孫大偉

國家管網(wǎng)集團山東運維中心青島作業(yè)區

摘要：新建管道穿越密集的已建地下管網(wǎng)、人工或天然障礙物，通常采用水平定向鉆實(shí)現不開(kāi)挖穿越，但同時(shí)存在施工風(fēng)險高、監管難的問(wèn)題。通過(guò)某定向鉆施工事故案例分析，結合相關(guān)規范要求以及現場(chǎng)管理實(shí)際，對采用水平定向鉆穿越油氣管道交叉施工管理和風(fēng)險控制進(jìn)行分析，對油氣管道企業(yè)改進(jìn)定向鉆施工監管有較強的指導意義。

關(guān)鍵詞：油氣管道；水平定向鉆；交叉穿越；第三方施工；風(fēng)險控制 

水平定向鉆法是管道敷設施工非開(kāi)挖敷設方式之一，水平定向鉆施工具有環(huán)境擾動(dòng)小、施工精度高、易于調整方向和埋深等優(yōu)點(diǎn)，但對于已建埋地管道的運營(yíng)單位，開(kāi)展水平定向鉆交叉穿越第三方施工監管時(shí)，往往存在監管困難等問(wèn)題。本文通過(guò)某公司事故案例分析，結合定向鉆與油氣管道設施交叉穿越的相關(guān)規范要求，對定向鉆交叉施工管理和過(guò)程風(fēng)險控制進(jìn)行分析。

1  事故案例分析

2021年3月，A施工單位采用水平定向鉆方式新敷設一條天然氣管道，從B管道公司一條成品油管道下方交叉穿越。在導向鉆已完成、定向鉆施工擴孔過(guò)程中，定向鉆桿與成品油管道底部管壁直接接觸并持續旋轉摩擦，導致成品油管道被磨穿并發(fā)生大量泄漏。

事故直接原因：定向鉆穿越工程施工擴孔過(guò)程中，由于粒徑大的礫砂不斷在底部沉積使得鉆桿發(fā)生向上漂移，與管道持續旋轉摩擦造成管道泄漏。事故間接原因：一是未準確掌握施工現場(chǎng)地質(zhì)情況，施工單位未針對此工程開(kāi)展地質(zhì)勘測，不了解該穿越段存在礫砂層，忽略了對礫砂沉積導致鉆桿偏移的風(fēng)險識別。二是不符合規范要求，交叉位置導向孔與成品油管道底部垂直凈距不足4米，不滿(mǎn)足SY/T 6968―2021《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設計規范》中6米規定。三是施工單位對水平定向鉆穿越施工工藝管控不到位，選用的桶式擴孔器不合理，在穿越礫砂及黏土地層時(shí)，在泥漿中的浮力較大，產(chǎn)生向上偏移推力，鉆桿漂移與成品油管壁直接接觸導致事故發(fā)生。

2  定向鉆施工管理常見(jiàn)問(wèn)題

水平定向鉆施工主要分為導向鉆孔、擴孔、洗孔、管道回拖幾個(gè)流程。雖然定向鉆施工技術(shù)和定向鉆機設備已相對成熟，但由于埋地設施錯綜復雜，且不同地區的地質(zhì)條件存在差別，實(shí)際施工過(guò)程仍存在較大風(fēng)險。目前管道運營(yíng)單位在定向鉆施工監管中主要存在以下問(wèn)題。

（1）提前介入不足。管道企業(yè)通常與建設單位和施工單位聯(lián)系密切，卻很少參與施工方案設計工作，與工程設計單位聯(lián)系較少，缺乏前期定向鉆施工設計階段的溝通和對接，從而無(wú)法在方案設計階段及時(shí)發(fā)現并指出定向鉆施工方案設計缺陷和存在的風(fēng)險。

（2）方案審查不嚴。審查人員對水平定向鉆穿越工程設計規范掌握不到位，無(wú)法根據相關(guān)規范和體系文件準確找出定向鉆施工方案中的不符合項，對施工風(fēng)險研判不到位。

（3）前期準備不到位。定向鉆施工前，未能準確掌握埋地設施分布的詳細情況。明確穿越位置后，未能選擇合適位置開(kāi)展工程地質(zhì)勘測，因此不能準確掌握穿越處地質(zhì)條件，無(wú)法預估穿越地層的阻力和力矩，致使導向鉆控向困難或鉆桿漂移。

（4）缺少風(fēng)控手段。定向鉆穿越施工均為地下作業(yè)，管道運營(yíng)單位的施工監護人員無(wú)法直觀(guān)觀(guān)察到鉆進(jìn)位置和深度，不利于及時(shí)發(fā)現施工過(guò)程中的異常情況。

（5）違章施工難以防范。個(gè)別施工單位為避免繁瑣的審批、報備手續，未經(jīng)管道運營(yíng)單位許可野蠻違章施工。

3  定向鉆穿越施工風(fēng)險控制措施

通過(guò)分析總結事故教訓，應高度重視定向鉆交叉穿越工程可能帶來(lái)的重大風(fēng)險，針對風(fēng)險因素制定現場(chǎng)監管措施，并認真加以落實(shí)。

（1）施工準備階段。首先，準確掌握擬采用定向鉆鋪設的管道和需穿越的埋地管道各詳細參數，包括管材、壓力、輸送介質(zhì)、附屬設施及其他地下隱蔽工程。其次，定向鉆施工區域按照《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設計規范》關(guān)于勘探點(diǎn)位、勘探深度和資料搜集要求做好地質(zhì)勘查工作，將地勘報告作為施工方案的重要附件，明確定向鉆施工區域的地下土層結構，從而對曲線(xiàn)軌跡設計、導向鉆頭選取、擴孔器的選擇提供判斷依據。并根據該規范第7部分選擇定向鉆出入土點(diǎn)、布設定向鉆機安裝場(chǎng)地、泥漿池設置位置等。再次，在役管道運營(yíng)單位應利用管道定位設備對管道進(jìn)行精準定位，采用人工開(kāi)挖探坑的方式在交叉點(diǎn)位置找到管道及伴行光纜。

（2）方案設計審查。首先，明確定向鉆設計路徑與管道的平面位置關(guān)系，通過(guò)平面關(guān)系圖清晰顯示定向鉆與已建油氣管道的具體交叉位置和交叉角度，定向鉆總長(cháng)度以及交叉位置相對定向鉆軌跡水平方向的位置，宜將交叉點(diǎn)設置在定向鉆沿水平方向平緩推進(jìn)的階段，不應設置在向下鉆進(jìn)和向上抬升的階段。其次，合理設計定向鉆穿越軌跡，繪制定向鉆施工縱斷面圖，定向鉆彈性敷設曲率半徑不宜小于1500D，不應小于1200D，曲率半徑越大，管道承受的彎曲應力越小。交叉點(diǎn)處管道垂直間距滿(mǎn)足不小于6米的強制要求，同時(shí)應綜合考慮到擴孔器種類(lèi)和尺寸的影響，視現場(chǎng)實(shí)際情況適當增大交叉間距。在定向鉆軌跡曲線(xiàn)的水平方向上，每隔一定距離設置監測點(diǎn)，便于監護人員實(shí)時(shí)掌握鉆頭的位置和埋深。再次，嚴格審查地質(zhì)勘察報告，必要時(shí)邀請行業(yè)專(zhuān)家參加評審。水平定向鉆不應長(cháng)距離穿越卵石層、礫石層、破碎硬質(zhì)巖石層及大于2毫米以上顆粒含量30%～50%的礫砂層，避免出現因導向失敗而增加施工風(fēng)險。

（3）施工現場(chǎng)布控。定向鉆施工應按照大型施工執行標準化現場(chǎng)布控，在施工區域出入土點(diǎn)、管道交叉位置采用彩鋼瓦、鐵絲護欄網(wǎng)等硬隔離措施進(jìn)行圍擋。施工區域應懸掛第三方施工安全告知牌和醒目的警示標識，夜間作業(yè)應保證充足的照明條件，布控區域四周設置警示燈。

（4）施工過(guò)程管控。首先，在管道可視的情況下完成定向鉆穿越。在施工出入土端方向距離管道中心線(xiàn)兩側5米位置，沿平行于管道的方向開(kāi)挖監測槽。監測槽深度大于管道底部1米以上，長(cháng)度為定向鉆設備最大偏移誤差值加兩側各4米。因現場(chǎng)作業(yè)空間和地形地貌限制，不具備監測槽開(kāi)挖條件的，在迎鉆頭一側設置鋼板進(jìn)行保護，鋼板入地深度和設置寬度與監測槽設置原則一致。其次，定向鉆機導向儀跟蹤采用有線(xiàn)控向和無(wú)線(xiàn)控制相結合的方式，確保對導向鉆的精準定位。定向鉆機施工過(guò)程中，應至少指派1名專(zhuān)業(yè)人員或聘請有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)監理24小時(shí)監控施工運行狀態(tài)，跟蹤導向鉆鉆進(jìn)參數。導向與司鉆要保持及時(shí)溝通，嚴格按設計曲線(xiàn)要求鉆進(jìn)。定向鉆穿越軌跡曲線(xiàn)水平方向每隔一定距離應設置一處數據控制點(diǎn)，對鉆頭的深度和位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，控制導向孔不偏離預設曲線(xiàn)。若發(fā)現導向曲線(xiàn)有偏離設計方案的趨勢或冒漿、卡阻等其他異�，F象時(shí)，應立即停止施工。

（5）聯(lián)合竣工驗收。定向鉆穿越工程結束后，管道運營(yíng)單位和定向鉆施工單位應對交叉穿越管段進(jìn)行聯(lián)合竣工驗收，通過(guò)探坑、監測槽確認管道是否受損、是否因施工擾動(dòng)發(fā)生位移和沉降，并將實(shí)際定向鉆軌跡曲線(xiàn)作為竣工資料進(jìn)行歸檔。確認管道無(wú)異常后，對探坑、監測槽進(jìn)行回填，拆除施工現場(chǎng)硬隔離圍擋，做到工完料凈場(chǎng)地清。

4  結語(yǔ)

隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展對油氣資源需求增長(cháng)，城鎮化水平不斷提高，油氣管道運營(yíng)企業(yè)將頻繁面對定向鉆交叉施工所帶來(lái)的風(fēng)險�，F階段水平定向鉆穿越施工管理中普遍存在的前期介入不足、方案審查不嚴、現場(chǎng)管控不到位等問(wèn)題，從施工準備、方案審查、現場(chǎng)布控、過(guò)程監管和竣工驗收各個(gè)環(huán)節針對性地完善施工管理措施，把好流程關(guān)、技術(shù)關(guān)和現場(chǎng)關(guān)，筑牢全天候、全過(guò)程、可視化防線(xiàn)，將水平定向鉆穿越油氣管道工程的風(fēng)險處于可控狀態(tài)。

作者簡(jiǎn)介：孫大偉，工學(xué)學(xué)士，山東運維中心青島作業(yè)區管道科科員，主要從事長(cháng)輸石油天然氣管道保護、完整性管理、管道腐蝕控制相關(guān)工作。聯(lián)系方式：15066873320，997066224@qq.com。