高落差、长距离、岩石层管道定向钻穿越施工技术

摘 要：该文结合重庆-綦江成品油管道工程项目南山定向钻穿越工程，对穿越施工过程中所遇技术难点进行分析，并针对相应技术难点采取相应的应对措施，保证施工的顺利完成，为高落差、长距离、岩石层管道定向钻施工提供了一些参考。

关键词：高落差 长距离 岩石层 定向钻 山体 泥浆漏失

中图分类号：TE 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）01（a）-0-02

1 工程简介

南山定向钻穿越工程入土点位于南山镇石牛村，出土点位于鸡冠石镇纳溪沟村，入土点比出土点高程高140.59 m。南山穿越长度为2124 m，曲率半径1500D，最大穿越深度158 m，管线采用Φ323.9 mm×7.9 mm防腐成品管。

2 施工技术难点

（1）此次穿越是山体穿越，由于地形及探棒信号接收范围的限制（穿越最大深度达158 m，探棒距离地面人工线圈长度大于100 m），穿越段中间有1282 m布置人工磁场存在较大难度。

（2）无穿越地质资料且地质条件较为复杂，存在软硬不均的地层，从返浆携带的岩屑分析，包括页岩、砂岩、砾岩、花岗岩及其它岩层。

（3）入土侧高程高于出土侧140.59 m，钻孔深度158 m，理论孔底压力1.9 mPa。一方面不利于泥浆携带岩屑，另一方面对于泥浆泵压要求较高。

（4）地层中有裂隙，在钻孔及洗孔过程中可能发生严重漏失，泥浆失返等情况。导致岩屑不能及时带出，泥浆消耗材料多，不仅加大施工投入，而且可能会制约施工进程。

（5）长距离穿越，需克服钻机扭矩大及钻杆推力有效传递的难题，出土侧地层承载力较低，势必造成钻头“抬头”难的

问题。

3 施工技术难点的应对措施

（1）在入、出土侧分别布置230 m×200 m和700 m×500 m的人工磁场控向的关键是能够计算出准确的基线方位角，如果探棒测量平台与人工磁场的读数绘制成平面图表，两条线保持平行，说明已经得到正确的基线方位角，如果两条线分开，那么基线方位角就不正确，如图1。

如果控向手跟随了不正确的方位角，那么每钻进一根钻杆，就会右斜sin3 ° ×9.5 m（单根钻杆长度）=0.49723 m 每钻进100 m，就会右斜5.234 m，为了避免这种情况的发生就需要改变线性方位角以便于探棒测量数据可以与人工磁场数据契合。准确得出基线方位角的方法，统计人工磁场最好结果区域各项数据，如表1。

最后从得到的结果中去掉一个最大值和一个最小值后取平均值，得出基线方位角。

（2）人工磁场的精确度比探棒测量平台测量精确度高，所以情况允许下，尽量布置合理的人工磁场。“To take another trutrack reading”重复进行人工磁场数据测量3～4次，如果每次测量数据之间的差距在0.3 m范围内，则说明获得的数据是可以采纳的，如果获得的结果彼此差距较大，则说明钻孔深度太大影响到人工磁场的准确性。

南山定向钻穿越钻孔深度达158 m，单圈电缆产生的人工磁场不足以得到精确的数据。我们通过在已有电缆旁边加接另外一条电缆（如图2），从而通过减小线圈电阻的方法来获得更多的电流。设备显示“Radial Intersity”数值保持在700以上，且“Axial Intensity Mismatch”数值一直控制在-3%～3%范围以内，说明通过布置双圈电缆线得到的人工磁场数据是稳定且可以采纳的。

（3）出土侧地层承载力较低，势必造成钻头“抬头”难的问题。一方面在出土侧打预探孔，了解出土侧地层情况（如图3）。第二方面使用一批6 5/8″S-135级优质壁厚高强度钻杆，不仅满足超长距离岩石层定向钻穿越对钻具的特殊要求，而且保证了超长距离钻杆推力的有效传递。

（4）入土侧高程高于出土侧140.59 m，且地层中存在裂隙，在钻孔及洗孔过程中可能会发生泥浆漏失，泥浆失返等情况。完成导向孔工作后，进行夯Φ1016 mm套管、安装封堵器及堵漏工作。一方面封堵器的成功应用，有效遏制了入、出土侧落差大造成的孔内无法存留泥浆问题，二方面堵漏工作的成功，有利于泥浆及时带出孔内钻屑。夯Φ1016套管工作如图4，安装封堵器工作如图5。

（5）采用三通连接双泥浆泵的方法，提高泥浆的排量和泵压，不仅有效的平衡了层底压力有利于岩屑的携带，而且大排量的泥浆系统对缩短钻孔及扩孔的有效时间也起到很大的

作用。

（6）使用定向钻专用膨润土按8%～10%重量比加入淡水配出基浆，再按基浆重量的0.3%～0.5%的比例加入高效提粘剂和多功能悬浮剂等泥浆添加剂。使用地面循环罐进行低压循环，堵漏液进入漏失通道后各组分在漏失层中发生滞留、堆积、架桥和连接，最终达到堵漏目的。具体配方如表2。

4 结语

南山定向钻穿越施工中，虽然在无地质资料，入、出土点落差大，钻孔深度大等复杂条件下，进行水平定向钻穿越风险极大，但经科学施工，南山定向钻穿越一举获得成功。

参考文献

[1] 彭忍社，郭文庆. 西气东输工程山区地段管道施工技术[J].油气储运，2005（2）.