定向钻施工规程文档格式.docx
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硬粘土和强风化
3
松散沙层(砾石含量≤30%)
√1~10mm细砾
4
致密沙层(砾石含量≤30%)
1~10mm粗砾
5
松散密实砾石层(≤50%)
大于100mm飞砾
6
松散密实砾石层(≤80%)
7
松散密实的卵砾石底层
8
含有大量孤石、漂石或障碍物底层
9
风化岩或者强胶粘地层
10
强风化或未风化岩层
三、HDD钻进工艺
1、导向孔轨迹设计调查
(1)地下沟渠、雨水、排水。
(2)明显表明地下通信电缆,所有检查井必须打开
(3)地面补块下是否存在管线。
桅杆处是否有管线入地、随桥架空管道。
(4)与管线交叉安全距离不小于1.2m(边—边)最大扩孔直径,导向孔中心距管道边距为1.2米加最大扩孔半径。
(5)压力管道的切断阀,事故紧急处理。
(6)相关管线单位的电话
2、钻孔路径的干扰调查
(1)主动干扰是指所有能发出电磁信号或产生电磁场的干扰源。
如动力电缆,发射塔,电动机转子,可以使信号强度和读书不稳定。
(2)斜度和方位角数据丢失.
(3)接收器校准错误,深度误差。
被动干扰指来自任何可以阻碍,吸收或者扭曲电磁场的物体。
解决方法:
(4)将仪器提高12m测量深度是否准确。
(5)测量前后点的距离,根据钻杆的水平角度,计算深度。
(6)盲钻过干扰区,在钻杆上做标记。
(7)更换信号棒。
(8)变化施工地点的时间施工。
(9)使用有线信号棒钻进。
3、钻机定位
(1)出入土角10°
-16°
,钢管入土角小于10°
出土小于8°
确定出入土点。
(2)达到目标深度不能使管道过度弯曲
(3)管道焊接位置要有空间
(4)水源距离近,设备优先放置在高处。
(5)钻杆单根可改变最大角度选择:
钻杆列别
φ60*3m
φ73*3m
φ89*3m
φ89*4.5m
φ127*6m
最大改变角度
最大坡度
8%
6%
5%
4%
最小穿越距离
36
67
160
(6)PE管按150D计算最小弯曲曲率半径
管径3m内
DN315
DN400
DN500
DN600
DN700
DN800
改变角度(单位度
3.6
2.9
2.3
1.6
1.4
坡度
6.4%
3.3%
3%
2.5%
δ=3*360°
÷
(3.14*2*150)=1.146δ÷
管径=3m内改变角度
(7)钢管角度单根改变计算最小弯曲曲率半径按1000D计算
管径
φ219
φ273
φ325
φ426
φ529
φ630
φ720
φ820
角度
0.65
0.53
0.44
0.34
0.27
0.23
0.2
0.18
1.2%
0.9%
0.77%
0.59%
0.47%
0.4%
0.35%
0.31%
(3.14*2*200)=0.1433δ÷
(8)方便锚固钻机,地下无管线锚固点.
(9)大型工程施工现场地无积水,否则应设排水沟渠等.
(10)钻具的选择
1.软土层,导向钻头的选择,鸭掌的面积及角度决定能否改向。
2.砾土层及岩石地层,4e三爪钻头、泥浆马达、牙轮钻头、潜孔锤(气动、液动)
3.扩孔器的选择,切扩,流道,挤扩。
桶活塞式。
第二章设备的运输、安装
一、设备的装运:
1.1根据施工的管道类别、直径长度、地址情况确定钻机、泥浆系统、钻具耗材。
1.2主机及部件、动力头短节、机载水泵活塞皮瓦,密封o型圈、丝扣油、液压油等设备和保养用滤清器泥浆泵维修专用工具
1.3泥浆系统组件:
发电机、抽水泵、水带、混配器(或搅拌泵)大型工程须有各用混配器或动力源(发电机)
1.4耗材、柴油、膨润土、添加剂(Na2co3,Naoh。
CMC,PAM聚丙烯酰胺)
1.5围挡,支护用具,城区施工应对施工现场、工作坑进行维护、野外施工应对施工区警示带围挡,夜间路边施工应设警示灯。
1.6安全帽,反光衣,工作鞋,劳保用品,防雨,防晒用具,临时住宿。
1.7长途运输停车时,检查装车设备是否松动,移位,并加以处理
1.8进入施工区的道路,桥梁,是否可以允许设备通过,场地应做到三通一平,水。
电。
路场地平整。
二、设备的安装,试运行:
2.1钻钻机及辅助设备应按设备施工平面图布置,满足施工条件的前提下,场地应尽量缩小.
2.2钻杆下方应垫圆木或方木,防止沙粒进入钻杆内或黏贴在丝扣造成丝扣磨损,大型工程或后期未使用的钻杆施工前应对钻杆清洗.
2.3膨润土,添加剂下方铺垫雨布,上方亦用雨布遮挡压盖,不能水泡.
2.4钻机锚固后,在最大的推拉力下,钻机不移位,开挖排水沟,保证施工中的溢流泥浆或雨水不能浸泡钻机.
2.5泥浆罐内应清洁,无杂物,沉沙,混配器动力正常,吸力均匀.
2.6潜水泵抽水口,应加竹篮或水桶放入沟渠内(或架空入水距水底0.5米以上0防止潜水泵直接沉入沟底,吸入泥沙及杂物.
2.7泥浆罐入水口处应加入滤网,防止地面水,沙粒及杂物流入罐内造成设备堵塞水道.
2.8严禁进水管无水(或泥浆)的情况下气动柱塞泵,造成机载柱塞泵干磨烧损.
2.9应对配置泥浆的水进行PH值测试,酸性水不能使用,加入NACO3或NAOH后的水PH值应该在8.5-10区间.
2.10加入带有腐蚀性的添加剂NAOH,应用专用容器加添,严禁用手直接接触,带有专用防护尘具,防尘.
2.11记录泥浆流出的体积及时间,验查机载泵的流量,压力是否正常.
2.12潜水泵至泥浆罐,泥浆罐至记载泵的水管,电缆应加以保护,严禁车辆,重物直接压辗.
2.13施工场地内的配电箱,电源插头,发电机,应该置在干燥地,防雨地段.
2.14检查钻机,水泵,管道有无漏水漏油处,发现后应及时停机处理,严禁在漏油漏水情况下开机施工.
2.15施工现场的设备要考虑防盗因素,三件入箱或加锁.
2.16设备地面行走,检查履带内是否有杂物,清除杂物后,方可进行开机.
三、工作坑的开挖
3.1野外长距离施工时,为保护钻杆可不开挖入土工作坑(认入土点处无管线)出土坑应在不塌方的情况下不浅于1.5米。
3.2城区内施工出入土工作坑不小于4*1*1.5M,且应对工作坑内最深点用钢钎查探无管线后,方可施工。
3.3工作坑的作用:
1,暴露直埋管线的位置、深度,防止扩孔管道牵引时破坏其它管道。
2,收集泥浆,抽排运输,防止污染环境。
3,为导向钻头入土提供垂直断面,防止钻杆弯曲。
3.4牵引钢管时出土工作坑长度一般不小于12M,直径大于500钢管长度逐渐加长,一般为15-30M。
3.5当工作坑内泥浆溢满,需要抽排时,抽排泥浆的深度不能超过1M,严禁将泥浆抽空见底,以防造成孔道塌方。
3.6工作坑内有管线时,扩孔器通过时要加挡板保护管线,要将泥浆抽排,在可见情况下让扩孔器通过交叉位。
3.7出土工作坑尺寸表
燃气
通信
污水
钢管
φ200
5*1.2*1.5
4*1.0*1.5
8*1.2*1.5
φ300
4*1.2*1.5
10*1.2*1.7
φ400
6*1.2*1.5
6*1.2*1.7
12*1.5*1.7
φ500
8*1.5*1.7
7*1.2*1.7
14*1.5*1.7
φ600
8*1.2*1.7
16*1.5*1.7
φ700
9*1.2*1.7
18*1.5*1.7
φ800
10*2.0*1.7
20*2.0*1.7
φ900
10*2*1.7
20*2.0*1.7
第三章导向孔施工
1.1管线勘测清楚,走向,管道类别,深度,交叉位置,施工方法,并绘制管线平面图,填写管线勘测记录表,管线经业主确认,重要路口经过公司主管复查后,方可施工(路口已有三条以上定向钻,且与1条交叉)
2.1信号棒标定环境的干扰值应该在100内,记录设计深度内仪器的误差值,钻头安装信号棒后,环境温度在30℃以上时,日光照射时间不能超过15分钟。
3.1安装拆卸信号棒时,检查信号棒外观,如有被水射流痕迹,应停止使用该导向钻头。
并对信号棒外壳修补,如电池仓内有进水,则及时更换O型圈。
4.1钻头安装完毕后,用钻机慢档紧固,扭矩不小于18MPa。
5.1入土后第一根钻杆应按钻机导轨角度钻进,为保护钻杆不允许改变角度,从进土第二根钻杆开始允许改变角度。
6.1钻机推进,或钻进时钻机不能移位,如果钻机发生移位应停机固定钻机,钻机导轨方向应与移位前一致。
7.1在较硬土层普通钻头,当改变角度推进时,应观察,推进压力表,和暴露的钻杆,推力表不能超过15MPa,且钻杆变形不能超过3°
,轴线偏移不超15CM。
8.1导向时水压在0.2-2MPa之间,机载水泵在1-2档低速,超过3MPa,水孔可能被堵塞,应回撤钻头检查,防止温度过高,损坏信号棒,低于0.5MPa则水泵可能有故障,则停机检查。
9.1导向孔钻进时应每条钻杆测量一次钻头的深度、位置、角度记录并在地面标识,及时纠偏,防止产生S型轨迹,重力管道一根组按键测量2-3次,纠偏打点时严禁翻转调整钟面。
10.1导向过程中每30M,操作手应向控向员报告推力,扭矩、泥浆压力,并记录。
11.1用泥浆马达牙轮钻头施工时,单根钻杆角度改变量应分2次完成,防止固信号之后显示,而过度改向或纠偏。
钻杆单根可改变最大角度选择
钻杆类型
φ60*3M
φ73*3M
φ89*3M
φ89*4.5M
φ127*6M
最大改变角度°
36m
58m
67m
160m
4.77°
3°
2.57°
3.85°
2.14°
8.36%
5.2%
4.5%
6.7%
3.76%
PE管按150D计算最小弯曲曲率半径
3m内
改变角度
δ=3*360÷
管径=3M内改变角度
钢管角度单根改变计算最小弯曲曲率半径按1000D计算
φ127
0.65
0.34
(3.14*2*200)=0.8599δ÷
12.1钢管和重力管道导向前应在地面放线并标示,取钻杆和管道允许改变角度的角度施工。
13.1导向孔施工过程中遇到推力、扭矩不稳定,或变化大时,应及时停机,并向控向员汇报,查明原因后施工。
14.1不开挖出土坑,而先行导向施工时,钻头离出土点10M-15M处停机,且深度不能浅于2M,等出土坑开挖后方可开机出土。
15.1钻头出土后,应当天拆卸,安装扩孔器,防止杂物进入钻杆内。
16.1施工前检查钻杆内是否有异物,氧化皮,如存在以上情况,应清洗后方可使用。
17.1钻杆连接前应在丝扣处涂抹丝扣油,发现钻杆有弯曲,端面连接处漏水等情况,应停止使用,且标识,单独放置,退回仓库。
18、信号盲区的施工
18.1施工前应用仪器测量沿线可探测深度,确定干扰源。
18.2有信号干扰大的一段作为入土点,有信号干扰小的一段作为出土点。
18.3进入信号干扰区前将钻头调整为0°
,目标方位调整好,水平钻进,盲钻过干扰区。
18.4如出土端干扰较大,可在进入干扰区前将钻头角度调整为向上小角度,随着钻进距离的增加钻头深度变浅,可能在出土前收到信号。
18.5如果仪器有角度显示,没有深度显示可通过计算得出深度值。
18.6短距离施工,在进入干扰区前通过在钻杆上喷漆标示钟面控制。
18.7改变仪器频率、改变信号棒功率、或改变施工时间,如白天改为夜间或凌晨施工。
18.8使用有线控向仪器施工。
第四章扩孔施工
1.1人工安装扩孔器,首次扩孔直径一般为300㎜-600㎜扩孔器,最后一级扩孔按管直径的1.3-1.5确定/中心线,安装时扩孔器主轴与钻杆应在同一轴线上,涂丝扣油,顺时针旋紧,钻杆与扩孔器丝扣配合,端面接触缝隙。
2.1安装大口径扩孔器需要钻机辅助安装时,应保证操机手和出处安装指挥员对讲机通信正常,操机手未经出土指挥员准许,严禁操作钻机,是钻杆产生旋转、推拉,及振动的行为。
钻杆转动时,无关人员应远离扩孔器,扶正扩孔器人员不能用手直接接触扩孔器,操机手应按指挥员指令缓慢转动钻杆,快旋紧时,指挥员应告知操机手,1/4圈段续旋紧。
3.1扩孔器安装后,指挥员应让操机手开泵,测试扩孔器水孔及水压是否正常,扩孔器水的水柱应在1.5m-6m内,若需通水孔,应通知操机手停止后方可操作。
4.1试水正常后,关闭钻机发动机,安装分动器、分母接头、钻杆、分动器销轴锁紧牢固,钻杆丝扣处应清洁,无土砂杂物,抵扣端连接无缝隙。
5.1扩孔器应在不旋转情况下直接入工作坑,进孔转动前人员应远离钻杆,更换每根钻杆后,操机手应经后方指挥员同意后,方可继续回扩,按钻杆人员应在1分钟内将钻杆紧固,并将
扭矩
拉力
泥浆压力
泥浆粘度
单根用时
返浆量
返浆携质量
管钳迅速脱离钻杆
6.1出土端扩孔进度,应严格按规范要求执行,中间段可按75%执行,入土端可按50%执行.
7.1小于XX管道可按规范用水量的50%执行.
8.1扩孔时操机手,应记录扭矩,拉力,和每根钻杆用时,泥浆流量,泥浆粘度,泥浆压力.
9操机手应随时观察扭矩\拉力\泥浆压力表的参数,如有异常应立即停机检查,并报上级主管,查明情况,辞去措施后方可施工.
9.1扭矩不稳定,标识地下遇有障碍物,应确认是否扩孔器是否与管线接触,还是回填地层、地址原因造成。
9.2扭矩比正常值偏大,A可能回拉速度太快B、泥浆压力流量粘度低C、扩孔器起扩直径太大,或逐级扩孔级差太大D前段扩孔塌方
9.3扭矩比突然减少,钻具可能出现脱落。
9.4排水管道扩孔应采用旋转慢档,防止款苏旋转照成孔道移位,压力管道优先选择用快速档扩孔。
10.在保证回拖速度的前提下,应控制转身保证回拖速度均匀。
10.1扩孔拉力应保持在8MPa内,拉力不稳定可能代表地址情况较为复杂。
10.2拉力增大可能代表:
A,泥浆注入不均匀压力低B扩孔器尾端连接钻杆被沉沙抱死C回拉速度过快。
10.3敷设φ400及以上管道,扩孔速度,在普通地址(粘土,淤泥土质,黄土,粉砂)施工应按照下表严格执行,敷设小于φ300的管道可按标注扩孔时间的60%~80%的时间执行。
细沙,粗砂,回填地层应按普通地层扩孔时间的1.2-1.5倍控制。
时间
单位土方体积(m³
)
再扩土方体积(m³
250水泵(分钟)
320水泵(分钟)
500水泵(分钟)
800水泵(分钟)
1000水泵(分钟)
扩孔直径
首扩
再扩
0.071
3.4
2.6
1.7
1.1
0.8
0.126
0.055
6.0
4.7
2.1
3.0
1.3
1.9
1.5
0.7
0.196
9.4
7.4
2.4
0.283
0.086
13.6
4.1
10.6
3.2
6.8
4.2
1.0
0.385
0.102
18.5
4.9
14.4
3.8
9.2
5.8
4.6
1.2
0.502
0.118
24.1
5.7
18.8
4.4
12.1
2.8
7.5
1.8
0.636
0.133
30.5
6.4
23.8
5.0
15.3
9.5
2.0
7.6
φ1000
0.785
0.149
37.7
7.2
29.4
5.6
11.8
2.2
φ1100
0.950
0.165
45.6
7.9
35.6
6.2
22.8
4.0
14.2
2.5
11.4
φ1200
1.130
54.3
8.7
42.4
27.1
4.3
17.0
2.7
10.4二次扩孔的时间确定通过上表查找与二次扩孔直径对应的首扩时间减去上级扩孔器直径相对应的首扩时间,差值即为二次扩孔的单根钻杆控制时间。
如首次扩孔直径φ400查表扩孔时间为6分钟,二次扩孔选φ600,φ600扩孔器的首扩时间为13.6分钟,则二次扩孔的时间为T=13.6分钟---6分钟=7.6分钟。
10.5单根钻杆长度为4.5米,时间为3米钻杆的1.5倍,查表得出相应扩孔器直径的扩孔时间乘以1.5得出4.5米钻杆的扩孔时间。
11.扩进拆装钻杆后,开启泥浆泵开关,等泥浆压力表升至0.5~3MPa之间5秒后先执行选钻后回拖。
11.1扩孔时须保证出土坑----中间卸压工作井---入土坑有一处返浆。
返浆回流量不少于注入量的30%~50%。
11.2如果工作坑内无返泥浆回流,则应停止回拖原地注入泥浆观察有无漏浆点,如河床内,导向孔沿线。
11.3如果工作坑内无返泥浆回流,亦无在沿途冒浆,则代表泥浆注入量不够,泥浆压力低,泥浆在底层内渗透流失严重,应及时调整回拖速度,加大泥浆泵流量,调整泥浆配方及粘度后,向上级主管申报后,方可施工。
11.4如泥浆在地面冒出,应在冒浆点用沙包围建,用泥浆车吸走。
11.5钻杆接装工应随时观察出土坑返浆情况,A返浆量B返浆流速C返浆泥浆内含钻屑情况,记录并每5根钻杆向操作手报告返浆情况,如不返浆应立即向操作手和现场主管汇报。
11.6扩孔器进土后,前10根钻杆应保持低速扩孔回扩,返浆不流畅时,可扩入几根钻杆后将扩孔器推出,如有干或较浓泥巴,则应减慢速度,加大泥浆流量。
12.1二次扩孔时,安装扩孔器前,应向钻杆内高速注水或泥浆,出土点祖昂干流泥浆时,继续注浆1~3分钟,将钻杆内的沙粒杂质冲出,防止因钻杆搬运过程中进入的杂物堵塞水孔,观察冒出泥浆内的含沙量,如果泥浆内含有沙粒,则延长注浆2~3分钟。
13.二次扩孔的扩孔器选择应根据土质,钻机性能,管道埋深综合确定。
13.1中风化,强风化级差,不超过100mm
13.2土层不超过300mm,扩孔时应将泥浆流量开到最大档位。
14.停工开工注意事项:
14.1扩孔停工前应记录当时的扭矩,拉力,次日开工时空转钻杆,比对停工前的扭矩,当扭矩明显增大时,应报告现场主管,采取相应措施后方可施工。
14.2次日扩孔拉力显著增大,应调配好泥浆,不能停工,当日加班将扩孔器扩出。
14.3停工前在停止旋转和回拖的情况下向孔内注浆,钻杆丝扣、泥浆系统的链接管道不能松开,然后将发动机关闭,将泥浆罐内加满水,并且混配好后,方可收工。
15、泥浆配置、操作
15.1泥浆在定向钻施工中的作用:
15.1.1清除孔内钻屑、泥沙并将其携带至地面
这是泥浆首要和基本的功用,就是通过泥浆的注入和返浆的循环,将钻孔内被扩孔器破碎的岩屑、泥沙携带至地面,保持孔内的液体环境,使管道敷设畅通无阻。
15.1.2稳定井壁,控制孔内的地层压力。
孔壁稳定,导向孔规则,是实现管道安全、快速、优质敷设管道的基本条件。
性能良好的泥浆应能够借助液相的滤失作用,在孔壁上形成一层薄而韧的泥饼,以稳固已经回扩的钻孔和阻止液相侵入地层。
同时应通过调节钻井液的密度,使泥浆能够平衡地层的压力,防止塌孔,和造成路面坍塌。
15.1.3冷却和润滑钻头、钻具,降低钻具和管道在孔内的阻力
在导向孔施工过程中,钻具不断与孔壁摩擦,并切割岩土产生热量,通过泥浆的循环可以将热量吸收,从而起到冷却钻头、钻具并延长其使用寿命的作用。
如果导向钻头的水孔堵塞,或因其他原因没有压力泥浆注入到钻头内,形成钻头产生的温度过高,将造成信号棒失效。
15.1.4停止注浆时悬浮孔内的泥沙
在装拆钻头,故障停机,收工开工中间停止注浆施工时,泥浆可将孔内的泥沙颗粒悬浮在泥浆中,使泥沙不会很快下沉,防止抱死钻杆,或管道的情况发生。
15.1.5给钻头传递水动力
在岩石地层施工时,泥浆可作为泥浆马达的动力源,在钻杆不旋转的情况下驱动牙轮转动,切割岩石,从而实现改变钻孔的方向。
钻头喷嘴的高水压可以提高钻进速度和岩石的破碎效率。
15.1.6减少管道敷设时的摩擦阻力,使管道悬浮于孔内
泥浆的合理配置,可以大大降低管道与孔壁的摩擦系数,从而降低管道敷设阻力,扩孔后,管道敷设处在液体环境中,可以通过管道配重,调节管道在孔内的浮力;
管道在孔内处于悬浮状态,从而不易被沉在孔底得泥沙抱死。
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