GB 50424-2015 油气输送管道穿越工程施工规范
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6.3 穿越施工

6.3.1 钻导向孔应符合下列规定:

1 控向操作应由经过培训合格的人员操作,控向系统的功能应满足工程的需要;

2 导向孔应根据设计曲线钻进,钻杆折角宜符合表6.3.1-1的规定;

3 每钻进一根钻杆宜至少采集一次控向数据,并应根据采集的控向数据及时调整;

4 穿越长度大于2000m时,宜采用对穿工艺钻导向孔;穿越两端使用套管隔离,应采用对穿工艺钻导向孔;

表6.3.1-1  钻杆折角

5 导向孔实际曲线与设计穿越曲线的偏差不应大于1%,且偏差应符合表6.3.1-2的规定。

表6.3.1-2  导向孔允许偏差(m)

本条是关于钻导向孔的规定:

1 控向操作是控制穿越曲线的重要操作过程,因此要求控向操作人员进行专业的培训,并经考核合格,以保证穿越曲线的准确性。

3 钻进一根钻杆至少进行一次控向数据采集,所采集的控向数据与设计轨迹曲线数据进行对比,可及时提醒司钻人员进行方向控制,确保穿越曲线与设计曲线尽量吻合,使穿越曲线的偏差能符合设计曲线的允许偏差范围。

4 穿越两端使用套管隔离法来处理不良地质情况时,单向穿越在套管位置无法实施,所以必须采用对穿工艺;同时根据施工经验,确定长度大于2000m时,宜使用对穿工艺。

5 导向孔实际曲线与设计穿越曲线的偏差不应大于1%,是指根据穿越曲线长度计算允许偏差值,即穿越曲线横向偏差、上下偏差、出土点横向偏差、出土点纵向偏差。例:穿越长度为100m,那么按照“导向孔实际曲线与设计穿越曲线的偏差不应大于1%”计算,其横向、纵向偏差均为±1m。实际穿越中,允许偏差值取导向孔实际曲线与设计穿越曲线的偏差1%计算出的偏差值与表6.3.1-2中偏差值的较小值。

6.3.2 定向钻导向孔对接穿越施工应符合下列规定:

1 对接穿越施工准备应符合下列规定:

1)施工前应进行现场调查,了解穿越段的地质资料及地下构筑物情况;

2)施工前应详细了解穿越段施工的技术要求与所执行的规范及质量标准;

3)施工钻机及配套设备宜提前进行维修保养,施工机具配置应齐全;

4)测量放线应根据设计交底(桩)与施工图纸放出钻机场地控制线及设备摆放位置线,并应确保钻机钻杆中心线与入土点、出土点成一条直线;

5)施工场地应进行平整铺垫,主钻机施工场地面积宜为3600m2,辅助钻机施工场地面积宜为1600m2

2 安装主施工钻机应符合下列规定:

1)应将钻机及配套设备就位。将施工钻机就位在穿越中心线位置上,主钻机应就位于设计入土侧,钻机就位完成后,应进行系统连接、试运转;

2)应按操作规程标定控向参数,宜在穿越轴线的不同位置测取,且每个位置应至少测四次,取其有效值的平均值作为控向基准方位角值;

3)开钻前应做好钻机的安装和调试等准备工作,应试钻1根~2根钻杆,确定系统运转正常方可正常钻进。

3 安装人工交流磁场应在穿越中心线上布置交流线圈,线圈宽度宜大于3倍穿越深度;

4 主钻机可先进行导向孔钻进,辅助钻机可推迟时间开钻,但应保证两台钻机同时到达对接区域;

5 两台钻机应分别就位于导向孔的入土点和出土点位置,进行导向孔穿越施工。如使用轴向磁铁,两钻头相交时两侧钻头的横向偏差和上下偏差均应小于2m;如使用旋转磁铁,两钻头相交时两侧钻头的横向偏差和上下偏差均应小于5m(图6.3.2-1);

图6.3.2-1 初控示意图

1—主施工钻机;2—安装探头;3—安装目标磁铁;4—辅助施工钻机

6 主、辅钻机钻头相距在5m内后,主钻机应根据计算机显示探头与旋转磁铁的相对位置调整钻头方向,并应控制主钻机钻头进入辅助钻机钻头的孔内,同时应完成辅助钻机回抽钻杆、主钻机钻头跟进至完成导向孔施工(图6.3.2-2);

6.3.2-2 精控示意图

1—主施工钻机;2—安装探头;3—安装磁铁;4—辅助施工钻机

7 每根钻杆的折角应符合本规范表6.3.1-1的规定;

8 对接作业完成后,辅助钻机应继续后退钻头,主钻机钻头应随后钻进,直至主钻机钻头从出土侧出土。

本条是关于定向钻导向孔对接穿越施工的规定:

1 根据对接穿越施工特征及人工磁场布设要求,需对穿越段的地上、地下构筑物,施工机具、设备,场地情况等进行规定,以此满足对接穿越施工要求。

3 交流线圈布设宽度可确定磁场覆盖深度,为了满足磁场覆盖范围满足控向随钻测量系统深度要求,设置线圈宽度宜大于3倍穿越深度。

4 主钻机先钻是由于对接区域靠近与辅助钻机一侧,并且辅助钻机钻的距离短,所以可以选择这样的钻进方式;

5 轴向磁铁探测范围低于旋转磁铁范围,具体数值根据国外PHL公司推荐值。

6.3.3 扩孔应符合下列规定:

1 最终扩孔直径应根据管径、穿越长度、地质条件和钻机能力确定。一般情况下,最小扩孔直径与穿越管径的关系应符合表6.3.3的规定;

表6.3.3  最小扩孔直径与穿越管径关系表

注:管径小于400mm的管线,在钻机能力许可的情况下,可直接扩孔回拖。

2 扩孔宜采取分级、多次扩孔的方式进行;在地层条件及辅助设备允许的情况下,可减少扩孔级次;

3 扩孔过程中,如发现扭矩、拉力较大,可采取洗孔作业;应在洗孔结束后,再继续进行扩孔;扩孔结束后,如发现扭矩、拉力仍较大,可再进行洗孔作业。

6.3.4 回拖应符合下列规定:

1 回拖前应符合下列规定:

1)连接前应用泥浆冲洗钻杆,确保钻杆内无异物;

2)连接后应进行试喷,确保水嘴畅通无阻;

3)旋转接头内应注满油,旋转应良好;

4)回拖前应对钻机、泥浆泵等设备进行保养和小修;

5)应进行防腐层外观及漏点检测。

2 管段回拖时,如管径大于1016mm宜采用浮力控制措施。

3 回拖宜符合下列规定:

1)当采用发送沟方式时,在回拖前应将穿越管段放入发送沟。发送沟应根据地形、出土角确定开挖深度和宽度。一般情况下,发送沟的下底宽度宜比穿越管径大500mm;管道发送沟内应注水,管沟内最小注水深度宜超过穿越管径的1/3;应采取支架或吊起等措施,使管道入土角与实际钻杆出土角一致;

2)当采用发送道或托管架方式时,应根据穿越管段的长度和重量确定托管架的跨度和数目;托管架的高度、强度、刚度和稳定性应满足要求。

4 回拖钻具连接的顺序宜为:

钻机→钻杆→扩孔器→旋转接头→U型环→拖拉头→穿越管段。

5 回拖时宜连续作业。特殊情况下,停止回拖时间不宜超过4h。

本条是关于回拖的规定:

2 当穿越管段为大口径管道时,可能由于管段的体积较大,造成浮力过大的情况,宜采用适宜的措施来控制管段浮力。

3 托管架的强度、刚度和稳定性除在预制过程中满足设计要求外,还应该在现场安装过程中保证托管架的稳定性,在送管过程中,托管架不能倾倒,托管架倾倒致使回拖无法进行。

5 回拖时宜连续作业。停止回拖时间过长可能造成泥浆对管段造成握裹力,增大回拖力,造成回拖无法正常进行,因此停止回拖时间不宜超过4h。

6.3.5 定向钻穿越施工完毕后宜符合本规范附录A的规定,并应对穿越段外涂层电导率进行测试;测试宜在穿越完成15d后且穿越段管线与主管线连接前进行。

该条款引用的附录A数据来源于NACE TM0102—2002《Measurement of Protective Coating Electrical Conductance on Underground Pipelines》。

6.3.6 定向钻穿越段外涂层电导率检测结果应按表6.3.6的规定进行评价。新建管线穿越段防腐层标称电导率λ(即土壤电阻率为1000Ω·cm时的防腐层电导率)不应大于200μS/m2或防腐层绝缘电阻R不应小于5000Ω·m2,当测试结果λ大于200μS/m2R小于5000Ω·m2时,应对穿越段管道附加阴极保护措施。

表6.3.6  防腐层标称电导率λ与防腐层质量比照表

根据多年竖井施工经验,将竖井施工方法分为沉井法、钻爆法、沉井法与钻爆法结合以及利用地下连续墙加支护结构等。

6.3.7 施工完毕后,应清理场地,并应恢复地貌。

6.3.8 泥浆应符合下列规定:

1 泥浆配方应根据地质条件,在泥浆实验室试配并确定;

2 应根据地质情况和钻进工艺,调整泥浆配方和泥浆性能;

3 在整个施工过程中,泥浆宜回收、处理和循环使用;

4 泥浆性能可按表6.3.8的规定选择。

表6.3.8  泥浆性能