水平定向钻穿越施工中的对接技术
摘要: 在长距离水平定向钻穿越导向孔施工中, 由于钻柱与孔壁之间存在较大的摩阻, 因此钻头的旋转要明显滞后于钻机动力头的旋转, 由此造成井下工具面角难以控制, 从而使控向精度受到了影响。为解决此问题, 采用了对接技术。文章主要介绍了对接技术的原理及对接时井下钻具的组合方式
1 对接技术的优势
在非开挖管道施工技术中, 水平定向钻技术以其对交通、环境的破坏及干扰小, 施工安全高效,综合成本低等优点而备受推崇。随着该项技术的应用及发展, 产生了为适应长距离定向钻穿越施工的对接技术, 水平定向钻对接技术具有以下优势:
(1) 解决了长距离水平定向钻定向控制困难问题。在定向钻穿越过程中, 随着钻进长度的增加,钻柱受到地层摩擦阻力显著增加, 钻柱扭转变形加大, 这就导致钻机扭矩不能及时传递到钻头上, 钻头在井底处于不连续的转动状态。这种情况下, 司钻很难控制井下工具面角的朝向, 使得地表显示的工具面角与井下实际工具面角存在一定的偏差, 从而导致钻进方向失控。而对接技术则是从设计穿越曲线的入土点和出土点同时向中间钻进, 从而有效缩短了单向导向孔的钻进长度, 避免超长距离的定向控制, 钻孔方位角和倾角更容易控制, 保证了钻孔曲线的平滑。
(2) 入土点和出土点完全符合设计要求。在中短距离的定向钻穿越施工中, 一般都采用单向定向控制技术进行导向孔施工, 实际出土点很难和设计出土点完全吻合。而对接技术由于是从入土点和出土点同时向中间钻进, 就不存在出土点的位置误差问题。在穿越曲线两端采用套管隔离卵砾石层的工程中, 对接技术的优势尤为明显。
2 对接技术的应用现状
对接穿越技术已经在国内外多项重大工程施工中得到成功应用。在国内, 有钱塘江、磨刀门水道、福建LNG 东西溪、饮马河、中俄管道黑龙江穿越工程等长距离或特殊地质的导向孔对接穿越, 其中钱塘江、磨刀门水道穿越先后打破定向钻穿越的世界纪录(见表1)。
在国外, 水平定向钻对接穿越的最长距离为美国波斯顿海湾11 km 穿越, 该次穿越共分4 段进行, 其中最长的一段穿越距离超过4 km; NACAP公司采用该技术在法国的Rhone (隆河) 河谷成功穿越河谷两侧厚重的砾石层, 铺设一条总长超过1 036 m、管道直径609.6 mm 的钢质天然气管道;
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水平定向钻机是在不开挖地表面的条件下,铺设多种地下公用设施(管道、电缆等)的一种施工机 械,它广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设施工中,它适用于沙土、粘土、 卵石等地况,我国大部分非硬岩地区都可施工。水平定向钻技术是一种环境影响小、工程造价低、施工速度快的非开挖施工技术。
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