摘要：本次長江左汊定向鉆穿越工程采用雙管同孔穿越工藝，既：Φ355.6×8.7mm主輸油管與Φ121×8mm光纜管套管同時穿越。
　　關鍵詞：定向鉆、長距離、雙管同孔
　　2009年3月12日9點20分，福建東辰市政工程有限公司，在武漢穿江成品油管道工程，長江左汊水平定向鉆穿越工程，在超長距離粉砂層中雙管同孔穿越獲得成功。
　　一、 工程概況
　　1、概述
　　武漢穿江成品油管道規格為Φ355.6×8.7mm，L360MB，三層PE加強級防腐，直縫電阻焊鋼管（GB/T9711.2-1999），管道設計10MPa，輸送介質為成品油。光纜使用48芯海纜，與主管道同孔回拖穿越。長江左右岸均有公路可以直達施工現場，天興洲上的管材、設備運輸可以利用天興洲上的民用碼頭。
　　天興洲左汊定向鉆穿越設計入土點位于長江左側灘地上；出土點位于天興洲洲堤內側，距洲堤堤腳107m，設計水平長度1701.6m，管道實長1705.52m。入土角9°，出土角6°，設計曲線段曲率半徑1000m，穿越管道水平段主要在河床下20m深處穿越。
　　入土段經過粉土、粉砂層，水平段主要經過細砂和粉砂層，出土段經過粉砂、粉土和粉質粘土層。
　　2、工程地質條件
　　根據詳細勘察表明，此斷面巖土表層為沖積成因淤泥質土、粉質粘土、粉土、粉砂、細砂層、沖殘積成因碎石土等組成，下伏基巖由角礫巖、泥質砂巖等構成。
　　據鉆探資料揭露，該場地巖土按其成因及物理力學性質可分為9層，現自上而下分述如下：
　　第①層：江水，勘察期間，江水高程為11.50m，水深0.30~2.30m。第②層：淤泥質土（Qal）層厚0~7.50m，層頂高程9.20~14.20m，fak值取60Kpa第③層：粉質粘土（Qal）層厚0~12.00m，層頂高程14.70~23.60m，標貫擊數3-6擊，平均3.6擊。fak值取90Kpa。第④層：粉土（Qal）層厚0~8.60m，層頂高程6.10~21.00m。fak值取100Kpa第⑤層：粉砂（Qal）該層分布于整個穿越斷面，層厚5.50~27.50m，層頂高程-0.40~16.90m，標貫擊數5-18擊，平均值10擊，fak值取140Kpa。第⑥層：細砂（Qal）該層分布整個穿越斷面，層厚1.80~17.00m，層頂高程-19.00~-2.00m。標貫擊數17-29擊，平均值22擊，fak值取220Kpa。
　　第⑦層：碎石土（Qal+el）層厚1.30~7.30m，層頂高程-22.30~-9.00m，fak值取300Kpa。第⑧層：角礫巖層厚0~10.00m，層頂高程-29.00~-11.20m。巖體基本質量等級為Ⅳ級，承載力特征值取2000Kpa。第⑨層：泥質砂巖層頂高程-37.80~20.20m。巖石單軸抗壓強度極限標準值frk為5.0Mpa，極軟巖~軟巖，承載力特征值取1200Kpa。
　　二、工程施工方法
　　本次長江左汊定向鉆穿越工程采用雙管同孔穿越工藝，既：Φ355.6×8.7mm主輸油管與Φ121×8mm光纜管套管同時穿越。
　　1、鉆導向孔
　　工程主鉆機DD440最大推拉力200噸，鉆具主要有：φ97/8＂三牙輪碳化鎢鑲齒鉆頭+1.75°螺桿馬達+6-5/8″無磁鉆鋌+500m5″標準S135內部加厚型鉆桿+500m5-1/2″標準S135內部加厚型鉆桿+700m6-5/8″標準S135內部加厚型鉆桿；由于距離長，入土側需安裝鉆桿套管以增加鉆桿的推力，安裝套管長度50m，套管直接選用φ406mm的鋼管為鉆桿助力套管。控向設備采用英國Sharewell公司生產的Tru-Truckersystem實時跟蹤系統和MGS系統,在整個穿越過程中采用地面信標系統(Tru-Truckersystem)配合MGS系統進行準確跟蹤定位,出土位置準確無誤。
　　在導向孔鉆進過程中，泥漿工程師認真觀察井眼泥漿返出情況，每一小時取樣一次，做好試驗分析，將分離物與地質勘探報告相比較，進行泥漿性能調整，并做好記錄，準確判斷鉆進過程中的地質情況，來決策鉆進運行，確保了鉆導向孔一次成功。
　　2、預擴孔+清孔
　　本次穿越φ355.6mm主輸油管與φ121mm光纜管套管同孔回拖。光纜管套管為φ121mm，φ355.6mm+φ121mm+φ121mm=597.6mm。（考慮到光纜套管纏繞主管的緣故，因此回拖管徑要考慮增加一個光纜管套管的直徑）；根據穿越擴孔的要求：擴孔直徑達到管徑的1.3-1.5倍，每級擴孔相差4＂-8＂；而根據地質報告描述，此次定向鉆穿越的主要地層是粉砂層，為保證最佳的成孔，采用φ18＂、φ24＂、φ30＂、φ34＂寸先后逐級擴孔，最后擴孔直徑達1.42倍。
　　第一級擴孔：采用φ18″板式擴孔器；
　　第二級擴孔：采用φ24″板式擴孔器；
　　第三級擴孔：采用φ30″板式擴孔器+φ26″桶式擴孔器；
　　第四級擴孔：采用φ34″板式擴孔器+φ30″桶式擴孔器；
　　清孔：采用φ32″桶式擴孔器；
　　在擴孔過程中，擴孔扭矩控制在27000ft•lb以內，推拉力控制在＜75t，擴孔根據各地層的抗壓強度的不同變化靈活的控制扭矩，盡可能保證擴孔速度的均勻和泥漿排量、泥漿壓力的均勻，保持井口返漿容量較大和流速基本不變，避免返漿倒灌入孔道內。擴孔時局部扭矩過大（φ36"以下超過35000ft•lb），立即降低擴孔進尺速度，同時加大泥漿排量和泥漿壓力，確定牙輪重新切削后逐步降低泥漿流量和壓力到平均速度。
　　在清孔時，增加泥漿流量20%～30%，盡量攜帶多的土屑和砂粒。在擴孔施工中，將從孔洞中返出的泥漿引流到泥漿回收池中，然后用30Kw的泥漿泵將返漿抽吸到泥漿循環處理系統中進行二級振動除砂和旋轉離心分離，確保處理過的泥漿含砂量＜1.0%。泥漿工程師對除砂后的泥漿進行化驗，得出其性能指標，然后確定該批處理泥漿的泥漿配制方案，最后將這批泥漿加注到泥漿制漿系統中，添加制定的泥漿添加劑，重新配制成可以滿足穿越工程需要的泥漿，用泥漿泵打入到孔洞中。
　　3、回拖：
　　主輸油管與光纜管套管同孔回拖。回拖時機具連接順序為：
　　51/2″鉆桿API標準S135內部加厚型鉆桿+φ28″桶式擴孔器+200T回拖萬向節+250T“U”環+回拖管道（Φ355.6×8.7mm主輸油管+光纜管套管）
　　φ28″桶式擴孔器直徑比穿越管道直徑大，目的是減小拖拉力，保護防腐層；全部連接完后送泥漿沖洗，檢查各泥漿噴嘴正常，合格后進行回拖施工。
　　管道回拖施工應連續進行,除發生不可抗拒的原因外，嚴禁在施工中無故停拖。在回拖時進行連續作業，避免因停工造成阻力增大。
　　回拖過程中，認真觀察漿泥運行情況，動用泥漿制漿系統、泥漿循環處理系統和利用泥漿回收坑和泥漿處理坑盡力分離、除砂泥漿、回收泥漿殘物，盡量減少環境污染。
　　三、主要施工技術
　　天興洲長江左汊定向鉆穿越工程的施工難點為：導向孔距離長，軟地層包鉆問題。
　　1、導向孔問題
　　控向員嚴格按圖紙設計要求進行控向，導向孔是以后各級預擴孔和回拖管道的基礎。導向孔嚴格按設計曲線鉆進，對司鉆人員作好詳細的技術要求，對每一根鉆桿的鉆進要求都提前在圖紙上作好標注，控制鉆桿的折角變化：單根鉆桿折角變化＜0.6°，連續三根鉆桿折角變化＜1.7°；保證穿越曲率半徑≥1000m、管底最大埋深、入土角及出土角均能達到相應設計規范的要求。
　　重點控制單根鉆桿的鉆進質量和整體曲線的質量，確保施工曲線與設計曲線重合。嚴禁出現施工曲線縮短與原施工曲線空間距離的情況。這是確保預擴孔、回拖作業的基礎。
　　定向鉆鉆進曲線嚴格按照穿越施工規范和設計圖紙曲線要求。其中，導向孔實際穿越曲線與設計穿越曲線的偏移量半徑不應大于1%；出土點沿設計軸線的橫向偏差不大于穿越長度的1%，且不大于3m；縱向偏差不大于穿越長度的1%，且不超過3m。
　　2、軟地層包鉆。
　　砂性土層滲透性較強、土層膠接強度差、土層密實度低，易發生孔壁垮塌。由于孔壁不穩定、失水量大、泥餅厚，鉆進液中含砂快速增加，造成鉆進液攜砂困難．不能全部將砂子攜帶出來，只能攜帶部分砂子。所以泥漿要有良好的物理性能、流變性能、穩定性。
　　鉆進液的配制，采用高膨潤土含量、高粘度、高切力、適當的密度，即“三高一適當”的泥漿技術措施。
　　具體配制方法為：在加足加好膨潤土的同時，按比例加正電膠和FT-護壁劑，提高液相粘度．使其粘度達到50秒以上，來滿足鉆進的要求，達到造壁好、攜帶好、懸浮好、失水小，即“三好一低”的技術要求。
　　根據地質勘探報告，制定泥漿性能指標具體參數如下：

                         
　　調整泥漿結構、優化泥漿配方，最大限度攜帶土屑出孔洞。
　　四、結論
　　武漢穿江成品油管道工程水平定向鉆穿越長江左汊工程取得圓滿成功，創造了大型定向鉆輔管鉆機為降低施工費用采用主管+光纜管套管、雙管同孔回拖的施工工藝。在穿越過程中，使用高粘度具有防塌，護壁性潤滑性能良好的泥漿，鉆孔穩定，回拖阻力小，拉力僅為50噸，回拖順利，施工人員分工明確，管理有序，每一道工序都按規程要求辦理，把可能出現的事故隱患消除在萌芽狀態。技術人員嚴格把關，優化施工方案，各環節銜接順暢，為定向穿越成品油管道工程，積累了超長距離穿粉砂層的施工經驗，我們將認真總結，向更高的穿越領域前進。
　　作者簡介：周亮1964年3月出生，1982年參加工作，先后任鉆機鉆工、班長、機長、生產科技術員、東辰市政工程有限公司DD440鉆機泥漿師。1990年畢業于鄭州地質學院鉆探工程系，現任東辰市政工程有限公司泥漿師，鉆探技師，助理工程師。