于晶晶 薛繼旭 孫國強

國家管網(wǎng)集團北京管道石家莊輸油氣分公司 

摘要：新建管道定向鉆施工穿越在役埋地管道時(shí)，如不采取嚴格的安防措施，會(huì )對在役管道安全帶來(lái)影響。介紹了水平定向鉆施工流程和交叉施工安防措施，為同類(lèi)施工作業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：油氣管道；在役管道；水平定向鉆；交叉施工

油氣管道建設在特定環(huán)境下采用水平定向鉆穿越方式，具有對周?chē)�環(huán)境影響小、施工速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但定向鉆施工如管理不當，會(huì )對在役埋地油氣管道安全運行帶來(lái)威脅。近年來(lái)，在南方某地就發(fā)生一起天然氣管道定向鉆施工時(shí)鉆破輸油管道的事故。本文就新建管道定向鉆施工流程要求和應采取的安防措施展開(kāi)討論。

1  施工流程和規范要求

1.1  施工流程

水平定向鉆施工流程見(jiàn)圖 1。

圖 1 水平定向鉆施工流程

1.2  管道穿越工程規范要求

根據GB 50423―2013《油氣輸送管道穿越工程設計規范》5.1.3規定：水平定向鉆敷設穿越管段的入土角宜為6°～20°，出土角宜為4°～12°，應根據地質(zhì)條件、穿越管徑、穿越長(cháng)度、管段埋深和彈性敷設條件確定。

根據SYT 6968―2013《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設計規范》5.0.4第6款規定：管道交叉或上下平行穿越時(shí)，垂直間距不宜小于6 m，故新建管道宜從現有管道下方穿過(guò)，凈間距不小于6 m。

2  施工前管理

2.1  現場(chǎng)踏勘驗證    

在役管道方、新建管道方、施工方及設計、監理等單位于施工前聯(lián)合開(kāi)展現場(chǎng)踏勘，實(shí)地開(kāi)挖探坑確認在役管道（光纜）埋深，正確標記管道（光纜）位置，協(xié)商制定管道保護方案，簽訂安全保護協(xié)議。

2.2  施工區域管理

施工區域安裝攝像監控設備（圖 2）、采用硬隔離措施、安排臨時(shí)看護人員值守，嚴禁在管道上方堆放管材，停放重型機械、大型設備等，現場(chǎng)設置警示牌，告知機械作業(yè)安全注意事項。

圖 2 現場(chǎng)監控

3  安全控制措施

通過(guò)現場(chǎng)開(kāi)挖驗證，確定新建管道最小設計埋深，即在役管道埋深（距離管底埋深）+新建管道外徑尺寸+6 m凈間距，再確定定向鉆穿越位置。

3.1  測量與計算

測量放線(xiàn)。嚴格按照設計交底控制基準樁點(diǎn)，采用經(jīng)緯儀測量放線(xiàn)，并進(jìn)行復測校驗，避免測量失誤。測定出入土點(diǎn)、出土點(diǎn)和管溝穿越中心線(xiàn)的具體位置并使三者成一條直線(xiàn)。通過(guò)測量放線(xiàn)標出控制點(diǎn)，測量放線(xiàn)的結果報監理審核通過(guò)后，方可進(jìn)行施工。

計算曲線(xiàn)。將設計曲線(xiàn)通過(guò)計算進(jìn)行分解，轉化成穿越施工曲線(xiàn)，標識關(guān)鍵位置以便在施工過(guò)程中作為重點(diǎn)控制（圖 3）。

3.2  開(kāi)挖觀(guān)察井

新建管道設計中心線(xiàn)方向、與在役油氣管道中心線(xiàn)交叉前、后各10 m位置處開(kāi)挖第一、第二觀(guān)察井，用以驗證定向鉆在穿越在役油氣管道前和穿越后10 m時(shí)的確切深度和位置走向，避免定向鉆在導向時(shí)鉆頭鉆到管體造成損傷甚至發(fā)生事故。觀(guān)察井開(kāi)挖深度不應小于在役管道管底1 m，平行管道方向長(cháng)度至少5 m（圖 4）。

圖 4 開(kāi)挖觀(guān)察井與在役管道位置示意圖

3.3  導向控制措施

導向施工是水平定向鉆管理的最關(guān)鍵環(huán)節。導向孔的鉆進(jìn)分為三個(gè)階段。①入土端傾斜段，在開(kāi)鉆前用接收機校準鉆頭的埋深、走向，之后每間隔約10 m測量一次鉆進(jìn)深度、走向，驗證管溝穿越中心線(xiàn)成一條直線(xiàn)，確保沿設計走向鉆進(jìn)；②結合計算確定的工程穿越位置，在役管道要處于水平段，在鉆頭通過(guò)第一觀(guān)察井（管道交叉前10 m位置）時(shí)，在坑底實(shí)際測量定向鉆穿越深度、走向，測量深度大于5 m、左右偏移量不超過(guò)0.2 m，確保入土點(diǎn)、出土點(diǎn)和穿越點(diǎn)成一條直線(xiàn)。在滿(mǎn)足上述要求后，按照當前深度、方向實(shí)施水平定向鉆施工，每間隔2 m測量一次鉆進(jìn)深度、走向，直至穿越在役管道后10 m位置，待各項指標測量合格后準許繼續鉆入出土端傾斜段；③出土端傾斜段，同樣每間隔10 m測量一次，確保沿設計曲線(xiàn)和走向鉆進(jìn)，待鉆頭出土后整個(gè)導向控制全部結束，準許進(jìn)入下一步工序。

3.4  擴孔控制措施

擴孔器選擇。前幾級擴孔器級差可以大一點(diǎn)，最后兩級擴孔器的級差要盡量小。

泥漿排量控制。每級擴孔都從出土端傾斜段開(kāi)始，該傾斜段泥漿排量盡量大，以沖刷孔壁增大孔徑，盡快置換孔內的泥漿，靠泥漿的攜帶力把孔內泥土帶出，起到清孔作用。擴孔器穿越在役管道時(shí)，降低泥漿排量，減少地層壓力。擴孔器到入土端傾斜段時(shí)，開(kāi)始翻出泥漿，這時(shí)再增大泥漿排量，以排除孔內淤積泥土。通過(guò)泥漿排量控制達到控制泥漿壓力的目的，泥漿在出土點(diǎn)與入土點(diǎn)兩端流出。

3.5  回拖控制措施

管道回拖時(shí)，對孔內的泥漿造成擠壓作用，給地層造成壓力，因此回拖速度不要太快，確保管道勻速回拖。

3.6  其他措施

定向鉆施工全程派專(zhuān)職人員現場(chǎng)巡查，一旦發(fā)現在役管道發(fā)生異常，應立即停止施工。待相關(guān)專(zhuān)家分析原因，提出應對措施，問(wèn)題解決后再恢復施工。

管道穿越完畢后，在交叉點(diǎn)正上方埋設標志樁。整體工程施工完畢后，聯(lián)合各方驗收，收集資料存檔。

作者簡(jiǎn)介：于晶晶，1985年生，畢業(yè)于西南石油大學(xué)，本科，工程師，主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：17732302430，345948429@qq.com。