水平定向钻在油气管道光缆敷设中的应用与实践

摘要：本文介绍了水平定向钻施工的基本原理方法，特别结合我国近几年的油气长输管线建设中的通信光缆敷设，提出采用水平定向钻敷设油气管道通信光缆的关键技术问题及应对措施。

关键词：水平定向钻 油气长输管道 通信光缆敷设 应用与实践

1 水平定向钻技术的基本工艺方法

水平定向钻技术上世纪八十年代由国外通过技术引进进入国内，其应用领域主要包括通信管道、油气管道、市政供排水、电力管道等穿越工程。其施工工艺主要分为三个阶段：先导孔的钻进、扩孔和管道回拖。导向孔的钻进应根据穿越的地质情况，选择合适的钻头和导向板或地下泥浆马达，由入土点进行钻进，钻进过程中通过监测并控制钻进工具，使钻孔按照预先设计的轨迹进行延伸，并从另一端钻出地表，完成整个导向孔的施工。扩孔施工是定向钻施工技术中的关键技术环节之一，它直接关系到铺设管道的成败。在利用小口径的导向钻头完成了先导孔的施工后，应立即换上扩孔钻头，对导向孔进行扩大施工，根据钻孔的长度、直径和设备能力选择适应于地层扩孔钻头进行扩孔。管道回拖是定向钻进铺设管道施工技术中的最后一个环节，如果条件合适最后一级扩孔和管道铺设可以同步进行，这样就避免了因钻孔暴露时间过长而引起孔壁坍塌的危险。需要注意的是在钻孔坍塌、清孔不彻底、钻孔严重弯曲、泥浆不理想的情况下，管道回拖是不能进行的，否则会造成管材拉断或变形，甚至造成人身危险和拉管失败。

2 油气长输管道通信光缆敷设的特点及作用

当今我国已跃升为世界五大油气生产国之一，随着国家能源结构调整，清洁能源的推广，石油天然气的使用量仍在增加。目前我国油气长输管线总长将近2万公里。在油气长输管道建设体系当中，通信光缆系统起着重要的保障功能，其主要功用是为油气管道SCADA系统提供可靠地数据传输通道；为油气长输管道生产调度提供可靠地通信通道；为油气长输管道例行巡检、故障排除、抢险救灾提供通信保障；为生产现场的自动操作及工业电视监控系统提供传输通道；同时也为油气长输管道行政管理实现沿线各个输配站、调压站、门站及各管理服务部门之间的信息沟通。一般情况采用与油气管道同沟敷设一条多芯光缆的方法建设，光缆一般采用硅芯管保护，即同沟埋设硅芯管，每两公里左右建接头井一座，光缆一般采用压缩空气吹缆敷设。

3 水平定向钻应用与油气管道通信光缆敷设的关键技术问题及应对措施

由于水平定向钻应用与油气管道通信光缆施工中主要是在穿越部位，例如穿越河流、湖泊、铁路、公路及其他障碍等无法用常规开挖或普通顶管通过的部位，这就需要有针对地解决一些技术问题：首先是敷设方式问题。一般来说有两种方式，即同孔敷设和分别敷设。同孔敷设就是指光缆套管和油气主管在同一空洞内同时回拖铺设。此种方式敷设施工工期短，施工成本低，但是受到扩孔直径及穿越距离的限制以及套管与主管可能有长距离后缠绕现象，这样会增大回拖阻力甚至导致光缆套管在回拖中断裂，所以要视穿越情况及相关设计施工规范要求具体选用。我公司曾在昆仑天然气利用工程中成功采用同孔敷设的方法完成了多次穿越工程（见图一）。分别敷设是指光缆套管和油气主管分别打孔敷设，这样可以减小主管回拖阻力，更加安全。要根据施工场地、施工成本以及综合地质条件来确定。其次是管材问题。也就是说用什么样的光缆保护套管，一般来说小型穿越（小于400米）可以直接采用回拖普通硅芯管或加强型硅芯管；大型穿越（大于400米）要用114mm×6mm钢管做保护套管，钢管内再放置硅芯管。再次是光缆的敷设问题。一般来说都是在硅管内采用压缩空气吹缆的方式敷设。但是近几年在油气管道穿越施工中，穿越距离越来越长，有的已经达到两三千米，而水平定向钻施工工艺一般都要求将管道一次性预制好，并且要把硅芯管和光缆都穿放好才可以回拖，以防止拖完管后光缆穿不进去。普通吹缆无法满足太长距离的光缆敷设，一般做法是在光缆钢套管焊接过程中在套管内预放一条钢丝绳，硅芯管也放开在地面上可分段把光缆吹好后用钢丝绳将其拉入钢套管内。最后，回拖阻力问题。不论是直接拖硅芯管还是拖钢套管，由于管径较小，其所能承受的会拉力都是有限的，特别是长距离穿越，能否有限降低回拖阻力将成为工程能否成功的关键所在。减小回拖阻力最有效的措施是保证成孔，应根据穿越层的工程地质条件选择合理的成孔方法和钻进泥浆，匹配合适的钻进速度，或挤压或悬浮保证孔洞形成。

4 结语

总之，随着我国清洁能源的推广，油气长输管道的不断建设，水平定向钻进技术在长输油气管道通信光缆敷设施工中具有不可替代的作用。经过二十多年的工程实践总结，在一般地质条件下我们不论是从施工工艺、敷设方式、材料选择还是设备利用方面都取得了一定的经验，但是针对特殊地质条件下的施工问题还需要我们不断地探索和总结，我们相信水平定向钻进技术在长输油气管道通信光缆敷设施工中会发挥越来越大的作用。

参考文献：

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