徐澎錚

國家管網(wǎng)集團華東分公司

 

摘  要：甬臺溫成品油長(cháng)輸管道溫州段由于沿海淤泥地質(zhì)條件開(kāi)挖敷設困難，采取非開(kāi)挖定向鉆形式穿越。如何對此類(lèi)深埋管道進(jìn)行精確探測及驗證是工作難點(diǎn)。結合實(shí)際案例，詳細介紹了磁梯度探測方法、管道可視化視頻驗證以及探測孔鉆孔過(guò)程對管道本體及防腐層的影響，為同類(lèi)探測工程提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：深埋管道；磁梯度探測；可視化驗證；探測孔；驗證孔

 

 

甬臺溫成品油長(cháng)輸管道出于安全和長(cháng)遠規劃考慮，管道所經(jīng)路由多數選擇在偏遠區域，根據沿海淤泥層地質(zhì)條件，采取定向鉆拖拉管形式深埋管道，在節省大量投資的同時(shí), 也保證了施工工期。

隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展，管道敷設的沿海區域第三方施工作業(yè)活動(dòng)日益劇增。為有效保障管道安全運營(yíng)和地方工程建設需求，需要對管段的位置及深度進(jìn)行探測。筆者以深埋管道精確探測為切入點(diǎn)，對采取磁梯度技術(shù)的管道探測、管道可視化視頻驗證及探測孔鉆探過(guò)程對管道本體及防腐層的影響等進(jìn)行了相關(guān)研究。

1 磁梯度探測方法

1.1 磁梯度測量原理

磁梯度測量（又稱(chēng)磁三分量測量）以地下各種介質(zhì)具有不同的磁性差異為物理基礎，采用專(zhuān)用儀器設備測定地面以下（鉆孔周邊一定范圍）一定深度內磁場(chǎng)強度變化情況，獲得磁三分量曲線(xiàn)，經(jīng)過(guò)對實(shí)測數據和曲線(xiàn)進(jìn)行分析研究，得出深埋金屬管道在垂直剖面上的△Z 梯度值變化曲線(xiàn)（圖 1）。從圖中可以看出，在靠近深埋金屬管道的鉆孔內， Za 梯度值隨深度變化很明顯，在接近深埋金屬管道位置時(shí)，△Z 梯度值變化非常劇烈，梯度值曲線(xiàn)呈“S”形。在稍微遠離深埋金屬管道位置后，△Z梯度值的變化幅度相應減小，當探測鉆孔與金屬管道的水平距離大于1.0 m時(shí)，梯度值幾乎不變化。一般來(lái)說(shuō)，當△Z為“S”型曲線(xiàn)，金屬管道的中心位置位于△Z梯度值的最大值與最小值之間；當△Z 為“C”型曲線(xiàn)，△Z 曲線(xiàn)的極小值位置判斷為金屬管道的中心位置。在實(shí)際工程中，已成孔的探測孔將磁梯度儀下放到鉆孔內，自下而上探測金屬管道在鉆孔深度內的△Z 梯度值，并將數據繪制成曲線(xiàn)，根據△Z 梯度值曲線(xiàn)變化來(lái)判定深埋管線(xiàn)的平面位置和埋深。

1.2 探測孔成孔

對所需探測深埋管道進(jìn)行現場(chǎng)踏勘，使用電磁感 應法（DM 管道檢測儀）初步探明深埋管道大致位置及深度。在距離深埋管道中心一側3 m到1 m處選取多個(gè)點(diǎn)位，由遠及近進(jìn)行探測孔鉆孔施工，設計孔深取電磁感應法初步測量深度的2倍（圖 2）。

先在遠端探測孔使用磁梯度方法測量，在獲取管道埋深及位置的磁感應測量數據后，結合電磁感應法初探數據，調整其余開(kāi)孔點(diǎn)位，逐漸靠近管道進(jìn)行鉆孔探測，直至最終獲得深埋管道埋深及位置。之后對探測結果進(jìn)行測斜操作，取得鉆孔斜率，以斜率參數糾正測量數據偏差，從而確定管道真實(shí)位置。

2 探測結果驗證

考慮到磁梯度方法為間接測量手段，地底復雜狀態(tài)及地下其他金屬物質(zhì)對探測造成干擾，可能導致數據偏差，需要對探測結果進(jìn)行驗證。

2.1 可視化驗證

2.1.1 驗證方法

首先結合管道埋深及位置，在被測管道正上方鉆孔，直至驗證孔與深埋管道觸碰。其次，利用高壓水管對驗證孔沖水清洗，沖洗和置換孔內殘留泥漿，確�？變人�質(zhì)清晰。最后用水下高清攝像頭對目標深埋管道進(jìn)行可視化驗證（圖 3），實(shí)現“見(jiàn)管”，進(jìn)一步確定管道位置。

2.1.2 存在問(wèn)題

可視化視頻顯示的深埋管道，不排除是其他地下深埋管道的可能性。

2.1.3 解決方法

（1）探測前期對周邊管道進(jìn)行完整調查，如果有其他深埋管線(xiàn)需提前從其業(yè)主獲取其位置及埋深，調整施工作業(yè)點(diǎn)，確保在精探作業(yè)范圍內只存目標深埋管道。

（2）多方數據驗證，對比磁梯度檢測結果與目標管道原施工竣工圖、管道內檢測等原始數據，確保與驗證孔觸碰管道為目標管道。

（3）今后長(cháng)輸深埋管道建設期間，建議對管道防腐層進(jìn)行著(zhù)色處理，通過(guò)顏色區分不同類(lèi)型管道，后期通過(guò)可視化驗證能準確判斷深埋管道類(lèi)別。

2.1.4 驗證結果

目前，甬臺溫沿海成品油長(cháng)輸管道溫州段共探測驗證24條定向鉆深埋管道，由于溫州段管道敷設路由只與浙江浙能天然氣管道并行，地下管道周邊環(huán)境清楚，無(wú)其他深埋管道干擾，管道可視化驗證成功率達100%。

2.2 其他驗證方法

采用分子共振法、地質(zhì)雷達法、地震映像法、超聲波探測法等均可以對深埋管道探測數據進(jìn)行驗證，應結合不同施工點(diǎn)的特性，采用合適的驗證方式。

3 成孔過(guò)程對管道本體及防腐層的影響

由于磁梯度探測孔和可視化驗證孔成孔作業(yè)可能損傷管道本體及防腐層，筆者分別用金剛鉆頭、復合金剛鉆頭、塑料鉆頭，以機械及人工兩種不同鉆孔形式，研究各類(lèi)鉆頭對管道本體及防腐層的影響。

3.1 金剛鉆頭機械鉆孔

金剛鉆頭、 XY-1 型鉆機在管道上方分別以自重（60～70 kg）和液壓（3 t）兩種形式鉆孔。試驗結果：

（1）自重時(shí)，試驗30 s后對管道防腐層有損傷。

（2）液壓時(shí)，試驗90 s后對管道防腐層及環(huán)氧粉末層造成損壞，肉眼可見(jiàn)管道本體（圖 4）。

3.2 復合金剛鉆頭機械鉆孔

復合金剛鉆頭、 XY-1 型鉆機在管道上方以自重（60～70 kg）鉆孔。試驗結果：

自重情況下，試驗7 s后即損壞管道防腐層， 30 s 后肉眼可見(jiàn)管道本體，且對管體造成損傷（圖 5）。

3.3 塑料鉆頭機械鉆孔

塑 料 鉆 頭 、 X Y- 1 型 鉆 機 在 管 道 上 方 以 自 重（60～70 kg）和液壓（3 t）兩種形式鉆孔。試驗結果：

（1）自重時(shí)，試驗30 s后對管道防腐層有損傷。

（2）液壓時(shí)，試驗30 s后對管道防腐層造成損壞，未見(jiàn)環(huán)氧粉末層（圖 6）。

3.4 塑料鉆頭人工鉆孔

使用塑料鉆頭人工手持電機在管道上方鉆孔。試驗結果：

管道防腐層略有損傷，但在可控范圍內，如圖 7中4、 5兩處所示。

通過(guò)試驗發(fā)現，僅使用塑料鉆頭人工鉆孔過(guò)程，即使鉆頭觸及管道本體，對管道防腐層的影響在可控范圍內。因此，探測孔、驗證孔鉆孔初始可以采用金屬鉆頭進(jìn)行地表破孔，在接觸原狀土層后立即停止，更換為塑料鉆頭人工鉆孔，才能保障深埋管道安全。

4 小結

采用磁梯度技術(shù)、可視化驗證方法是目前深埋管道探測主要且有效的方式。兩者有效結合，解決了部分區域深埋管線(xiàn)精準探測難題，具有一定的參考價(jià)值。

精確探測過(guò)程避免對管道本體損傷的關(guān)鍵是選擇合適的鉆頭類(lèi)型和鉆孔施工方式。

 

作者簡(jiǎn)介：徐澎錚， 1989年生，2012年7月畢業(yè)于浙江海洋學(xué)院東�？萍紝W(xué)院油氣儲運工程專(zhuān)業(yè)，本科學(xué)歷，助理工程師�，F從事甬臺溫成品油管道外管道管理工作。聯(lián)系方式：18267550537， a790150659@qq.com。