气要采取措施防止再次触电。切断电源后，应立即检查伤者伤情，重点检查呼吸和心跳，通知医生治疗。需要时，要立即做心脏挤压和口对口人工呼吸，运送医院。5.5.4.3工伤疾病急救措施如遇有外伤，要采取措施止血和防止伤感染。如遇有骨折，要采取措施固定骨折部位。职工在工作中受到伤害或突发疾病，应由班组急救员就地组织急救，并立即通知工地指挥员。抢救时要注意不要将伤病加重，必须搞清楚原因再行动。在伤病情允许的情况下，用机动车辆、船将伤病员送往医院及时救治。5.5.4.4事故报告事故发生后应填写事故调查表并及时交给项目经理。发
