水平定向钻穿越施工及其风险控制措施研究

水平定向钻穿越施工及其风险控制措施研究

陈佐威

510281197807167858      四川成都      610200

摘 要：水平定向钻法是一种常用的非开挖管道施工方法。目前它是我国一种快速、精确、对地表影响较小的施工技术，现已在石油天然气、电力、市政等行业得到了广泛的应用。随着我国管道工程建设水平的提高，我国的定向钻穿越纪录也在不断地被打破。但随着管道直径和穿越长度的增大，加之管道所处地质环境的复杂性，使得采用水平定向钻法存在着较大的施工风险及安全隐患。为此，有必要对定向钻穿越工程进行风险管控，对于我国管道工程建设水平的进步提高，具有深远重要的意义。

关键词：水平定向钻；穿越施工；风险管控

通过对水平定向钻法的具体应用进行分析，可以看出其具有导向准确、成功率高的优点。并且，施工过程不会干扰河床，不会影响河床的结构和条件，不会对周边的生态造成影响。另外，该施工方式不受季节制约，工期相对较短，对提高整个工程的施工进度具有积极良好的较大影响。从总体上看，水平定向钻穿越施工的优势较明显，因此在当前管道建设中得到广泛重视应用。

1 水平定向钻穿越施工工艺

第一个方面，就是如何选好位置，如何布置管道。在水平定向钻穿越工程中，合理选点，科学布置管道具有重要的实际意义。根据当前的实际情况，施工现场的准备工作主要有设备安放、管道布置预制两部分。采用水平定向钻孔管道穿越，由于其占地面积小，与常规铺设安装管道有很大的不同。在施工过程中，应结合实际情况，综合考虑一系列因素。在总体要求的基础上，设备位置及管道位置的选取应着重考虑以下几点：（1）设备安放场地位置。在通常情况下，可以根据50x50m的标准来确定设备位置。若管道直径较小，则设备位置可选用20×30m的规格。若遇有大直径管道施工，则需根据70×100m的规格来确定具体位置。(2)管道布置预制。在通常情况下，需要将工作场地设置为20×30m。若遇大口径管道，则其尺寸可调至30×50m。同时，结合现场地形地貌条件及障碍物的实际情况，可对应采用一次性管道预制回拖及“多接一”管道预制连接回拖的方式进行，预制回拖管道与作业带长度根据施工设计要求，满足后期便于连头施工即可。

第二个方面是施工建设前的检查。在水平定向钻穿越的施工实践中，施工会涉及到的内容相对较多，例如人员、机械设备、物料、场地、方案报验等。所以要以施工规范和专业设计要求为基础，在施工前，对与施工有关的内容进行标准化检查。一方面，要确保施工要素符合规定；另一方面，还要主动地排除不安全因素，减少不必要的风险。

第三个方面是钻导向孔。在钻导向孔时，要根据设计的曲线轨迹来进行具体实施工作。导向施工过程中，为了实现对钻进方位轨迹的有效监测与控制，往往需要设置一套测距与定位控向监测系统。在导向钻孔过程中，首先要把定位控向监测仪器（碳棒）安放在管柱中，然后用管柱支撑，为确保消除磁场及干扰因素影响，创造无磁环境下，测量数据的真实准确度，常采用1根无磁钻杆或钻铤进行。

第四个方面是扩孔。在工程实践中，扩孔的作用是利用扩孔器牙轮(或刀片)旋转同时配合施加一定的扩孔拉力，进行切削地层岩石向前钻进，从而创造出一个更加适宜的环形空间，减小管道的行进阻力，同时泥浆液与钻屑充分接触融合进行携带，通过泥浆回收循环，完成冷却润滑及携带钻屑出孔外到地面。考虑到扩孔的重要意义，在进行扩孔时，需要进行全面分析。一般而言，扩孔孔径是随穿越管径逐渐增加的，同步结合钻遇地质实际情况变化相应选择，当然，在扩孔器的类型正确选用上也应加以重视，满足适宜的地层地质，以确保扩孔器实际扩孔钻进的使用效果。

第五个方面是管道回拖。管道回拖是一个很关键的工序环节。通过实例分析，在回拖管道时，要以阻力曲线、导流曲线为依据，对泥浆进行合理、精确的调配控制，才能保证管道回拖的实际效果达到要求，实现管道的顺利回拖，一次性成功。

第六个方面是建设施工完成后进行复验。建设后的复验工作要具有显著良好的效果。因此，需要重视这项工作的内容。结合实际，要检验回拖之后的管道强度和密封性、馈电检测等，并为竣工验收提供依据，应注重施工后的复验工作，要符合质量规范及满足顾客要求。

第七个方面就是施工场地的地貌恢复。在经过了管道回拉进行了最后的复验之后，需恢复施工场地的原始地貌，符合当地政府及土地管理部门的要求，经验收合格后，取得签署的地貌恢复合格证后，完成备案存档与移交。

2 定向穿越工程的危险要素

2.1 设计阶段

在工程建设中，在设计阶段要对工程建设区的地质条件进行勘察，以确保工程建设的安全。如果调查不仔细，或者是调查工作的范围不能覆盖施工范围，则由于理论情况与实际情况不相符，会造成施工风险。在水平定向钻的施工设计中，由于设计泥浆性能、勘察地层地质情况，与实际钻遇不一致，出现泥浆性能不匹配不适宜，会造成钻进难度加大及发生施工复杂问题。简单来说，就是在设计过程中，如果不能及时发现问题并解决，那么就会引发工程风险。

2.2管理方面

管理上的疏漏，也可能造成安全事故。根据实际情况进行分析，可以看出在管理上存在的问题主要有：（1）现场管理问题。在施工的过程中，有设备，有人员。如果不能对现场进行有效的管理，就会造成整个施工的混乱。如果任由其发展，不但会造成施工效果的问题，还会引发安全问题。所以，在实际工作中，要积极地解决现场管理问题。(2)施工管理方面的问题。从工程实际情况来看，工程机械设备的使用，人员的操作，以及设备与人之间的配合，都会有所不同。在设备的使用中存在错误，或不适当的操作，都会产生危险问题。所以要以安全保障、风险规避为前提，要注重施工过程，对每一个环节的工作内容、工作标准进行细化。在加强管理方面，目的就是为了提高整体施工质量，增强安全保障。简单来说，就是当前工程建设中存在的许多安全隐患，是由于施工管理不到位而引起的。

3 风险控制管理策略

3.1 安全管理

第一，突出安全观念的培育。在培养安全意识的实践中，主要有两个方面：一方面，管理人员有必要培养安全意识。如果管理人员的安全意识不强，在实际工作中就会忽视安全管理，这将会严重影响到风险控制的效果。另一方面，加强施工人员的安全认识。在施工前，可以进行技术交底和安全培训，通过一系列的培训工作，推动施工人员掌握基本的安全知识，加强安全管理。

第二，建立有效的风险管控制度。同时，对项目进行风险管理时，还需要对管控制度进行系统的建设和运用。在具体的风险管控制度建设方面，首先，以风险管理的现实需求为依据，界定控制区域，注重以区域为依据的风险管理架构的构建。其次，根据风险管理的现实需要，对风险管理的具体内容进行界定，对风险管理实践中的缺陷进行弥补。最后，确定风险管理的指标和标准，为具体管理工作的执行提供更多参照。

第三，加强风险管理工作。在建立风险管控制度的基础上，要提高风险管理的效果，就要进行风险管理工作。例如，在实践中设立风险管理监督岗位，可以更清晰地看到风险管理工作中的缺点。以规范、专业和标准为基础，对风险控制体系执行进行分析。

第四，注重风险管理的评估和改善。在风险管理的过程中，通过全面、标准和专业性的评估，可以找到漏洞，也可以找到优势，所以要重视当前的风险管理评估工作。与此同时，再在评估结果的基础上加以改善，将会使风险管理取得更好的进展。

3.2 施工管控

相对于大开挖，水平定向钻由于严重依赖设备和钻具，如果遇上弱风化砂岩，钻具会因磨损而变得困难。因此，采用水平定向钻通过卵石层存在很大风险。同时，由于其管径大、高设计压力等特性，使得其在实际工程中的应用面临着巨大的风险与挑战。因此，要在施工过程中采取相应的风险控制措施，才能最大限度地减少定向钻施工的风险。与此同时，定向钻施工需要使用到的机械设备、车辆、油料及材料比较多。在工程施工过程中，又包含了比较危险的技术环节和内容。尤其是在野外，在潮湿的环境中，还要接触电、易燃、易爆等物品。在施工技术等级和复杂程度都有较高要求的特殊作业中，安全工作更是最重要的一点。特别要重视按照规定进行审批，并进行现场监督，制定安全作业指导书。因此，为了科学、合理、有效地控制定向钻施工风险，就要对定向钻施工风险控制措施进行分析和研究。首先，在实际操作中，要注意控制施工场地的地理环境等，并对施工场地的设备要素、人员要素等进行分析。其次，根据不同的施工现场，对不同的环境资源进行配置，保证工程的有序性，稳定性。第三，注重评估和优化。分析导致问题产生的原因，并以此为基础，以这些原因为基础进行优化，以此来解决问题，如此，整体施工的效果才会更显著。

结束语：

总的来说，要从设计、施工、安全管理等各个方面来强化风险控制，尤其是要对前期的地质勘探调查、定向钻路由展开详细的设计，才可以提高定向钻穿越工程的成功率。

参考文献：

[1]长输管道定向钻回拖操作和风险控制.周海斌，林康生.化工管理.2017

[2]仿真模拟定向钻技术在水库除险加固中的应用.霍凤.水利技术监督.2017

[3]长输油气管道定向钻穿越方案的比选及优越性.李银平.中国石油石化.2017