1、天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 1第一章 前 言 .31.1 工程概况 .31.2 编制依据 .31.3 施工场地条件 .3第二章 施工方案 .32.1 导向钻进原理 .32.2 泥浆控制 .42.3 技术方案 .42.3.1 昌九高速 .42.3.2 星云大道 .52.3.3 云山大道荣祺大道 .5第三章 施工工序管理 .63.1 主要施工工艺流程： .63.2 导 向 .63.2.1 导向孔的钻进过程 .63.2.3 施工要点和施工注意事项 .73.3 预扩孔 .73.3.1 预扩孔的工艺过程 .73.4 拖管线 .7第四章 施工总体部署 .84.1 施工前准备工作 .84.2
2、项目部组建 .84.3 施工设备 .10第五章 各项管理和保证措施 .105.1 实施目标： .105.2 工程质量保证措施 .105.3 工程安全技术保证措施 .115.3.1 工程安全管理目标 .115.3.2 工程安全管理措施 .125.4 拖管安全技术保证措施 .125.4.1 拖管安全保护措施 .125.4.2 拖管应急预案 .135.5 拖管安全方案 .14天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 25.5.1 拖管安全目标及承诺 .145.5.2 拖管安全管理机构 .145.5.3 拖管安全管理措施 .155.6 工程文明施工保证措施 .165.7 工期保证措施 .175.7.1
3、 组织措施 .175.7.2 管理措施 .175.7.2.1 物资落实： .175.7.2.2 劳动力落实： .175.7.2.3 机械落实： .175.7.2.4 措施落实： .17第六章 施工进度计划 .186.1 按照非开挖施工工序，具体日程安排如下表。 .186.2 天然气管道非开挖施工图 .186.3 天然气管道非开挖施工图 .186.4 天然气管道非开挖施工图 .18天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 3第一章 前 言1.1 工程概况XXXXXXXXXXX中压输气管线工程中需沿线铺设天然气输气管道。此铺管线路需横穿 XXXX大道。因这几条道路不能采用明挖方式铺设，拟采用定向钻
4、进非开挖铺管技术进行施工。受XXXXXX 天然气有限公司的委托，编写此施工方案。1.2 编制依据本次施工方案按下述依据进行编制：油气输送管道穿越工程设计规范 （GB 504232007）油气输送管道穿越工程施工规范 （GB 504242007）石油天然气管道穿越工程施工及验收规范 （SY/T407995）石油建设工程质量检验评定标准管道穿越工程 （SY410495）水平定向钻进管线铺设工程技术规范1.3 施工场地条件穿越区域内地形起伏较大，据勘测资料XXXXXX 与两侧地面标高约29.9935.39米，高差约5.4米； 穿越场地管线复杂给施工造成很大困难。详见各段施工图。第二章 施工方案2.1
5、 导向钻进原理图 1 导向钻进铺管法原理图导向钻进铺管法原理：使用水平定向钻机进行管线穿越施工，其工作过程是通过导向仪进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。施工过程一般分为三个阶段：第一阶段是按照设计曲线尽可能准确的钻一个导向孔；第二阶段是将导向孔进行扩孔；第三阶段是将产品管线（一般为 PE 管道或钢管）沿着扩大了的导向孔拖到钻孔中，完成管线穿越工作。2.2 泥浆控制天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 42.2.1 泥浆是定向穿越中的关键因素，被视定向钻的“血液” ，其主要作用是携带和悬浮钻屑并排到
6、地表、稳定孔壁和降低钻进时所需的扭矩和推拉力、冷却和冲洗孔底钻具。泥浆的主要工艺性能是流变性和失水造浆性，现场控制的主要因素是泥浆的粘度、各种添加剂的配制以及泥浆的压力和流量。2.2.2 泥浆添加剂：为保证泥浆具有良好的流变性、高携砂性、固壁和润滑性能、在配出基浆的基础上，再按基浆重量的 24比例加入的各种泥浆添加剂，使用的泥浆添加剂有：增粘剂、固壁剂和润滑剂等。2.2.3 粘度控制：根据穿越段地层情况，在钻导向孔阶段，泥浆粘度控制在 35-45S；在预扩孔和回拖阶段泥浆粘度提高 5-10S；实际工作中，泥浆的粘度随土层的不同而变化，并选用不同的添加剂。2.2.4 本次穿越地层主要是粉质粘土，
7、我们采取以下措施：2.2.4.1 按照事先确定好的泥浆配比用符合环保要求的定向钻专用膨润土，配出符合要求的泥浆；2.2.4.2 为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，在用量不改变的情况下，我们采取增加泥浆储存罐的数量，在此工程中我们使用 2 个配浆罐和 2 个泥浆搅拌罐；2.2.4.3 此次穿越地层主要为粘土。地层较稳定，成孔性较好，岩屑易造浆，控制适当低的粘度、切力，降低摩阻以减少钻井扭矩及推进阻力，从而达到提高机械钻速目的。对此我们将 PH 值控制在 9 左右，粘度控制在 3545 秒左右；2.3 技术方案为保证工程顺利进行，依据天然气管道施工规范要求，我公司组织对拟采用定向钻穿越
8、铺管场地现状地形、地下管网情况进行了测量和探测；并在前期地质勘察资料基础上,根据相关规范要求和现场具体情况初步设计如下方案：2.3.1 XX 高速公路2.3.1.1 本次穿越一根DN300钢管。钻机置于 高速西侧，现场要平整。2.3.1.2 本次定向钻穿越入土点地面高程为35.39m，出土点地面高程为34.250m， XX高速高程为29.99m，高差5.4米；根据相关技术资料为保证 XXX高速公路安全，天然气管道在XXXX 高速公路埋深必须达到4.5米；也就是说相对地面高程管道最深点要达到10米深。323.9钢管曲率半径为1500D，D为管道直径，推算出曲率半径为487.5米（此曲率半径是管道
9、饶成一个圆的半径距离） ；也就是说本次穿越的管道弯曲半径必须大于487.5米。针对本工程情况为满天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 5足上述几点要求推算出本工程穿越距离应不少于303米。2.3.1.3 入、出土点间距303.0米。设计入土角12%，管中心高程33.9米；出土角8%，管中心高程32.74米；高坡最深处管中心高程25.5米。2.3.1.4 钻机等机具的进出较方便，但入、出土点地势起伏较大，需进行场地平整。2.3.1.5 工作坑开挖尺寸为：5.0m*3.0m*2.0m，打围尺寸25.0*8.0m；下管坑开挖尺寸为：20.0m*2.5m*2.2m，打围尺寸21.0m*5.0m。2
10、.3.1.6 施工时管道的进出口埋深及坡度需视现场情况作相应调整2.3.2 XXX 大道2.3.2.1 本次穿越钻机置于 XXXX大道西北方向工作坑内。2.3.2.2 本次定向钻穿越入土点埋深为1.00m；出土点埋深为2.8m。2.3.2.3 入、出土点间距43.0米。设计入土角+2.5%，管中心高程33.05米；出土角+2.5%，管中心最深处埋深为3.6米。2.3.2.4 钻机等机具的进出较方便，但入、出土点地势起伏较大，需进行场地平整。2.3.2.5 工作坑开挖尺寸为：8.0m*4.0m*1.5m，打围尺寸10.0m*8.0m；下管坑开挖尺寸为：25.0m*2.5*2.8m，打围尺寸21.
11、0m*5.0m。2.3.2.6 施工时管道的进出口埋深及坡度需视现场情况作相应调整。2.3.3 XXX 大道2.3.3.1 本次穿越钻机置于XXX大道南侧从两个方向穿越。2.3.3.2 向北方向穿越XXXXX大道一根DN325钢管和一根DN168钢管，两管间距离1米，由于穿越段有一自来水管道和污水管埋深分别为2.1米和1.8米，为安全起见穿越管道最深点要达到3.8米。入、出土点间距80.0米。设计入土角8%，出土角6%。2.3.3.3 钻机等机具的进出困难，需进行场地平整。2.3.3.4 工作坑开挖尺寸为：4.0m*4.0m*2.0m，打围尺寸10.0m*8.0m；下管坑开挖尺寸为：20.0m
12、*1.5m*1.5m，打围尺寸21.0m*5.0m。2.3.3.5 向西方向穿越XXXXX大道一根DN168钢管，由于穿越段下管坑有一自来水管道；污水管和电信管影响下管坑开挖，为安全起见此下管坑移至电信管后面开挖（详见施工图） 。穿越管道出土埋深为2.5米。入、出土点间距40.0米。设计入土角8%，出土角6%。天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 62.3.3.6 施工时管道的进出口埋深及坡度需视现场情况作相应调整。第三章 施工工序管理3.1 主要施工工艺流程：3.2 导 向3.2.1 导向孔的钻进过程这是本工程的关键工序，定向钻进所使用的钻头是一种射流辅助切削式钻头，钻头前带有一个斜面，
13、当钻头不停地回转而且不断地前进时会钻出一个直线孔；当钻头朝着某个方向给进而不回转时，钻孔发生偏斜。在导向钻头内腔装有一个发射器，当钻孔向前推进时，发射器发射出来的信号被地表接受器所不符合不符合焊 接施工准备开挖工作坑、下管坑定向钻进导向孔安装调试定向钻机布 管 监理检查核实管孔位置、标高分级扩孔现场验收交接编写竣工报告拖 管天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 7接受而进行追踪，从而可以监视钻头的方向、深度和其它参数。当发现偏离设计轨迹时，就通过调整钻头斜面的方向，进行造斜纠偏，直到钻头的位置回到设计轨迹时为止，这样就会钻出和设计轨迹重合的先导孔。3.2.3 施工要点和施工注意事项3.2.
14、3.1 为确保本工程成功地完成定向钻进的导向工作，要严格按照设计规划好的穿越曲线钻进，主要是控制好钻进曲线不同位置的深度和造斜率。在不超过管道弹性敷设半径或钻杆弯曲极限的范围内，操作员应确保按设计的轨迹钻进，如果前一段钻进没有完全符合设计曲线，所出现的差值可以通过下一段来修正，并记录实际钻孔与钻孔的偏差，通过计算来调整钻进的参数。3.2.3.2 设计钻孔轨迹时重点考虑以下影响因素：待回拖管线的材质、尺寸、曲率半径；钻杆弯曲极限；地层条件；地上、地下障碍物状况。3.3 预扩孔3.3.1 预扩孔的工艺过程3.3.1.1 预扩孔就是在实际铺设管线之前，经过一次或多次的扩孔来扩大钻孔的直径，以减小回拉
15、铺管的阻力，确保施工顺利完成。最终成孔直径一般比管子直径大 200 毫米（或是管径的 1.5 倍） ，本次施工设计终孔直径为 600mm 。3.3.1.2 导向孔钻完成后，将钻头从钻杆上卸下，安装上合适的反扩孔钻头和分动器，然后在分动器后面接上回拉钻杆，进行扩孔钻进。扩孔的速度和地质及钻机的参数等因素有关，要选用合适的扩孔工艺参数才能顺利完成扩孔工序。3.3.2 预扩孔的原则和需要注意的事项3.3.2.1 预扩时，回扩头后面带的不是管子而是钻杆，钻杆是通过万向节与回扩头连接被拖入钻孔中的；3.3.2.2 在将后面的钻杆安装之前，要确信钻机是被锁定的；3.3.2.3 当扩孔完成，拉完足够的钻杆后
16、，将钻机锁定，用液压管钳在出口点卸开钻杆接头，接上回扩头、万向接和钻杆转换连接杆；3.3.2.4 按照安全操作步骤进行预扩。保持机组成员与操作员密切联系、确保整个连接过程的安全。3.3.2.5 扩孔时视工作坑返浆情况，合理调配泥浆的粘度、比重、固相含量等技术参数。3.4 拖管线天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 83.4.1 经过预扩孔后，才可以进行钢管的回拖工作，回拖管线时钢管在扩好孔的孔中是处于悬浮状态，管壁四周与洞之间由泥浆润滑，这样即减少了回拖阻力，又保护了管线防腐层。经过钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大200 毫米，所以不会伤害钢管外壁。3.4.2 先将制作好的拖管
17、头与待铺管道安装联接起来，然后将拉管头与分动器联接，随着钻杆的回拉，管道慢慢进入孔内 ，直到完成全部管道的铺设。然后卸下扩孔钻头及分动器，取出剩余钻杆取下拉管头，铺管工作完成。第四章 施工总体部署4.1 施工前准备工作本项目落实后,我公司将迅速展开下列各项施工准备工作： 施工前落实相关手续。 组织项目部施工人员到现场进行施工前的详细勘察，了解施工现场地形，进一步核实地下可能会出现的障碍物、准确高程及地下土层的地质情况。 施工现场设备摆放、待铺线路的准备。 施工设备检测与调试，确保其处于良好工作状态。 检查核实并调整施工方案。 施工所需的规范、图纸、表格等技术资料的准备。 提交开工报告，准备正式
18、开工。4.2 项目部组建为了圆满完成该项工程施工任务，确保工程实施目标的实现，结合我公司质量方针：“采用先进技术，实行科学管理，精心勘察施工，提供满意成果” ，本着“安全第一，质量为主”的思想，本工程实行项目管理制，现场成立项目经理部。由项目经理负全责,按项目法施工模式，组织内部的施工生产诸要素，对工程的质量，工期，安全，成本等综合效益进行有计划地组织管理，组织机构框图如下: 天然气管线穿定向钻工艺工程 施工组织设计 9项目经理 工程预算部：材料供应部：工程技术部：安全生产部：质量检验部：工程技术组材料供应组定向钻施工组质量控制组安全文明管理组施工协调组后勤保障组项目部组织机构图天然气管线穿定
19、向钻工艺工程 施工组织设计 10根据工程的具体情况及以往的施工经验，设置如下岗位并配备相关人员：4.3 施工设备拟投入本项目的主要设备一览表 序号 设 备 名 称 规 格 型 号 单位 数量 备 注1 铺管钻机 ZT25 套 12 导向探测仪 Eclipse 台 13 管线探测仪 SUBSITE-70 台 14 水准仪 DS22 台 15 电子经纬仪 DJD2-G 台 16 角磨机 SIM-150 台 27 潜水泵 2” 台 38 发电机 5KW 台 19 发电机 15KW 台 110 吊车 25T 辆 211 平板车 25T 辆 1序 号 职 务 人数 姓名 备注项目经理 1预算员 1材料员 2施工员 4安全员 1主要生产人员 质检员 1测量员 1导向员 1管线探测员 1机修 2 兼职辅助人员 吊车司机 2 外聘 17
