定向钻穿越施工方案洙水河.docx

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定向钻穿越施工方案洙水河

A4洙水河定向钻穿越施工方案报验申请表

工程名称：

巨野分输站—巨野门站天然气管道工程编号：

致：

山东建院工程监理咨询有限公司

我单位已完成了洙水河定向钻穿越施工方案的编制工作，现报上该工程报验申请表，请予以审查和验收。

附件：

1、洙水河定向钻穿越施工方案

承包单位（章）__________

项目经理__________

日期__________

审查意见：

项目监理机构___________

总／专业监理工程师___________

日期___________

巨野分输站—巨野门站天然气管道工程

洙水河

定向钻穿越施工方案

编制：

审核:

山西省工业设备安装公司

2012年04月28日

目录

A4洙水河定向钻穿越施工方案报验申请表1

一.编制依据0

二工程概况1

1.洙水河定向钻穿越工程概述1

三施工部署1

1.施工总体方案1

2.管理目标2

3.施工任务划分2

4.施工部署要求2

四定向钻工程施工方案3

1、定向钻穿越施工流程：

3

2、定向钻穿越入、出土角度的确定3

3、定向钻穿越曲率半径的确定4

4、定向钻穿越深度的确定4

5、设备组装调试4

6、钻导向孔5

7、扩孔、回拖6

8、施工注意事项7

9、泥浆配比7

10、穿越段管线下沟8

11、发生突发事件的应急措施8

五施工总进度计划10

六各项资源需要量计划11

1.劳动力需要计划11

2.主要施工机具、设备、材料需要计划11

3.材料需要计划12

七质量保证措施及HSE管理措施12

1.质量保证体系13

一.编制依据

1.1《巨野分输站—巨野门站天然气管道工程洙水河定向钻穿越》施工图

1.2《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范穿越工程》（SY/T0015.1-98）

1.3《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB52424-2007）

1.4国家法令、法规：

1）《中华人民共和国安全生产法》主席令第70号（2002）

2）《建设工程安全生产管理条例》国务院第393号（2004）

3）《中华人民共和国节约能源法》主席令第90号（1997）

4）《中华人民共和国环境保护法》主席令第22号（1989）

5）《中华人民共和国水土保护法》主席令第49号（1991）

6）《中华人民共和国防洪法》（1997）

7）《中华人民共和国野生动物保护法》（1998年11月8日）

8）《中华人民共和国土地管理法》（1998年8月29日）

9）《中华人民共和国消防法》（1998年5月1日实施）

10）《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》劳动部令第3号（1996）

11）《建设项目环境保护管理条例》国务院令第253号（1998）

12）《石油天然气管道保护条例》国务院（2001）

13）《建设工程安全生产条例》国务院令393号（2003）

14）《地表水环境质量标准》GB3838—2002

15）《城市区域环境噪声标准》GB3096—93

16）《建筑施工场界噪声限值》GB12523—90

17）《大气污染物综合排放标准》GB16297—1996

18）《污水综合排放标准》（1999年局部修订）GB8978—1996

19）《中国石油化工集团公司安全、环境与健康（HSE）管理体系》Q/HSE001.1—2001

1.5施工技术标准及验收规范

1）《油气输送管道穿越工程施工规范》GB50424—2007

2）《油气输送管道穿越工程设计规范》GB50423—2007

3）《原油和天然气输送管道穿跨越工程设计规范跨越工程》SY/T0015.2—98

4）《石油和天然气管道跨越工程施工及验收规范》SY0470—2000

5）《钢制管道穿越铁路公路推荐做法》SY/T0325—2001

6）《油气长输管道工程施工及验收规范》GB50369—2006

7）《石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范》SY0402—2000

8）《埋地钢制管道阴极保护参数测试方法》SY/T0023—97

9）《长输管道阴极保护工程施工及验收规范》SYJ4006—90

10）《石油建设工程质量检验评定标准管道穿跨越工程》SY/4104—95

11）穿跨越工程、电力工程、通信工程、道路工程、阴保工程、给排水工程等施工及验收执行国家和行业现行施工及验收标准。

二工程概况

1.洙水河定向钻穿越工程概述

1.1工程简介：

洙水河定向钻穿越，现场测量两穿越桩间距为255.9m。

根据《油气田及管道岩土工程勘察规范》（GB50568-2010）划分，属中型穿越。

场地等级为二级场地，地基等级为二级地基，综合判定本次岩土工程勘察等级为乙级。

本穿越起、终点里程分别为：

6+901.9～7+156.2。

管道实长255.6m。

J017-1-J018-1号桩洙水河定向钻穿越地区等级属三级地区，设计压力为6.3MPa，设计系数为0.5，穿越段采用Φ219.1×7.1mmL415高频直缝电阻焊钢管。

1.2地形地貌场地交通情况：

穿越场地两侧均为耕地，地势较为平坦，柏油路可通现场，交通状况良好，施工条件较好。

区域地貌为黄河冲积平原，场地所处地貌单元为黄河冲积平原。

三施工部署

1.施工总体方案

为保证施工顺利进行，针对本工程特点，精心挑选公司内部施工经验丰富、具有专业特长的技术业务骨干，组建精干的项目组负责人部。

以高金山同志为穿越项目负责人，按照“高标准、高质量、高效益、高速度”的总方针，对工程进行统筹管理。

依据工程特点，围绕业主特别关注的影响工程质量及进度的关键问题，我单位积极开展技术准备工作。

对原有设备进行全面检修和保养，确保投入工程施工设备的完好率。

同时我们还对参建人员进行本工程施工标准宣传和技术培训，所有特殊工种均达到持证上岗。

2.管理目标

2.1项目组分工明确，职责明晰，管理有序，考核有据。

2.2工程质量达到优良。

2.3无重大安全事故，HSE管理符合要求。

2.4技术先进，方案可靠。

2.5设备完好率100%以上，利用率95%以上。

2.6材料使用无浪费，定额节约率3%以上。

2.7文明管理、文明施工、文明生活，项目组人员无违法违纪行为。

3.施工任务划分

4.1施工项目组负责本段施工的组织、协调工作，负责整个工程施工的进度、技术、质量、安全、成本管理工作。

4.2管道穿越机组：

负责钻机场地布置、钻导向孔、扩孔回拖主管线及回拖光缆套管；

3.3测量放线、作业带清理、施工材料供应、地方关系协调等由施工项目组统一组织。

3.4定向钻穿越是一项系统工程，对各工序的衔接要求很高，实际施工期间将按照工程的总体施工进度确定各施工队的施工期限，保证各工序衔接合理、到位。

4.施工部署要求

4.1对现场进行详细踏勘，配备适应性强的施工机具，优化施工程序，提高现场预制化程度，合理利用人力和物力，力争缩短工期。

实行预制与现场组对相结合、交叉和流水相结合的施工方法，加快施工进度。

4.2项目组织精干高效，作业队伍施工经验丰富，组织严密，机组配置要灵活，以适应穿越施工。

4.3使用网络计划技术，纵观全局，点面配套，缩短有效工期。

4.4建立一套完整的施工指挥系统，达到八个统一：

a）统一接受业主下达的指令计划；

b）统一接收图纸并向下分发；

c）统一编制施工计划及施工图纸统筹图：

d）统一定期召开生产会议；

e）统一布置现场组织及管理；

f）统一编制设备、材料订购计划；

g）统一接收业主供应的材料及分发；

h）

统一现场调度管理。

四定向钻工程施工方案

1、定向钻穿越施工流程：

2、定向钻穿越入、出土角度的确定

基本按照图纸设计进行施工；施工队可根据地质地形条件和穿越管段的材质、管径及施工场地等条件适当调整入土角度和出土角度，但是入土角的角度范围应为8°-12°，出土角度宜为4°-8°。

3、定向钻穿越曲率半径的确定

基本按照图纸设计进行施工；根据现场的实际情况，若定向钻的曲率半径需要调整，必须满足一下两个条件：

A穿越曲线的曲率半径应大于1200D，B长度大于200米。

4、定向钻穿越深度的确定

严格按照图纸设计进行施工。

5、设备组装调试

5.1锚固体安装

根据施工平面图测量管道穿越中心线，确定锚固体位置后，开挖一长4m、宽2m、深1.6m的锚固坑，将锚固体四周填埋牢固，并在锚固体顶部焊接千斤顶，钻机就位后支在钻机滑道上，使滑道、千斤顶与地锚形成多个稳固的三角形，以防钻机侧翻，增强地锚稳固性。

5.2将钻机平台与锚固体连接，钻机四条支腿下利用钢结构平台垫平。

通过调整四条支腿，使主机平台与水平面的夹角与入土角一致，角度为90。

在安装钻机时，依据设计图纸给出的穿越管线轴线采用全站仪测定出钻机的纵轴线。

钻机就位后须进行轴线复测，若钻机纵轴线与穿越轴线存在偏差，需精确测出两轴线间的夹角值，计算出水平漂移量，并记录下来，便于在钻进过程中修正穿越轨迹。

5.3将泥浆罐、泥浆泵等按平面布置图就位、组装连接。

5.4钻机各部系统联机试运，确认各系统运行正常。

5.5控向系统调校

1）在穿越前，对穿越区进行磁场测量，如该地区磁场干扰较强，应建立布控磁场，确保穿越过程中计算机显示数据的准确性。

对控向探测装置进行消磁及校验，以保证探头的准确性。

测量人员对定向穿越轴线进行复测，以减少测量误差。

2）认真分析设计图纸，测量出、入土点长度和地面高程。

在坐标纸上沿穿越设计曲线标明每根钻杆的位置和折角，便于控向操作,从而保证穿越过程中实际曲线与设计曲线一致。

3）复测穿越轴线，对入、出土点的位置、标高及水平距离进行效验；精确测定轴线方位角,调校控向系统；安装传感器、无磁钻铤、连接钻头、造斜短节，检测控向信号是否正常；供给泥浆,检测钻头水嘴是否正常工作。

6、钻导向孔

钻具连接为：

动力头→动力头保护短节→钻杆→无磁钻铤→泥浆马达→造斜短节→镶齿合金岩石钻头。

6.1施工前进行地质条件分析，根据设计曲线，计算每根钻杆的设计位置，并在座标纸上绘制钻杆设计位置图，图中注明地质情况。

在钻进过程中，根据钻进位置的地层情况对泥浆配比进行调配，保证泥浆技术参数满足穿越施工要求，防止地层的变化影响钻进方位角的调整。

6.2接线员把信号线接好后，安装相应钻具，听从起重人员指挥，钻机动力头向正向自由转至满扣为止，然后用钻机夹钳夹紧钻具头部，拧紧丝扣。

钻具接好后开通泥浆，根据地质情况调节泥浆压力。

6.3工具面的调整：

钻机动力头带动钻杆向后退2-3英尺，同时正向旋转，调整工具面至0゜，继续钻进。

6.4钻杆推进的推力为2-6万磅，如推力过大，钻杆易顶弯。

6.5在导向孔的钻进过程中，严格监控每根钻杆的倾角、位置、地球引力矢量等数据，利用地面监控系统，监测钻头位置。

如出现钻头偏离设计曲线或水平漂移过大的现象，应及时抽回钻具，重新进行调整，保证穿越曲线在正常范围之内，以避免穿越实际轨迹偏移设计曲线过大。

6.6钻进过程中，针对控向系统反馈回来的磁倾角、磁偏角、地球引力矢量等钻进参数，进行认真分析，若发现钻进参数与设计参数出现偏差，及时调整、修正。

在钻进过程中，如角度增大、偏高，应立即停止钻进，并向后退至适当的位置，重新调整工具面，继续钻进。

6.7钻进过程中，如钻头下沉量过大，不能继续钻进时，最少应拔回三根钻杆，重新改孔。

6.8改孔时，根据实际情况，重新调整工具面位置，向前推进，确认新孔后，正常钻进。

6.9钻头出土后，立即停止供给泥浆，以防泥浆外泄，污染环境。

7、扩孔、回拖

7.1钢套管焊接完毕后，将穿入钢管中的钢丝绳与拖拉头连接，并将拖拉头焊接在钢管头部，另一端用盲板封口，进行套管回拖作业。

动力头→动力头保护短节→钻杆→扶正器→岩石扩孔器→钻杆

预扩孔2次，洗孔1次，分别为：

第一级扩孔：

250流道式回扩器

第二级扩孔：

350流道式回扩器

洗孔：

350流道式回扩器

7.2按照动力头→动力头保护短节→钻杆→岩石切割刀→扶正器→钻杆的钻具连接顺序进行钻具连接，接好后开通泥浆、测试泥浆压力、观察水嘴喷泥浆状况，发现有堵塞的水眼，用铁丝捅开，反复检查，直至泥浆系统畅通且泥浆压力达到200-250PSI后，进行预扩。

7.3预扩孔施工过程中，钻机动力头不允许反转。

7.4泥浆压力需控制在200-250PSI，不得低于170PSI。

7.5预扩孔时钻具的回拖速度控制在2-3英尺/分，回拖完一根钻杆后，需先停钻，然后再停止泥浆。

7.6管线回拖

7.7管线回拖时按以下顺序连接钻具:

动力头→动力头保护短节→钻杆→岩石切割刀→旋转接头→U型环→拖拉头→管线

7.8正式回拖前应使用电火花检漏仪，按设计要求的检漏电压全面检查防腐层，如有损伤及时修补。

7.9管线回拖前再次对设备进行检查、维护，确保系统工作状况、输出参数处于良好的技术状态；检查切割刀、扩孔器的水嘴、喷孔，确保通畅。

7.10管线回拖前，首先开通泥浆（泥浆压力照预扩孔施工要求执行），回拖速度控制在2-3英尺/分，同时密切注视拖拉力、扭矩、泥浆压力的变化情况，随时调整。

7.11回拖完一根钻杆后，需听从起重人员指挥，将钻杆母扣拖至下夹钳位置后，继续回拖一段距离，再向前推至卸扣位置，拆卸钻杆。

7.12回拖时尽量缩短准备时间，迅速连接钻具，进而缩短管线在孔内的停滞时间，防止因停留时间过长而引起泥浆性能的改变，粘着、卡钻等不良情况的发生。

7.13回拖过程中，如需中途停止回拖，需控制管线向前走一段距离，方能停止回拖，不允许立即停止。

7.14为保证管线能够正常入洞，可在发送沟前端用2台吊管机将管线提起，使管道入洞角度与出土角度一致，减小管线的回拖阻力。

7.15管线回拖施工应连续进行，回拖速度不超过2m/min；精心调配泥浆，保证其具有良好的比重、黏度和润滑性，使管线在回拖过程中始终处于悬浮状态，减小回拖阻力。

7.16管线出土后，听从起重人员指挥，卸掉所有钻具，回拖结束。

8、施工注意事项

1）在出土点沿管线轴线方向前20米处开挖一条深2米、宽5米的泥浆回收渠，回收渠与出土点泥浆池相通，以保证泥浆及时回收，不污染环境，重复利用。

2）根据设计图纸，在严格执行设计穿越曲线规定的前提下，针对不同的地层选用合理的钻具组合，控制泥浆压力，争取减少扩孔次数，缩短回拖时间，减少所成孔的椭圆度，防止地面塌陷及开裂。

3）在穿越施工的过程中，首先严格按设计图纸进行穿越施工，根据地堪报告针对不同的地质，确定泥浆压力和泥浆排量力争杜绝泥浆的“跑、冒”。

其次派专人24小时对穿越处的大堤、河道及沿穿越轴线两侧10m内进行昼夜监视，当发现冒浆时,在冒浆点采取围堰截堵方法防止泥浆扩散。

同时降低泥浆压力，冒出的泥浆及时处理。

9、泥浆配比

9.1在定向钻穿越施工中，对泥浆有如下要求：

1）良好的流变性能，保证有较强的携钻屑能力；

2）优良的润滑性能，降低摩擦阻力，提高施工效率，防止卡钻；

3）较强的护壁作用，能在孔壁形成具有一定力学强度的泥饼，防止泥浆漏失，维护孔壁稳定。

9.2泥浆配制

1）泥浆的组成：

膨润土+水+化学处理剂

2）技术参数：

粘度45S-----60S

比重2.5-----3

PH值8.5-----9

9.3施工过程中，对泥浆的调整

1）在泥浆中加高分子包被剂+降失水剂+防塌剂

2）技术参数：

粘度45S-----60S

比重2.5-----3

PH值8.5-----9

切力2-----20

3）在扩孔的过程中，加入高分子处理剂使泥浆中的岩屑尽快的絮凝，经振动筛清除后，二次使用，同时有增稠、润洗作用，为使固孔效果明显配合使用防塌剂；为降低泥浆中的失水需加入胺盐，使地下水层中的水不易侵入到泥浆中，而导致孔壁坍塌；为调整泥浆的PH值需加入纯碱，促进粘土的水化分散和增稠。

4）回收再生的泥浆性能稳定，粘度、比重、切力都比较好有利于固孔防塌，因此应充分利用。

9.4不同地质条件泥浆配比要求

1）砂层、流砂层及回填土地层钻进液的配制：

在加足加好膨润土的同时，按

50：

1和40：

1的比例加碳酸钠和氢氧化钠，为了增加粘度还要加一些增粘剂等大分子物质，提高液相粘度在50S以上达到技术要求。

2）不同地质条件下，所使用的泥浆原料完全相同，仅需通过对其用量比例的调整，从而改变泥浆的各项技术参数（粘度、比重、切力），即可满足施工要求。

10、穿越段管线下沟

沿管线穿越轴线延长线方向，在出土点一侧，根据管线长度和施工规范要求，开挖发送沟。

在发送沟开挖时,注意保证发送沟在穿越曲线的延长线上。

11、发生突发事件的应急措施

11.1防止卡钻、抱钻措施：

（1）针对此工程地质特点制定有效的泥浆方案。

（2）增加扩孔级数，减小扩孔跳级尺寸。

（3）回扩过程中，扩孔速度不允许过快，一旦发生卡钻扭矩急剧上升，严禁松手柄或钻机熄火，而是要求控制手柄逐渐释放扭矩。

（4）加大泥浆用量，增加泥浆粘度至80秒左右，如此可以将孔中的不良物质带出，如碎石，大颗粒结核等，减小卡钻概率。

11.2扩孔过程中发生卡钻抱钻的应急预案：

1）发生卡钻抱钻的第一步要做的就是将扩孔器退出孔外：

在扭矩没有达到钻机极限的情况下，使用钻机旋转着将扩孔器退出，然后进行下一步工作；如果光依靠一台钻机的力量无法使扩孔器推出孔外，我们将把另一台钻机调至出土点，连上钻杆后与对岸钻机司钻随时保持联系，以求两钻机保持同一转速及转向，采用入土点钻机推，出土点钻机拉的办法。

如果以上方法无法将扩孔器退出，我们将联系滑轮组，使用一定滑轮与一动滑轮的组合，每个滑轮穿有8股钢丝绳。

将出土点地锚加固，该滑轮组动力可以使用卷扬机或挖掘机，不断加力直至将扩孔器拖出。

该组合直拖力可以达到200吨以上。

2）回拖管线

①防止回拖管线卡死的措施：

（1）预制管线时，严禁出现管线与穿越中心线有3°以上的折角，并且预制管线尽量保持一直线，将回拖阻力减到最小。

（2）首先严格控制曲线，连续3根钻杆不允许超过1.8°，出入土角严格按照设计要求。

（3）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900mm岩石切割刀继续清孔，并研究泥浆配方是否合适，直至满足回拖需要。

（4）发送沟措施：

发送沟与穿越中心线处与同一直线上，发送沟中注水，使整段管子浮在水中，减小回拖力。

（5）回拖管线时，在泥浆中加入水基润滑剂，使孔中的润滑达到最佳。

（6）回拖之前将出土点处向出土点后挖开30米，以使管子入土时应力最小。

3）管线回拖中卡死的应急预案：

（1）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，调用100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。

（2）如果回拖管线距离钻机100米以内，则考虑大开挖的办法将管线挖出，之后连头。

距离在100米以外或无法大开挖则要考虑后撤管线。

（3）后撤管线采用滑轮组，动力则采用挖掘机或卷扬机。

逐渐加力直至回拖出管线。

4）泥浆跑冒应急预案

（1）一旦在施工时发生泥浆跑冒现象立即组织人员进行围堵，减小泥浆压力用膨润土进行封堵并将跑冒的泥浆用器具清理干净。

（2）如果对跑冒的泥浆封堵无效，立即开挖牵引沟将跑冒的泥浆迅速引入泥浆坑，强迫跑冒的泥浆进入泥浆再生循环利用系统。

五施工总进度计划

1.本标段穿越工程施工工期计划为设备进场之日起，日历工期为每处7天，合计三处，累计21天。

2.施工进度如阶段下

施工准备阶段：

历时2天，主要完成设备的调遣和调试、出土点、入土点及管道预制场地的平整、材料物资的采购。

管道预制阶段：

历时7天，主要完成布管、组对焊接、检测、试压、防腐及发送沟的开挖等（与定向钻施工同步进行）。

钻导向孔阶段：

历时2天。

扩孔作业阶段：

历时1天。

洗孔作业阶段：

历时1天。

回拖作业阶段：

历时1天。

六各项资源需要量计划

1.劳动力需要计划

工种级别

按工种施工阶段投入劳动力情况

场地平整

设备进场

开工准备

导向钻孔

扩孔作业

回拖作业

场地平整

项目组负责人

1

1

1

1

1

1

1

队长

1

1

1

1

1

1

1

现场技术

1

1

1

1

1

1

现场设备

1

1

1

1

1

1

质检员

1

1

1

1

控向员

2

2

2

司钻工

2

2

2

泥浆工

2

2

2

材料员

1

1

1

1

保管员

1

1

1

1

起重工

2

2

2

2

2

维修工

1

1

1

1

1

1

电工

1

1

1

1

1

发电工

1

1

1

1

1

电气焊工

1

1

1

1

司机

2

2

2

2

2

2

2

普工

10

10

10

10

10

10

10

安全员

1

1

1

1

1

1

1

后勤

2

2

2

2

2

2

2

2.主要施工机具、设备、材料需要计划

主要施工机具、设备需要计划表

序号

设备名称

型号

数量

备注

1

定向钻

40T

1台

2

泥浆泵

3HS250型

1台

3

泥浆回收系统

ZX-200

1台

4

控向系统

WGS

1台

5

潜水泵

4″

3台

6

挖掘机

EX245－5

1台

7

吊车

8-16T

1台

8

扩孔器

Ф250Ф350

各1个

9

全站仪

GTS－301

1台

10

钻杆

Ф127×9.6

1000米

11

发电机

150KW、30KW

各1台

3.材料需要计划

材料名称

品种、规格、产地

单位

数量

备注

膨胀土

山东潍坊

T

300

柴油

0号

升

50000

固壁剂

HL-2

T

10

润滑剂

HL-2

T

5

纯碱

T

60

信号线

Φ6mm

m

1000

压线接头

Φ6mm

个

100

丝扣油

锂基脂

Kg

200

七质量保证措施及HSE管理措施

1.质量保证体系

1.1质量方针

坚持走质量效益型道路，以充分的资源和合法手段，为顾客提供满意产品和优质服务，在持续改进中，实现最佳效益。

1.2质量目标

1）按合同约定为顾客提供满意工程，合同履行率100%，工程质量一次交工合格率：

100%。

2）员工综合素质逐年提高，主要技术岗位持证上岗率保持100%。

3）主要生产设备完好率≧93%，利用率≧55%。

4）顾客满意度≧95%。

1.3.质量管理体系组织机构和质量控制机构

1.3.1质量管理体系组织机构：

管理承诺：

公司总经理通过以下活动，对其建立、实施质量管理体系并持续改进有效性的承诺提供证据：

a.通过采取定期培训、文件、网络、会议、顾客满意度测量等多种形式向全体员工传达