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松滋市赛洛天然气有限公司
DN159*5松滋河天然气管定向钻穿越工程
施工方案
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审批人:李向南
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中太建设集团股份有限公司
编制日期:
目录
一、施工概况
二、定向钻施工工艺流程
三、穿越管道施工技术措施
四、定向钻穿越施工方案
五、雨季施工措施
六、HSE管理
:.
一、施工概况
宜都市转供松滋的天然气从枝城交接计量站出来后,
敷设,经洋溪镇至车阳,经周家湾、观音阁、白虎岭,沿木天河到松滋的公路到马鬃
岭松滋门站。管道全长28公里,需要穿越农用机耕道、小河、沟渠、厂区铁路、焦
柳铁路等。本工程为天然气管松滋河穿越工程。
:
、《松滋河穿越燃气管道工程线路施工图》
、《石油天然气管道穿越工程施工及验收规范》(SY/T4079-95)
、《输油输气管道线路工程施工及验收规范》(SY0401-98)
,提高工序质量。每道工程的指挥及协调管工序设专人负责,
抓住影响质量的关键工序,层层把关,干出让业主满意的工程。
,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。
,确保关键线路按时完成,作到同步与立体交
叉相结合、特殊与普通相结合,综观全局,点面配套,缩短有效工期。
,可租用先用民房或招待所。
、固定电话方便与业主、监理沟通、联系,施工现场和
:.
主要施工管理人员配备移动电话,保持通讯畅通。
序
单位名称主要施工任务任务完成日期
号
总体协调,管理施工,对工程质量、
1项目部竣工验收后
安全、进度、环保等负全面责任,负
责对甲方、监理、协调、沟通
2穿越施工队负责管线定向钻穿越钻导向孔、预扩施工总进度计划
孔及管线回拖
3运输队施工总进度计划
管材、设备及材料运输
4后勤服务队竣工验收后
材料采购、保管及生活保障
:
根据业主要求及我公司的施工能力和组织安排,施工工期暂定为日历天数20天
,在该工期内完成松滋河定向钻穿越工程,满足业主提出的工期要求。
根据工程设计资料,入土点位于水田,出土点位于水田,主要穿越松滋河,设备
可到达施工点附近,施工便道120米,进场条件较好。定向钻穿越入土角为6°,出土
角为5°。
工程总工期暂定20天。
:.
考虑管道穿越松滋河,适合定向钻穿越,穿越长度448m。
松滋河定向钻穿越工程段采用φ159mm钢管,管道外防腐均采用环氧粉
末聚乙烯复合结构(三层PE)外防腐层,同时结合强制电流系统为主、牺牲阳极保
护系统为辅的综合保护方案。
序号项目单位数量备注
一管道焊接
Φ159钢管m448
二定向钻穿越长度m448以测量放线为准
二、定向钻施工工艺流程
钻机调试仪器调试
:.
钻导向孔
预扩孔
扩孔回拖
两侧连头
竣工验收
三、穿越管道施工技术措施
、设计控制桩进行测量放线。对于丢失的控制桩,根据交接桩
记录、测量成果表等资料进行补桩。
,并在其上设置百米桩;
:.
,包括控制桩测量(复测)记录,放线加桩
记录。
,用白石灰沿桩放出边界线。施工作
业带边界线在作业带清理前放出,线路轴线在布管前放出。
、40m宽的预扩孔作业场地。
根据现场踏勘,松滋河定向钻穿越管道、穿越施工设备进场施工经过的不平整的
道路,需进行道路平整,必要时采用布设油管排强化路面,以保障运输设备通行。
五、定向钻穿越施工方案
根据松滋河定向钻穿越工程区域地质构造及定向钻穿越对地质条件的要求分析,
设计穿越曲线主要经过的地层为强风化泥质砂岩。选择这样的地层主要是由于这些地
层分布比较广,无其他地层出现的断层现象,而且这些地层分布均匀,较利于导向和
扩孔的成孔,使得回拖顺利进行,且符合水平定向钻穿越曲率半径应符合设计要求。
曲率半径不宜小于1500D,而且满足工程要求的埋地深度,也能在规定的工期内完成
施工。
:
入土点场地占地20m×40m,用挖机配合人工平整场地,铺垫管排。根据现场条
件,设备无进场道路,需铺设5m×130m油管排。
:.
:
平整10m×30m出土点场地及长为448m,宽为10m的布管作业带。
:、、;同时采用锚固箱固
定。以确保固定钻机。预留地锚空间(××)。
,沟底宽1m,深1m,,穿越管在发送沟
内回拖,以确保管材的防腐层不被破坏。
针对本穿越工程,我公司拟使用美国DCI公司生产的SST无线控向系统,可在
整个穿越过程中采用地面布置线圈系统进行控向数据校正,使出土位置偏差控制在规
范允许范围内。
由于本工程穿越距离为448m,穿越地层主要为细砂,为此我们选用专用的合
金镶齿钻头进行导向施工,此钻头能够适应此地层钻进。钻导向孔的钻具组合如下:
镶齿钻头+造斜短接+φ165无磁钻艇+探棒室+61/4″无磁钻艇+φ127普通钻
杆;
,查明所有地下设施(管线、电缆等),并根据实际
情况采取相应的技术措施,同时向业主汇报;沿穿越路径设置警示带,安排专人巡回
检查,以防在钻孔期间意外情况的发生。
,召开技术交底会,要求按事先制订设计图纸和作业指
导书钻导向孔,严格控制导向孔偏差。
:
:.
在钻导向孔期间,每钻进一根钻杆后需再接单根,由挖机负责钻杆的吊装作业,
并安排钻工予以协助,在钻机主推架上实现自动对扣和上扣。在接单根时要重新接控
向线,确保控向信号的畅通;钻进速度视地层情况而定,一般控制在10-30min/根
左右。
:
在接单根时通过控向系统反馈的数据信息,进行一系列钻井数据的测量,监测导
向孔的钻进路径。需采集记录数据有:进尺、方位角、倾斜角、推拉力、转速、泥浆
压力、排量、位置和高程等。
:
,结合地层情况,及时调整钻井参数,控
制钻进速度,直至钻头在预定位置出土。在此过程中,司钻要根据控向工程师的指令,
完成相应的操作,保证导向孔质量。
;出土点沿
设计轴线的纵向偏差不大于穿越长度的l%,且不大于10m;横向偏差应不大于穿越长
度的2%,且不大于2m。
导向孔完成后,既可进行扩孔的施工。由于本工程穿越泥岩,在底层存在不均匀
的情况下,为了保证扩孔的顺利进行,计划本工程扩孔级别每100mm为一个级差。
本工程穿越主管管径为φ159mm,为了保证主管的顺利回拖,
倍,既350mm。
本工程扩孔计划分七级进行:第一级采用273mm牙轮扩孔器,进行第一次预
扩孔,第二级采用350mm牙轮扩孔器,第三级采用350mm桶式扩孔器进行清孔。
本工程在扩孔过程中,严格控制回扩速度,认真监控钻机扭矩及拉力,使扩孔过
:.
程能够保持匀速进行。
钻具连接和拆卸:出土点井口工在回扩过程中负责人工接单根作业(挖机配合),
在入土点通过钻机拆卸钻杆,吊车负责钻杆的吊装。出、入土点钻杆的上卸扣要求同
步作业,并通过对讲机保持联系畅通,以免意外情况的发生。
技术控制:首先根据地层情况优选扩孔器和扩孔次数;其次回扩过程中严格控制
回扩速度和泥浆排量、压力;再次优选优质膨润土,合理添加聚合物、CMC和纯碱
等添加剂,精心配置钻井液;最后在回扩中保证连续作业,确保井眼不塌方。通过一
系列的技术措施,努力提高扩孔质量,井壁稳定性好,井眼成形好。
扩孔完成之后,确认扩孔过程完成后,孔内干净,没有不可逾越的障碍后,开
始回拖管道。管道回拖时,为减少钢管对地面的摩擦阻力并保护钢管的防腐层,采用
开挖发送沟,沟内注水,加强回拖时管道与地面的润滑作用,确保管线顺利回拖、就
位。发送沟应确保与穿越线保持在一条直线上,避免因管道与钻杆夹角过大造成回拖
过程中拉力过大。
回拖前的准备工作,首先检验回拖预制管外防腐层是否完好,并用电火花检漏仪
检漏,如有损伤应及时补伤。管子下沟前,检查发送沟内及管墩上是否有坚硬物块、
杂物,如石头、砖瓦等,清除干净后方可回拖,以免损坏管道外防腐层。
回拖时的技术措施,在回拖时应连续作业,避免因停工造成阻力增大。一般地平
均回拖速度控制在15min/根,同时加大泥浆排量,尽可能地将泥砂带出,保护井眼。
回拖时采用的钻具组合是:
钻机+钻杆+φ400扩孔器+120T回拖分动器+120T卸扣+φ159穿
:.
越管段
管道回拖时要沿线巡回检查,发现泥浆泄漏要及时处理,清除易滑落的硬物;局
部不易清除的,应用厚胶皮覆盖其表面,防止管道与其硬性接触,损坏防腐层。
泥浆是定向穿越中的关键因素,我们将针对不同的地层采用不同的泥浆,按管径
大小、设计要求及地质情况预设配制方案,确定正确的混合次序,按不同的地层用清
洁的淡水配制出符合要求的泥浆,并每两小时检测一次泥浆性能参数。根据本工程现
在的地勘情况,及施工地点地表情况为确保工程,我们决定采用优质的泥浆料和进口
。
(s)
项目管径(mm)地质
粘土亚粘土粉砂细沙中沙粗砂硕沙岩石
导向孔35~4035~4040~4545~5050~5540~50
Φ426以下35~4035~4040~4545~5050~5540~50
扩孔及回Φ426~Φ71140~4540~4545~5050~5555~6045~55
拖Φ711~Φ101645~5045~5050~5555~6060~8050~55
Φ1016以上40~4550~5555~6060~7065~8555~65
为提高泥浆的配制质量,我们将采取以下措施:
,,在水中加纯碱,提高水的PH值。
,按事先确定好的泥浆配比,膨润土加上泥浆添加剂,配出合乎要
求的泥浆,粘度控制在40~60s之间。
:纯碱、万用王、雷膨、CMC。
,使膨润土有足够的水化时间,在用量不变的情况下,我们2
座泥浆罐。废泥浆的处理:钻机场地内挖一个泥浆回收池,回收不了的泥浆委托
:.
专业人员进行环保处理。
导向孔是定向钻穿越施工过程中重点控制的关键工序,导向孔质量的好坏直接影
响钻机回拖时回拖扭矩与拉力的大小。因此,导向孔与设计穿越曲线是否重合是关系
到管道最后回拖成功的关键。导向孔在钻进过程中偏离设计穿越曲线的原因可以归
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。针对以上造成曲线偏移的原因,我们采取了如下应对措施:
①保证钻机就位方位与设计管线中心线重合
钻机就位前,根据在入土点处已放出的控制点即管线穿越中心线点,根据穿越入土角、
钻机尺寸算出钻机就位的精确位置,并用白灰或用线绳予以标记。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,。需要
根据偏差情况重新调整钻机,经多次就位—测量—调整—再测量,直到偏差控制在
。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。
:.
②在穿越不同地层时预防偏移的措施
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1。6%左右,每根钻杆多次调整以获得需要
的倾斜角与方位角。
扩孔能否顺利进行对管道回拖成功至关重要。由于本次穿越主要地层为泥岩。针对以
上情况我们采取了以下措施:
①在扩孔施工前,检修所有的施工设备,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;
②认真检查钻机锚固是否发生位移,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在导向孔钻进时,严格按设计曲线施工,采用曲率半径为1500D保证钻孔的平滑;
④在扩孔时严格控制泥浆压力、粘度及排量,根据地质条件,当扩至裂隙地带时,在
泥浆中掺加适量堵漏剂以避免泥浆沿裂隙流失,减少河水倒灌,保证孔内泥浆粘度,
提高泥浆的携渣能力及护壁作用。在经过砂层时,在易产生塌孔地段,应确保泥浆粘
度达到45~60s,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
管道回拖是整个工程的重心,在回拖过程中,具体采取以下几点措施:
①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:
②回拖时扩孔器直径一般比穿越管道直径大100rnm。这样即减小回拖力。又可保
护防腐层,本次穿越采用273扩孔器带管回拖;
③在扩孔作业完成后管道回拖之前,应再次采用273mm桶式扩孔器对孔道进行回拖
前清孔,以将孔内孔底沉积物清出孔内。同时对扩好的孔壁再次进行护壁加固处理,
保证管道的顺利回拖。在管道回拖中,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。
④保持与有关部门通信畅通,发现问题,随时汇报沟通。
(各附属设备位置在具体施工时可根据场地情况摆放)
:.
穿越施工入土点平面布置图穿越施工出土点平面布置图
六、雨季施工措施
,严禁任何施焊作业。
,需要雨天施焊,必须经业主代表和监理工程师同意并采
取相应措施后再进行施工。
a、雨天焊接必须设防雨棚,并用液化气烤把烤干雨水淋湿的焊口,焊缝完成后,
在焊缝的温度降至室温后方可撤去防雨棚。
b、降雨时,除设防雨棚外,地面还应设隔离垫。即使雨停了,但地面很湿时,
也应铺设隔离垫隔断人与湿地的接触。
c、雨天在防雨棚中焊接,虽无雨水直接流入焊接区,但空气的湿度较大,使用
焊接材料,必须严格按要求使用焊条。
d、雾天虽然不象雨天那样明显降水,但空气的湿度往往很大,当相对湿度超过
90%时,要与雨天一样采取保护措施,并在焊前对管口进行烘干处理。
因工程急需在雨天进行防腐作业时,必须采取有效的防护措施,制定严格的防腐
:.
作业规程的条件下才能施工。
a、设立防雨棚,以保证雨水不流到防腐区,且棚内有较好的照明度,并便于操
作。
b、雨天防腐管的除锈,也必须在防雨状态下进行。除锈和防腐过程必须在干燥
状态下一次连续完成。因此,除锈前先用烤把将钢管表面及防腐接茬处的水气烤干。
c、雾天虽无明显降水,但空气湿度很大,易造成除锈管重新锈蚀和在管表面结
露,所以雾天除锈前要将钢管表面均匀加热以除去表面露水,除锈后尽快防腐,防止
重新生锈和结露。
七、HSE管理
健康:保证所有员工身心健康;
安全:防止一切事故的发生;
环境:防止施工作业对居民生活及环境造成恶劣影响。
,把施工给周围的居民和企业带来的不便向群众
解释说明,争取群众的理解和支持。
、安全教育工作,加强文明施工管理,对参加施工的
人员进行HSE教育,并根据施工进度等情况对施工人员进行新知识新技能等培训教
育。
、路障、安全告示牌;设备、照明和防火防爆装置要有安全
警示标志;显示仪表要齐全、有效。
:.
,由于本工程昼夜施工,并且在施工过程中会使用有一定噪音的设
备,故在施工时应事先向周围群众致歉并说明情况,尽量避免与群众发生矛盾,而作
为施工单位则要作好设备使用的调度工作,尽量减少噪音的夜间使用次数。
,并认真贯彻执行。严格按照施工工艺施工,做好
现场人、机、料管理,减少废气、废水、废渣的产生和影响。
,减少跑、冒、滴、漏。并合理安排作业时间,尽
量减少对周围居民的影响。
、维护、维修机械设备,产生的废机油、废柴油等不得随地遗弃,集
中回收处理。
,排水要良好,材料堆放整齐,弃土及时外运,保证施
工现场干净、整洁。
,都对现场和现场周围环境进行卫生清扫工作,
作好现场和现场环境区的卫生工作。
八、地貌恢复措施
,在设计范围内尽可能的不损伤耕地。
,表层土与下层死土要分开堆放。回填时,先回填死土,
再回填表层土。
,施工后立即恢复。
,把作业带内及设备、车辆行走经过的公共通道、排水沟中的
所有施工材料和杂物清理干净。
:.
:.
九、施工进度计划
松滋河定向钻穿越工程施工总体进度计划
阶
段工作内容1234567891011121314151617181920
准设备机具调遣及施工人员培训动员
备文件编制及现场临设,征地
接桩及测量放线
施施工带及便道修建和设备进场
工主管导向
阶主管扩孔
段主管回拖
地貌恢复
竣工程资料交接
工工程竣工验收
:.
:.
:.
单
:.