多叠加曲线穿越简介

闫春红,张婷婷 ,潘振东

摘要：本文介绍了水平定向钻施工，遇到路由受限、狭窄空间的时候，采用叠加曲线工艺解决难题的办法。叠加曲线即在同一位置，既有纵向曲线，又有水平方向的曲线。水平定向钻施工过程中，经常遇到没有开阔的空间需要绕过地面或地下的建筑物的情况，因此，此办法值得向从事水平定向钻施工的朋友们推广。

关键词：定向钻；导向孔；多叠加曲线。

1背景

由于地面建筑物和地下附着物较多，很多情况下没有开阔的直线施工空间，局部位置可能需要增加水平曲线以绕过地面或地下的建筑物，如厂房、桥墩等，路由受限，定向钻施工往往需要采用叠加曲线。叠加曲线即在同一位置，既有纵向曲线，又有水平方向的曲线。多叠加曲线指的是水平方向上的曲线段大于2个的叠加曲线，曲线拐弯方向可能不同。

城市内或近郊进行穿越遇到这种情况更多。在种种因素的限制下，该施工工艺有很大实用价值。

2施工过程

2.1导向孔

导向孔钻进是施工的难点，特别是在进行短距离（距离短，拐弯急，操作难度就高）多叠加曲线的穿越过程中，后半部分导向孔钻进时，由于同时存在较多水平和纵向曲线，钻机施加的推力大部分在曲线段被分散，传递到钻头的推力就很小，因此需要在必要时回抽钻杆，更换泥浆马达，给钻头提供持续的动力，确保穿越曲线的可控性及精准度。

导向孔施工的具体措施：

（1）测量放线及钻机就位。由于存在水平叠加曲线，因此不能采用传统的以出、入土点作为穿越轴线进行钻机就位，采用的方式为第一段水平曲线起点处的切线为钻机就位方向。

（2）基准方位角的测定。基准方位角的作用是导向孔曲线施工时对精确位置起参考作用，基准方位角确定为从入土点至出土点的连线方向。在施工前，在入、出土点上不同位置采样，共计采集多个位置，每个位置测量4次，取有效值的平均值作为参考基准方位角。在施工过程中，根据人工磁场数据，结合参考基准方位角来确定精确的基准方位角数值。随着施工的进行，不断调整方位角，以符合设计曲线要求，同时根据人工磁场及基准方位角数据，精确确定钻头实际位置。根据现场施工情况，精度在0.5m以内。

（3）人工磁场。采用传统的P2磁场，全程布置，在每一个转角处测量4次以上，取有效值的平均值，结合基准方位角，精确定位。

（4）按照设计要求进行导向孔钻进，由于存在叠加曲线，每根钻杆的调节角度需略大于设计曲率半径，保证曲线光滑。

（5）超长距离穿越对泥浆性能的要求高，水源必须采取清洁淡水，并在水罐中沉淀、过滤后配浆。

按照泥浆试验室提供的泥浆配方，根据不同的地层特征确定泥浆粘度，用膨润土加上泥浆添加剂，配出高效、携带能力强、护壁性能好、润滑等特殊性的泥浆，提高回拖成功率；为了确保泥浆的性能，使膨润土有足够的水化时间，需使用泥浆储存罐和泥浆快速水化装置。

2.2预扩孔

（1）通常使用板桶一体式扩孔器进行预扩孔；

（2）根据不同的管径确定扩孔级数，因为存在叠加曲线，一般不越级扩孔，目的是保证孔洞的平滑程度；

（3）预扩孔时一定要注意每根钻杆的时间及速度控制，确保每根钻杆扩孔的流畅性，保证孔洞不会出现环空不均匀的情况，为管道回拖创造良好的条件。

（4）根据地质情况及上一级扩孔情况，合理确定下一级的扩孔尺寸和扩孔器水嘴的数量和直径，保证泥浆的压力和流速，从而提高携带能力和护壁性。

2.3管线回拖

通常情况下，回拖时采用钻杆+扩孔器+万向节+U型环+穿越管道。回拖时应连续作业，避免因停工造成阻力增大。管道回拖前要仔细检查，确保各连接部位连接牢固。叠加曲线回拖，要特别注意对回拖力的控制，掌握好节奏。

3应用情况

新奥中城燃气公司完成在平山县北贾璧村东侧，完成了一段北环路穿越。管线规格：Φ323.9×9.5mm，穿越长度：333m。主要穿越地质为风化花岗岩。使用ZY-40钻机完成。

该工程同时穿越1条下水道和1条过水管道，管道埋深不同。示意图如下：

该工程断面方向4个转点（加上图曲线图加粗部分），共计9条曲线、直线组成。同时，该工程沿公路穿越，公路有4.5°转角，因此，穿越曲线需要在水面上有4.5°转角，而且要和其它转角叠加。

因为公路边还有民房、厂房等等设施，施工过程中，需要严格控制曲线，避免从民房、厂房下方穿过。该工程是典型的多叠加曲线穿越工程。

工程从2022年8月20日开钻，8月30日完成回拖，依据多叠加曲线穿越施工工艺，顺利完成穿越的施工任务，经陀螺仪定位复测，误差在0.5m以内。

4结论

随着管道事业的蓬勃发展，这种受空间局限性要求较高的情况会越来越多，多叠加曲线的成功应用，使项目突破了狭小空间穿越的瓶颈。在当今对定向钻施工要求越来越高、应用领域越来越广、施工难度越来越大的情况下，为今后的管道穿越施工提供了有力的事实依据。