于晶晶 薛繼旭 孫國強(qiáng)

國家管網(wǎng)集團(tuán)北京管道石家莊輸油氣分公司 

摘要：新建管道定向鉆施工穿越在役埋地管道時，如不采取嚴(yán)格的安防措施，會對在役管道安全帶來影響。介紹了水平定向鉆施工流程和交叉施工安防措施，為同類施工作業(yè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：油氣管道；在役管道；水平定向鉆；交叉施工

油氣管道建設(shè)在特定環(huán)境下采用水平定向鉆穿越方式，具有對周圍環(huán)境影響小、施工速度快、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但定向鉆施工如管理不當(dāng)，會對在役埋地油氣管道安全運(yùn)行帶來威脅。近年來，在南方某地就發(fā)生一起天然氣管道定向鉆施工時鉆破輸油管道的事故。本文就新建管道定向鉆施工流程要求和應(yīng)采取的安防措施展開討論。

1  施工流程和規(guī)范要求

1.1  施工流程

水平定向鉆施工流程見圖 1。

圖 1 水平定向鉆施工流程

1.2  管道穿越工程規(guī)范要求

根據(jù)GB 50423―2013《油氣輸送管道穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范》5.1.3規(guī)定：水平定向鉆敷設(shè)穿越管段的入土角宜為6°～20°，出土角宜為4°～12°，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、穿越管徑、穿越長度、管段埋深和彈性敷設(shè)條件確定。

根據(jù)SYT 6968―2013《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設(shè)計(jì)規(guī)范》5.0.4第6款規(guī)定：管道交叉或上下平行穿越時，垂直間距不宜小于6 m，故新建管道宜從現(xiàn)有管道下方穿過，凈間距不小于6 m。

2  施工前管理

2.1  現(xiàn)場踏勘驗(yàn)證    

在役管道方、新建管道方、施工方及設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位于施工前聯(lián)合開展現(xiàn)場踏勘，實(shí)地開挖探坑確認(rèn)在役管道（光纜）埋深，正確標(biāo)記管道（光纜）位置，協(xié)商制定管道保護(hù)方案，簽訂安全保護(hù)協(xié)議。

2.2  施工區(qū)域管理

施工區(qū)域安裝攝像監(jiān)控設(shè)備（圖 2）、采用硬隔離措施、安排臨時看護(hù)人員值守，嚴(yán)禁在管道上方堆放管材，停放重型機(jī)械、大型設(shè)備等，現(xiàn)場設(shè)置警示牌，告知機(jī)械作業(yè)安全注意事項(xiàng)。

圖 2 現(xiàn)場監(jiān)控

3  安全控制措施

通過現(xiàn)場開挖驗(yàn)證，確定新建管道最小設(shè)計(jì)埋深，即在役管道埋深（距離管底埋深）+新建管道外徑尺寸+6 m凈間距，再確定定向鉆穿越位置。

3.1  測量與計(jì)算

測量放線。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)交底控制基準(zhǔn)樁點(diǎn)，采用經(jīng)緯儀測量放線，并進(jìn)行復(fù)測校驗(yàn)，避免測量失誤。測定出入土點(diǎn)、出土點(diǎn)和管溝穿越中心線的具體位置并使三者成一條直線。通過測量放線標(biāo)出控制點(diǎn)，測量放線的結(jié)果報(bào)監(jiān)理審核通過后，方可進(jìn)行施工。

計(jì)算曲線。將設(shè)計(jì)曲線通過計(jì)算進(jìn)行分解，轉(zhuǎn)化成穿越施工曲線，標(biāo)識關(guān)鍵位置以便在施工過程中作為重點(diǎn)控制（圖 3）。

3.2  開挖觀察井

新建管道設(shè)計(jì)中心線方向、與在役油氣管道中心線交叉前、后各10 m位置處開挖第一、第二觀察井，用以驗(yàn)證定向鉆在穿越在役油氣管道前和穿越后10 m時的確切深度和位置走向，避免定向鉆在導(dǎo)向時鉆頭鉆到管體造成損傷甚至發(fā)生事故。觀察井開挖深度不應(yīng)小于在役管道管底1 m，平行管道方向長度至少5 m（圖 4）。

圖 4 開挖觀察井與在役管道位置示意圖

3.3  導(dǎo)向控制措施

導(dǎo)向施工是水平定向鉆管理的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)分為三個階段。①入土端傾斜段，在開鉆前用接收機(jī)校準(zhǔn)鉆頭的埋深、走向，之后每間隔約10 m測量一次鉆進(jìn)深度、走向，驗(yàn)證管溝穿越中心線成一條直線，確保沿設(shè)計(jì)走向鉆進(jìn)；②結(jié)合計(jì)算確定的工程穿越位置，在役管道要處于水平段，在鉆頭通過第一觀察井（管道交叉前10 m位置）時，在坑底實(shí)際測量定向鉆穿越深度、走向，測量深度大于5 m、左右偏移量不超過0.2 m，確保入土點(diǎn)、出土點(diǎn)和穿越點(diǎn)成一條直線。在滿足上述要求后，按照當(dāng)前深度、方向?qū)嵤┧�平定向鉆施工，每間隔2 m測量一次鉆進(jìn)深度、走向，直至穿越在役管道后10 m位置，待各項(xiàng)指標(biāo)測量合格后準(zhǔn)許繼續(xù)鉆入出土端傾斜段；③出土端傾斜段，同樣每間隔10 m測量一次，確保沿設(shè)計(jì)曲線和走向鉆進(jìn)，待鉆頭出土后整個導(dǎo)向控制全部結(jié)束，準(zhǔn)許進(jìn)入下一步工序。

3.4  擴(kuò)孔控制措施

擴(kuò)孔器選擇。前幾級擴(kuò)孔器級差可以大一點(diǎn)，最后兩級擴(kuò)孔器的級差要盡量小。

泥漿排量控制。每級擴(kuò)孔都從出土端傾斜段開始，該傾斜段泥漿排量盡量大，以沖刷孔壁增大孔徑，盡快置換孔內(nèi)的泥漿，靠泥漿的攜帶力把孔內(nèi)泥土帶出，起到清孔作用。擴(kuò)孔器穿越在役管道時，降低泥漿排量，減少地層壓力。擴(kuò)孔器到入土端傾斜段時，開始翻出泥漿，這時再增大泥漿排量，以排除孔內(nèi)淤積泥土。通過泥漿排量控制達(dá)到控制泥漿壓力的目的，泥漿在出土點(diǎn)與入土點(diǎn)兩端流出。

3.5  回拖控制措施

管道回拖時，對孔內(nèi)的泥漿造成擠壓作用，給地層造成壓力，因此回拖速度不要太快，確保管道勻速回拖。

3.6  其他措施

定向鉆施工全程派專職人員現(xiàn)場巡查，一旦發(fā)現(xiàn)在役管道發(fā)生異常，應(yīng)立即停止施工。待相關(guān)專家分析原因，提出應(yīng)對措施，問題解決后再恢復(fù)施工。

管道穿越完畢后，在交叉點(diǎn)正上方埋設(shè)標(biāo)志樁。整體工程施工完畢后，聯(lián)合各方驗(yàn)收，收集資料存檔。

作者簡介：于晶晶，1985年生，畢業(yè)于西南石油大學(xué)，本科，工程師，主要從事管道管理工作。聯(lián)系方式：17732302430，345948429@qq.com。