MicrosoftInternetExplorer402DocumentNotSpecified7.8 磅Normal0水平定向钻机工作原理介绍

一、非开挖技术简介非开技术是指利用少开挖或不开挖的方法对地下管线、管道进行铺设、维修、更换或者 探测的一门施工技术。非开挖施工应用了定向钻进技术的原理，极大地降低了地下管线施工对交通、环境、基础设施、居民生活工作等造成的影响，成为现代城市技 术设施施工、建设、管理的一个重要组成部分。非开挖施工开始于1896年的美国，兴起于上世纪80年代发达国家并形成产业，我国于1953年在北京应 用非开挖技术施工，上世纪90年代开始起步，近年来发展迅速。目前在石油天然气、城市给排水、煤气供应、电力、通讯、供热等管道铺设与维护领域得到了广泛 应用。

二、非开挖水平顶钻机的工作原理和施工程序主要分为下面三个步骤：

1、钻头、钻杆钻进固定设备后，按照设定的角度，在 动力头的作用下，钻头带动钻杆旋转前进，并在导向仪的控制下，按照施工要求的深度和长度进行钻进，穿过地面障碍物后，穿出地面。在钻进的过程中，为防止钻 杆被土层夹紧、抱死，需要由泥浆泵通过钻杆、钻头打出膨化水泥或泥浆，同时也起到固化通道，防止管道塌陷的作用。

2、回扩头回扩在钻头带着钻杆穿出地面后，卸掉钻头，将回扩头于钻杆安装固定，动力头回拖，钻杆带着回扩头反向回拖，扩大管道直径尺寸。

3、管道回拖在回扩头回拖的同时，将管道固定在回扩头后，动力头拖动钻杆，带着回扩头和管道同时进行反向回拖运动，直至将管道拖出地面，完成管道铺设施工。

水平定向钻穿越主要工程量

 1．安装部分  接桩测量放线：按设计图纸（自然地面入土点到出土点）计算穿越长度套用相应专业定额。 钻机安拆、调试：不分土质，套用相应专业定额，分大、中、小三种钻机。  钻具安拆：导向孔、扩孔、回拖的钻具安拆，不分土质，按钻机类型和穿越管径划分套用相应专业定额。 钻导向孔：按土质、钻机类型和穿越长度套用相应专业定额。 预扩孔：按土质、钻机类型套用相应专业定额。 管线回拖：按土质、钻机类型套用相应专业定额。  穿越管段的预制安装：根据实际穿越管段的材质按施工图的设计要求进行预制、安装、防腐并套用相应定额。 2．土建部分  预制场地的土石方工程：管线作业带平整、穿越预制管段发送沟开挖回填、发送沟恢复地貌等。 钻机场地土石方工程：钻机场地平整、钻机工地泥浆池开挖及回填、恢复地貌等。 连头土石方工程：连头操作坑开挖及回填，连头操作坑井点降水、打支撑桩、恢复地貌等。 3．其他项目 HSE的费用：健康、安全、环保费等。  施工设备的场外运输、设备进退场、施工调遣费用等。  施工便道：尽管交通便利，如施工场地距公路有一段距离，仍就需要修筑便道等。

                                                 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；