【摘 要】本文结合工程实例，论述了长距离穿越施工采用对穿工艺的技术特点，和应采取的技术措施，以及应注意的施工工艺问题。近年来，随着国内天然气管道和成品油大型管道项目以及各地管网的建设，长距离管道定向钻穿越工程日益增多。穿越过程中对施工工艺和措施均提高了要求，下面以安庆石化800万吨/年炼化一体化配套成品油管道工程芡河穿越为实例，论述定向钻对穿施工。
　　【关键词】对穿长距离扩孔回拖
　　一、工程简介
　　定向钻穿越芡河是安庆石化800万吨/年炼化一体化配套成品油管道工程安徽项目部工程之一，施工地点位于安徽省蚌埠市怀远县找郢镇，本次施工共分为主管、光缆管进行两次穿越，并且主管采用φ273×8.7mmL360MB直缝埋弧高频焊钢管（双层熔结环氧粉末防腐）与φ121×8mm光缆管，穿越设计长度为2470m，经过的主要地层为粉土，入土角9°00′，出土角6°01′，穿越深度18米（相对入土点）。
　　二、工程地质情况
　　根据野外钻探及土工试验资料，结合场地岩土的成因、年代、岩性及物理、力学性质，将本场地钻探揭露深度范围内地层划分为十五层，现叙述如下：
　　①层淤泥质粉质粘土（Q4al）：灰色，很湿，流～软塑。光泽反应稍有光泽，干强度及韧性中等，摇振反应无。粉粒含量较高，且含少量腐殖质。该层仅在河床中部、底部分布，层厚0.60～5.70m，层底深度0.60～5.70m，层底标高8.10～14.20m。
　　②层粉质粘土（Q4al）：灰黄色，湿，软～可塑。光泽反应稍有光泽，干强度及韧性中等，摇振反应无。该层仅在河床中部、底部分布，层厚0.40～8.90m，层底深度0.40～13.90m，层底标高-0.10～17.40m。
　　③层粉质粘土（Q3al）：灰黄色，湿，硬塑。光泽反应稍有光泽，干强度及韧性中等，摇振反应无。含少量粒径0.2～1cm的钙质结核，少量2～3cm。该层在河床两岸处分布，层厚1.00～11.70m，层底深度6.90～12.10m，层底标高3.10～11.40m。
　　③1层粉土（Q3al）：灰黄色，湿，中密。光泽反应粗糙，干强度及韧性低，摇振反应中等～迅速。该层在③层粉土中呈透镜体状分布，层厚0.70～1.40m，分布不均匀。
　　④层粉土（Q3al）：灰黄色，很湿，中密～密实。光泽反应粗糙，干强度及韧性低，摇振反应中等。该层在芡河两岸及中部分布，部分地段缺失，层厚1.20～4.70m，层底深度8.60～16.20m，层底标高1.10～7.10m。
　　⑤层粉砂（Q3al）：灰黄色，饱和，中密。主要成分为石英、长石及少量云母片。该层在场地内局部分布，呈透镜体状，层厚0.50～0.90m，层底深度12.00～12.30m，层底标高1.50～1.80m。
　　⑥层粘土（Q3al）：灰色、灰黄色，湿，硬塑。光泽反应光滑，干强度及韧性高，摇振反应无。该层在穿越区中部及北部地段分布，大部分地段缺失，层厚1.00～1.90m，层底深度13.30～15.50m，层底标高-1.70～0.50m。
　　⑦层粉质粘土（Q3al）：灰色、灰黄色，湿，硬塑。光泽反应稍有光泽，干强度及韧性中等，摇振反应无。含少量钙质结核，粒径0.2～1cm，少量1～3cm。该层在整个场地内均有分布，层厚2.20～12.40m，层底深度15.50～25.10m，层底标高-6.00～-1.70m。
　　⑧层粉土（Q3al）：灰色、灰黄色，很湿，中密。光泽反应粗糙，干强度及韧性低，摇振反应中等。夹较多1～5cm的粉砂薄层。
　　该层在穿越区北部地段分布，南部地段缺失，层厚0.60～3.60m，层底深度17.30～26.80m，层底标高-7.90～-2.90m。
　　⑧1层粉质粘土（Q3al）：灰黄色、灰色，湿，硬塑。光泽反应稍有光泽，干强度及韧性中等，摇振反应无。该层在场地北部分布，南部地段缺失，为⑧层粉土的夹层，分布于⑧层粉土下部，层厚0.70～1.90m，层底深度23.10～28.50m，层底标高-7.20～-7.70m。
　　⑨层细砂（Q3al）：灰、灰黄色，饱和，中密。主要成分为石英、长石及少量云母片。夹零星粉质粘土薄层。该层仅在场地南部地段分布，北部缺失，层厚0.80～3.00m，层底深度19.00～26.40m，层底标高-4.70～-5.25m。
　　⑩层中砂（Q3al）：灰黄色，饱和，中密-密实。主要成分为石英、长石及少量云母片。夹零星粉质粘土薄层。该层在整个场地内均有分布，中部地段缺失，层厚0.90～3.80m，层底深度21.70～29.60m，层底标高-7.90～-9.00m。
　　三、工程特点及难点
　　1、穿越距离长，控向要求较高；
　　2、对接区域位于芡河河面中间，河水流速较快，磁场布置困难；
　　3、穿越地质为软土层，对接成功时因地层较软，钻头对接时必须对正，否则两个钻头在相互作用力下容易各自开出新孔；
　　4、对接成功后，辅助钻机后退，主钻机继续钻进，因地层较软在出土侧造斜段时容易开出新孔而造成穿越失败。
　　四、针对难点采取的主要技術措施
　　1、针对芡河穿越距离长的特点，采用对穿施工工艺，在设备机具和计量器具上选用要求较高，导向仪采用国内最先进的Protrack2导向仪，配用RTKCE进行测量放线及校核磁场，使得在主钻机和辅助钻机在钻进过程中为对接做好准备。
　　2、在芡河两岸布置磁场的距离有限，在芡河中间布置500米的磁场，两侧钻头进入磁场后均能有足够的距离来调整左右偏差，使得钻进曲线在同一横断面内，且在深度上相互吻合。
　　3、在钻头对接时因地层较软，无法使得两个钻头顶在一起一同往出土点移动，为了防止对接时错开，计算两个钻头靠近时先将辅助钻机钻头后撤，同时主钻机钻头继续钻进，在万能表格上画出两个钻头的运动轨迹，观察施工参数，以确定主钻机是否钻进至辅助钻机的导向孔中。 　　4、确定主钻机钻头进入辅助钻机导向孔内后，在辅助钻机钻杆后退的过程中继续钻进，在出土侧造斜段钻进过程中，因土质较软和钻头的重力容易开出新孔，在这一段钻进时辅助钻机钻头和主钻机钻头相差一根钻杆（约9.5米）距离，使得两台钻机施工同步，在辅助钻机钻头的引导下将主钻机钻头引出地面，完成对穿。
　　五、施工流程
　　1、磁场布置
　　根据芡河穿越的实际情况，入土点距离河边约480米，且地势比较平坦，可以布置380米人工磁场，出土点距离河边290米，地势稍有起伏，可布置240米人工磁场。
　　工程对接区域相对于入土点区间为900-1600米，在对接区域需布置一磁场进行对接，此段处于芡河水面上，需在河面采取措施进行磁场布置，河底水草较多，在河底布置磁场无法精准测量磁场位置，很难达到对穿要求，必须将磁场布置在水面上，但是河面水流急、风浪大，为了克服此种困难，我们采用Φ60×6000mm镀锌管插入河底，将整个磁场用浮漂固定漂浮在水面上，然后用镀锌管固定，解决了河边风大浪急对磁场效果的问题，取得了良好的效果。
　　2、导向孔施工
　　在进入对接磁场之前，主钻机和辅助钻机均按照单穿方式进行施工。
　　1）钻机及配套设备就位：将主施工钻机就位于入土点，辅助施工钻机就位于出土点，两钻机保证在穿越中心线位置上。两台钻机就位完成后，进行各方系统连接、试运转，保证设备正常工作。并确保两个钻机场地之间的无线电通讯正常。
　　2）钻具组合
　　入钻点：6-5/8钻杆+分水短节+5-1/2钻杆+无磁钻铤+单弯+9-1/2HAT127钢齿钻头。
　　出钻点：5-1/2钻杆+分水短节+5-1/2钻杆+无磁钻铤+单弯+9-1/2HAT127钢齿钻头。
　　3、导向孔对接
　　主钻机钻进至对接区域后停止钻进，计算好偏离中心线的距离和深度，将钻头缓缓的控制到中心线上，距离不能超过100米。辅助钻进钻进至对接磁场后继续钻进，在100米之内根据磁场测得的数据将钻头控制在中心线上，深度比主钻机钻头深0.2米，然后沿着中心线继续钻进，在辅助钻机钻头接近主钻机钻头距离一根钻杆时停止钻进。此时两个钻头均处于中心线上，深度相差0.2米。将主钻进钻头继续钻进一根钻杆的同时辅助钻机后撤一根钻杆，根据辅助钻机导向孔数据钻进，使得主钻机钻头钻进至辅助钻机导向孔内，然后两个钻头同时向辅助钻机方向移动，利用辅助钻机钻头将主钻机钻头引出地面，从而完成整个导向孔的对接工作。
　　4、扩孔
　　芡河定向钻穿越管径为φ273.1，采用Φ550mm切削式扩孔器进行扩孔，满足回拖管道直径的1.5倍，扩孔完成后，出土点安装Φ450mm桶式扩孔器，进行一次洗孔。
　　1）扩孔和洗孔时选用51/2″S-135钻杆；每次预扩孔扩孔器后连接钻杆，保持孔内始终有钻杆循环。
　　2）扩孔施工中，要认真观察扩孔情况，详细记录好施工参数。如果发生扩孔不顺畅（扭矩不稳时）等，要进行一次洗孔。
　　5管道回拖
　　1）回拖采用的钻具组合为：5-1/2S135钻杆+Φ450mm桶式擴孔器+150T万向节+Φ273.1穿越管线。
　　2）回拖作业开始前，要认真检查和保养钻机、泥浆泵等关键部件和设备，保证回拖作业的连续。
　　3）回拖前，准备好补口、补伤材料和器具及电火花检漏仪，对管道防腐层进行严格实时检测。
　　结语
　　通过严谨细致的操作、仔细认真的分析，合理有效地措施，芡河定向钻对穿成功，为以后的长距离管道的对穿施工和后续施工积累了宝贵的经验。