S325省道定向钻穿越工程施工组织设计Word文件下载.docx

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如果定向钻钻孔时呈“S”形，则将大大增加管线的回拖拉力与扭矩，因此导向孔在钻进的过程中要绝对避免出现“S”形。

导向孔在钻进过程中出现“S”形的原因可以归纳为四类：

第一，钻机就位方位与管线设计穿越方位有偏差，造成在导向孔钻进的过程中其轨迹逐渐偏离设计穿越曲线。

第二，受外部磁场的影响，控向方位角非管线走向的真实方位角，从而控向软件计算钻头方位的参数发生变化，导致从计算机采集的数据非钻头的真实位置。

第三，受地质结构的影响。

导向孔在钻进过程中要穿越不同的地层，由于各地层地质特征差异很大，即使是同一地层其硬度分布也会软硬不均，因此，钻头在钻进的过程中比较容易偏向相对较软的地层，造成与设计曲线发生偏移。

第四，在导向孔钻进过程中，由于钻机操作人员（司钻员、控向员）人为操作有误，使穿越轨迹与设计曲线发生偏移。

2.1保证钻机就位方位与设计管线中心线重合的措施

钻机就位前，用测量仪器（如经纬仪）放出管线穿越中心线，根据穿越入土角、钻机自身尺寸（车长、车宽、轮距等）等参数计算出钻机就位的精确位置，并用白灰或用线绳予以标记，并以此标记作为钻机就位的依据。

在钻机就位过程中，除了利用白灰或线绳标记作为就位的标准外，就位后还要用测量仪器测量钻机就位偏差，经计算钻机就位方位相对于管线中心线的角度偏差如果超过0.1°

时，需要根据偏左偏右情况重新调整钻机，经多次就位-测量-调整-再测量，直到偏差控制在0.1°

范围内。

钻机就位后，计算出精确的偏差数值，在开始钻导向孔时及时调整此偏差为零，从而保证导向孔轨迹与设计穿越曲线重合。

2.2外部磁场对方位角的影响及控制措施

外部磁场主要由地下管道、地下光缆、刚性建筑物（构筑物）、大型船只、地上高压线等产生，这些外部磁场将影响地磁场强度和地磁角度，从而影响控向方位角，控向方位角的不确定最终导致钻孔时方向失控，本标段河流穿越位置或多或少存在影响钻进控向精度的外部磁场。

根据现场确定的外部磁场的位置，在钻孔时，探测器到达外部磁场前，钻孔方向不能出现过大的左右偏移量，保持实际方位角与控向方位角的偏差在允许的范围内，在进入外部磁场时，实际方位角发生变化，此时的方位角与控向方位角不同，钻进时暂不考虑干扰后的方位角而直接按直线钻进，在进行数据测量时，根据控向工具面的位置输入与控向方位角接近的方位角。

钻头穿越过磁场干扰区后，计算机控向数据恢复正常，此时导向孔轨迹与设计穿越曲线偏差应当在许可范围内，万一两者偏差较大，首先计算出实际偏差量，然后将经过磁场干扰区的钻杆抽出后重新钻进进行偏差调整。

在已知偏差量的情况下进行调整是很容易的，通过调整消除磁场影响，使导向孔轨迹与设计穿越曲线重合。

2.3在穿越不同地层时的预防措施

在穿越过程中，不同的地层其岩性也不同，即使同一地层也会不同程度的存在软硬不一的情况，这必然会影响钻孔倾角与方位角角度的调整。

遇到这种情况时，每次调整的角度不应过大，调整范围控制在每次0.1°

左右，每根钻杆多次调整以获得需要的倾斜角与方位角角度，这也是防止导向孔轨迹与设计穿越曲线轨迹偏移的有效措施。

2.5控制人为因素造成导向孔轨迹与设计穿越曲线偏差的措施

开工前，加强对控向人员与司钻操作人员的培训，提高工作人员的素质，加强控向人员与司钻人员相互间的配合，司钻人员以控向人员的指令为准，按照指令进行操作，防止人为操作导致钻孔出现偏移设计曲线。

控向人员应严格按照设计曲线计算每次倾角的调整度数，认真掌握并注意穿越过程中的轨迹变化，通过轨迹变化确定控向方向的变化。

从而控制导向孔轨迹与设计穿越曲线的偏移。

3确保扩孔回拖顺利、回拖时管道防腐层不被损坏的措施

3.1扩孔回拖能否顺利进行是关系到管道回拖一次成功的关键，施工时必须严格按照设计要求、规范要求和现场实际情况组织施工，并采取有利的措施保证扩孔回拖顺利进行。

在管线顺利回拖的过程中,也应当采取一定的措施保护管道防腐层不被破坏。

3.2在扩孔回拖施工前，检修所有的施工机具设备，确保在扩孔回拖时不出现机械故障，在回拖开始后严禁无故停工。

3.3管线回拖扩孔前，认真检查钻机锚固箱是否发生位移，如果发生了位移应立即采取措施进行加固处理，然后才能继续进行回拖扩孔作业。

3.4在导向孔钻进时，严格按设计曲线施工，保证钻孔的平滑，为扩孔回拖提供有利的施工条件。

扩孔级别按设计要求、规范要求及穿越段地质条件选取。

3.5在扩孔回拖时严格控制泥浆压力、粘度及排量，根据地质条件，考虑在易产生塌孔地段适当增大粘度，减少塌孔的可能性。

并在最后一次扩孔作业时，向泥浆中添加适当的润滑剂，以便在管线回拖过程中减小回拖阻力。

3.6回拖时将管道放在发送沟内，发送沟里灌水。

发送沟中心线应与管道穿越中心线相重合，便于管道顺利进行回拖。

发送沟沟底纵断面曲线应与管道自由弹性曲线半径一致。

3.7由于场地限制或其他原因，在不能挖或不能全部挖发送沟的情况下，采取打土堆的方法将管道架离地面，让管道不直接接触地面，降低回拖管线与地面的接触面积，减少管道防腐层磨损机会。

3.8扩孔时钻具组合顺序为钻杆+扩孔器+万向节+钻杆；

回拖时钻具组合顺序为钻杆+扩孔器+旋转接头+U形环+管道。

3.9回拖时扩孔器直径比穿越管道直径大150mm，以减小回拖力，并可保护防腐层。

3.10塌孔一般发生在回拖管段的前端，此时应增大泥浆量，适当降低泥浆粘度，提高泥浆的润滑性能，将塌孔部位泥浆置换出去，确保管道顺利入孔。

3.11在扩孔回拖时钻具连接完后先送泥浆冲洗，检查各泥浆喷嘴是否畅通，确认合格后开始进行扩孔回拖。

3.12发送沟开挖和管线下沟时，注意不要让施工设备刮碰到防腐层，并设专人指挥看管，下沟前，检查沟内是否有塌方，沟内是否有石块、焊渣、树根等坚硬石块，严禁使用推土机或撬杠等非起重工具下沟。

使用吊管机或挖掘机下沟时要用尼龙吊带捆绑，防止与管道发生硬接触，损伤防腐层。

3.14扩孔回拖过程中，使用的泥浆必须符合规定的要求，并与穿越段地质条件相匹配，保证孔内的光滑性；

使用的泥浆量必须保证充满整个孔洞，尽量在回拖时使管道在孔洞内处于漂浮状态，减少管道在孔洞内与孔洞壁间的磨擦，防止在孔洞内管道防腐层被损伤。

在扩孔回拖过程中，派专人在出土侧查看露在外面的管道防腐层情况，发现防腐层被划伤时，立即叫停进行补伤处理后再进行回拖。

二、工程概况

1、工程地点：

设计桩号KB4+322.92-KB5+114.95

2、工程内容：

定向穿越新S325省道位置共1段，管线为直径508mm的钢管，穿越长度约为265米。

3、设计说明：

本次穿越的主管道规格：

φ508×

11.9mm钢管，L360M直缝钢管，设计压力4.0MPa。

定向钻穿越段管线水平长度约为265m，入土角为9°

，出土角为6°

，穿越深度为路面以下11米，本定向钻从入土点（里程号KB9+629）自西南向东北穿越S325省道，在KB9+966处出土。

以曲率半径为1500D进行穿越，穿越深度为地面下去约11米），根据地堪此层穿越土层为粉质黏土、黏土。

定向钻穿越弯管段曲率半径762m（1500D），本工程拟采用60T钻机施工。

三、施工方案

1、设计依据：

1.1、施工技术标准和验收规范

（1）建设方现场技术交底;

（2）施工现场状况及对周围地质勘察调查的资料；

（3）《水平定向钻进技术规范》中国非开挖协会。

（4）《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB50424-2007）

（5）《石油建设工程质量检验评定标准管道穿越工程》SY/T4104-95

（6）《油气输送管道穿越工程验收规范》GB50424

（7）《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423

1.2、国家现行的法令、法规、地区行业颁发的安全、环保等管理规定

1、《中华人民共和国安全生产法》（2002年6月29日全国人民代表大会通过，2002年11月1日实施）

2、《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月26日）

3、《中华人民共和国土地管理法》（1998年8月29日）

4、《中华人民共和国水土保持法》（1991年6月29日）

5、《土壤环境质量标准》GB15618-1995

2、施工工艺流程

3、施工步骤

3.1施工准备

3.1.1了解工程情况

为了做好管线穿越铺设工程，我们在施工前了解了穿越段在整个管线工程中的位置。

本段工程现场地势平坦，根据勘察资料分析，本工程管线铺设地段的地质状况以粉质黏土层为主：

灰褐色，软塑状，有光泽，干强度中等，韧性中等与粉土呈互层状，局部有细砂层：

灰褐色，中密，饱和，主要成分以石美、长石为主，级配差。

3.1.2物探、施工测量

在掌握了穿越管线有关要求后还要到穿越物现场进物探、施工测量，以进一步搞清和核实穿越段处的地表和地下情况。

物探工作包括两个方面，其一是施工区域内的管线等障碍的勘察，主要是通过仪器探测和收集有关原始资料及现场探查等手段来查清施工区域内，特别是出、入土点附近现有管线等障碍的种类及埋深；

其二是地质勘察，主要是对出、入土坑附近及需铺设管线沿线进行，直接手段是开挖探坑，局部用小物钻等进行勘察，以查清地层结构及障碍分布情况。

物探是一项十分重要的工作，决定了非开挖铺管工程的成效和安全施工的关键。

施工测量是在工程设计施工图管位和建设方现场交底的要求基础上进行，对需要穿越管线段的地面相对位置尺寸、地形标高等进行实地测量，建立和完善控制点及相关数据，为穿越管线轨迹设计提供正确的位置数据。

3.1.3穿越管线轨迹设计

为了确保穿越管线施工质量和效益，定向钻穿越工程无论工程大小，都要进行穿越管线轨迹施工图设计，以达到穿越时不伤害其它已有管线或构筑物；

穿越管线也不被其它已有管线和构筑物伤害或处在违规位置。

穿越管线轨迹施工图设计是依据工程设计施工图和现场物探、测量资料以及建设方现场交底资料要求进行。

主要完成管线施工时导向轨迹的平面图、剖面图和导向时定位倾角、深度数据表的设计，使待穿越铺设的管线的曲率半径和两端的倾角以及与附近障碍的间距等必须符合要求，本次穿越铺设的是钢管，按规范要求结合实际情况确定入土角和出土角分别是9o和6o，曲率半径在762m）。

经建设方和监理审核确认后指导管线导向。

3.1.4定位、放线

根据穿越管线轨迹施工设计图，项目部组织测量人员对待穿越管线中心线进行复测，做好标记，必要时埋设标杆。

并报建设方技术人员或监理工程师核查，以保证穿越施工中管线位置和标高的正确性。

对复核合格的导向线点、水准点，根据现场实际情况采取相应保护措施，保证开钻时使用。

确保工程质量符合设计和规范要求。

本工程导向轨迹线、水准控制点将根据施工设计要求在现场实际位置用灰线和标杆标示，并且请监理和建设方技术人员确认。

3.1.5设备进场

依据物探成果资料和管道设计位置平整场地，放置钻机。

用专用的锚具锚固钻机，并在规定的施工作业面的合适位置设置蓄水和泥浆池等设施。

3.1.6开挖工作坑

入土点开挖工作坑，出土点后端开挖工作坑和后续发送沟，并在管线回拖时沟内注水以保护管线，如因后台场地限制无发挖发送沟时，采用推土堆的办法，每隔一段距离打上一个土堆并在土堆上垫上轮胎，回拖时在管道上浇水使其润滑减轻回拖阻力。

3.1.7配制泥浆

钻进泥浆最基本的功能是维持孔壁的稳定性。

另外泥浆还有携带钻屑、冷却钻头、喷射钻进等功能。

泥浆的成分要根据地层条件、使用要求作调整。

管线与孔壁间的泥浆还有悬浮和润滑作用，有利于管道的回拖。

泥浆是一种清水＋优质粘土（膨润土）＋少量的聚合物的混合物。

膨润土是常用的泥浆材料，它是一种无害的泥浆材料。

泥浆是在专用的搅拌池中配制。

钻进过程中，需重视泥浆粘度、比重和固相物含量等技术参数，当孔内情况发生变化时，将根据需要调整这些参数。

使用中从孔中返回的泥浆需经沉淀池或净化设备处理后再利用。

由于不含有害处理剂的膨润土泥浆散布在田野里对农业有利无害，所以在工程允许的情况下，泥浆配制时我们将尽可能不加有害处理剂。

泥浆粘度值表

管径Φ（mm）

不同地质泥浆粘度（s）

粘土

亚粘土

粉砂

细砂

中砂

粗砂

软岩石

钻导向孔

30～40

35～40

40～45

45～50

50～55

273

273～426

55～60

426～529

529以上

55～65

65～70

注：

泥浆粘度为马氏漏斗测量。

1）钻导向孔泥浆配制

通过查阅上表及结合穿越地质情况，确定泥浆粘度45s,控制失水量小于15ml。

配比标准：

钠基膨润土±

5.5%;

滤饼剂0.1%;

润滑剂0.1%;

增粘剂0.04%。

2）扩孔泥浆配制

设计要求：

泥浆粘度45s，失水量小于12ml。

原料配比标准：

±

5.5%，滤饼剂0.1%,润滑剂0.1%;

3）管线回拖泥浆配比

泥浆粘度50s,失水量小于10ml.

4%,滤饼剂0.15%,润滑剂4%.

3.2导向

导向在非开挖铺管工作中是一项十分关键的施工步骤。

导向能否成功及导向孔的质量如何，将直接关系到整个工作的成败。

导向时，尤其要注意导向孔的出土角、入土角、曲率半径和与相邻障碍物的间距必须满足铺设管线的要求。

（本次穿越铺设的是钢管，按设计要求入土角和出土角分别是9°

和6°

，曲率半径在762m满足规范要求1500D）。

为了精确控制标高和导向孔的曲率半径，使其误差在允许范围之内，为此采取以下措施：

1、我公司为避免传统技术带来的相关误差，也为能够更好的控制导向的钻进。

我方采用美国DCI公司新开发研制的Eclipse导向钻进导航仪进钻进。

2、严格按测定的水准控制点导向。

3、增加导向仪测量点数，原则上每6米（一节钻杆）测量一次钻头的深度、方位角和已放轨迹线的水平偏移量，并于测定的水准点和导向设计数据表数据相比较进行控制，使其误差控制在规范要求内。

3.3扩孔：

导向完成后开始利用回扩器进行扩孔。

（本工程中因待铺管道管径为508mm，拟采取3次扩孔，最终扩至800mm）。

并根据管段位置地质状况，采用符合管段处地质状况所要求的比重和粘度的非开挖专用泥浆，并依据地层稳定性情况，必要时再添加一些相应的处理剂材料。

泥浆通过专用泥浆搅拌系统搅拌充分。

根据扩孔扭矩和回拖力情况，合理调整泥浆用量和回拖速度，确保孔壁稳定。

施工过程中现场多余泥浆用专用设备运至指定位置排放。

本工程因待铺管道管径为508mm,拟采用4次扩孔,用φ400mm、φ600mm、φ800mm钻头各回扩一次，再用φ800mm钻头清孔。

3.4待铺设管线预制和试验

本工程中待铺设管线的预制和试验由建设方另行安排施工单位施工。

3.5拖管

扩孔基本完成后，将已组连在试验检查合格的管段上的拉管头与分动器相连牢固可靠，待铺设管段放置在土堆上，沟充水，靠近出土点附近开挖工作坑，以便管道顺利进洞。

在确认扭矩及回拖力满足拖管要求后，可进行拖管。

在回拖过程中，一方面要在管端回拖入洞后，在工作坑前派专人看管，认真检查管线外表情况，发现异常或外防腐层损伤，立即停机处理，修补好后重新开始回拖，另一方面，要密切注意钻机回拖力、扭矩的变化，通过调整泥浆流量、回拖速度、钻头转速，保证管道平稳顺利回拖，严禁蛮干。

施工过程中，随时注意洞口泥浆溢出情况，必要时将多余泥浆运走。

3.5．1回拖时拉力计算

F拉=∏L2f【D2r泥/4-7.85ઠ1（D-ઠ1）】+k粘∏DL2

式中：

F拉—计算的拉力（t）；

L2—穿越的管段的长度（m）；

f—摩擦系数，0.1-0.3；

D—管子的直径（m）;

r泥—泥浆的密度（t/m3）;

ઠ1—管子的壁厚（m）;

k粘—粘滞系数，0.01-0.03

所以F拉=3.14×

265×

0.1×

0.214+0.01×

3.14×

0.508×

265=22.03t

通过上述计算，本次穿越为确保回拖顺利准备使用150t钻机来满足拖管要求。

3.6复检和清退场

回拖结束后认真检查管线是否符合设计要求，符合要求后认真清理现场，恢复施工面原貌，泥浆坑内剩余泥浆要及时外运清理干净。

3.7场地设置布置

钻机作业场地布置设备包括：

定向钻机、柴油发电机组、泥浆澎润土堆放场地、钻杆堆放场地、钻具堆放场地、泥浆澎润土加料场地、泥浆返回池等。

如下图所

泥

浆

坑

☆

☆

钻机

钻杆

发电机组

四、施工组织和进度

1、人员组织

序

号

岗位

人数

姓名

工作职责

1

机组负责人

张亚斌b

根据法定代表人授权对项目实施全面管理

2

导向和定位人员

刘之辉

负责施工技术工作操作导向仪器

3

机长

田万峰

负责钻具准备按导向人员要求组织施工

4

安全质检员

张奔

负责质量和安全工作

5

泥浆人员

陈战桥

负责符合要求的钻进液配供等工作

6

电气、机械维修工

周子敏

负责设备的养护与正常运转工作

7

后勤辅助人员

若干

张凤杰

辅助生产，进行物资采购

2、主要机械设备：

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

备注

导向钻进铺管钻机

FKW-60

台

导向仪

Eclipse导向仪

套

泥浆泵

HBW150/10

30KW、20KW

货运汽车

随车吊

运输工具车

3、工程进度

我公司将在接到建设方进场通知后15日内完成。

具体安排如下：

工作内容

施工天数

1-2

2-3

3-13

13-15

进场、设备安装

工作坑开挖

导向钻进

扩孔

拉管

撤场

五、质量保证措施：

为保证管道穿越能够按照设计、规范和合同要求的工程质量标准圆满完成，制订质保体系如下：

机组负责人：

张亚斌

1、质量保证体系：

定位导向员：

泥浆员:

安全质量自控

后勤生活

物资采供

泥浆管理

泥浆配制

机电维修员：

备件管理

机电维护

质检安全:

机长：

后勤：

2、质量方针:

靠科技进步、抓规范管理、保业主满意。

3、质量目标:

单位工程合格率100%。

4、质量责任

5.1项目经理:

5.1.1对项目实施全过程和全面管理，领导并组织项目部的安全、质量方针的实施。

5.1.2组织制定项目安全、质量目标及政策，并保证在项目部内贯彻实施。

5.1.3组织做好相关技术标准，规范和操作规程的贯彻执行。

5.1.4收集工程资料，组织编制、报验竣工资料，参与工程竣工验收。

5.2定位导向人员:

5.2.1执行项目经理决策，负责具体组织，指导质量保证活动的开展。

5.2.2全面负责工程质量保证工作中的技术问题。

5.2.3贯彻项目部的各项质量政策、规定，及时组织项目施工中各项质量管理活动的实施。

5.2.4对工程质量保证活动的开展及结果负全面管理责任。

掌握施工过程中的质量状况，及时真实地做好导向中各项原始数据的记录，随时进行记录分析和制定改进措施。

5.2.5监督检查其他施工人员质量控制工作，发现问题及时处理和解决。

对工程不合格或质量保证工作失误造成质量问题的应负管理责任。

5.2.6及时制止违反质量规定的一切行为，决定是否停止施工。

5.3机长:

5.3.1机长是钻机的主要负责人，是质量保证活动的重要责任者，对工程施工的质量负有重要责任。

5.3.2组织本机台人员做好钻具的配置和准备以及钻机的维护保养工作，认真落实项目部的质量及安全各项措施要求。

5.3.3积极与导向人员交流钻进情况，听从导向人员指令操作钻机，及时、真实做好各工序中钻进原始数据的记录。

5.3.4接受安全、质量人员的检查和监督，对提出的问题应认真处理和整改，并针对问题性质及工序能力调查情况并进行分析，及时采取措施。

5.3.5负责本机台的安全、质量自检活动和工序交接中的互检活动的开展，督促施工人员作好自检记录和施工日志。

5.4安全、质量检查员：

5.4.１安全、质量检查员是对工程安全、质量进行全面检查监督的特殊岗位工作人员，必须经培训后持证上岗。

对施工中的安全、质量监督检查工作负全面责任。

5.4.２发现施工中违反操作规程，技术措施，图纸等要求时应坚持原则立即提出，责令其整改或停工，并向项目部经理或机长汇报。

5.4.３收集整理施工过程中的检查记录，协助导向员和机长按要求及时，准确，如实整理填写各工序记录表。

六、质量管理措施：

1、所用的测量和检测设备要选用合适并在有效的检验周期内。

2、加强施工管理，各工种，岗位严格把关，认真执行＂三检制＂

3、各种材料要有合格证及使用说明书。

4、钻机及配套设施就位可靠，符合相关标准。

5、严格执行各项操作规程及质量管理制度，加强岗前培训。

6、由于定向钻穿越工程是隐蔽工程，故在钻导向孔时一定要注意严格控制曲线轨迹，确保按设计曲线轨迹钻进。

7、管道回拖前，一定要认真检查好管道，确保管道自身质量合格，并开挖好符合要求的发射沟浇灌好水、将待拖的管道泡在沟中或将管道用支架（墩）支撑好、加好润滑剂。

回拖过程中还安排专人检查，清理管道下部可能刮伤管道的杂物，修补好管道的刮伤处。

七、主要工种及重点工程施工安全措施

7.1防火安全措施

参加施工的各单位，必须按照“安全