本文以某天然气长输管道河流水平定向钻穿越工程为例，归纳总结了该定向钻穿越施工中的难点及应对措施，结合工程设计、施工及安全管理，提出了保证工程顺利实施的建议与措施。
水平定向钻穿越技术
水平定向钻穿越技术是利用水平定向钻机，根据预先设计的线路，在入土点和出土点之间，从障碍物下方钻一条弧形导向孔，再经多次扩孔后把连接好的管线回拖入孔，完成管线敷设的施工技术。其适用的地质条件主要有粘土、亚粘土、成孔条件好的砂层和软岩石层等。
定向钻穿越施工主要包括施工准备、测量放线、钻导向孔、扩孔作业、管道回拖、泥浆处理、场地恢复7个工艺步骤，其中钻导向孔、扩孔作业和管线回拖是穿越施工的关键环节。
水平定向钻施工程序
工程实例
工程概况
洣水河穿越位于湖南省衡阳市境内，是某长输管道的控制性工程之一。管道由南向北穿越，管径为Ф1016 mm，设计压力为10MPa，管道穿越水平长度为1352.69 m，穿越工程等级为大型。
定向钻穿越地理位置示意图
穿越地层岩性主要为：粉质黏土、卵石、强风化花岗岩及中风化花岗岩，最大岩石饱和单轴强度125 MPa。
软硬交替，地层节理裂隙发育，有多条横向裂隙且有破碎地带，地质条件较复杂。根据穿越的地质情况、施工工期及主管防腐层的保护等因素，在入土点投入一台600T主钻机，出土点投入一台350T辅助钻机，采用线路主管与光缆管分别穿越施工的方案，管道预制采用弹性敷设方式预制，回拖时利用发送沟发送整体回拖。
施工难点及解决措施
在此次河流穿越施工过程中，出现了不少难点问题，主要是受区域地质环境、施工控向、施工设备及施工工艺等因素的影响。
施工控向
在钻导向孔时，通过采用PII控向软件和地面信标系统，精准布置磁场；在扩孔作业时，对扩孔器加装前后扶正器，防止长距离施工过程中扭矩突变导致钻杆摆动过大等问题，从而加强施工控向控制，防止穿越曲线偏移。
漏浆
对地层软硬交替、存在较大裂隙导致施工时泥浆漏失严重的问题，采取的措施有：
① 在主管导向前后进行4次水泥净浆封堵；
② 在不反浆状态下，对主管导向进行大开挖预埋套管施工；
③ 在出土点的套管位置上焊接Φ1500的立管作为竖井，以降低钻孔泥浆压力，解决后期扩孔施工泥浆漏失问题及环境污染问题。
钻杆折断及塌孔
对由于地层裂隙发育、软硬交替，导致钻杆受力不均发生折断的情况，通过在入土点处大开挖及下打捞母锥的方式对断裂钻杆进行打捞。
施工期间，由于长期降雨导致地下水位上涨，卵石层含水量激增，使得出土点套管底部出现强风化花岗岩遇水粉化的现象，进而引发塌孔。为解决塌孔问题，采用“套中管”方式穿越塌孔区域，并通过高压旋喷桩的方式对塌孔区域进行地质改良。
针对地层复杂、岩石完整程度差导致的成孔困难，以及施工中时有落石导致定向钻回拖受阻的情况，通过以下措施解决：
① 改善泥浆性能，结合实际工程地质条件，配备该定向钻专用的膨润土，增加护壁能力；
② 采取返回拖的方式，重新洗孔、打捞后再施工；
③ 在管线回拖之前，采用挤扩器检测钻孔成孔度，采用试回拖作业的方式对地层进行验证。
卡钻及钻具受损
由于强风化花岗岩硬度高、地层软硬交替，扩孔作业时多次出现卡钻现象，主要通过逐级洗孔，更换大直径岩石扩孔器以及超级牙轮扩孔器等施工钻具解决。此外，由于施工区域地层破碎、岩石硬度高，导致钻机及其辅助设备长时间运转、负载较大，钻具机具磨损严重，出现故障的几率增高的，现场对主要机具设备一备一用，同时将易损材料配备齐全。
结论
水平定向钻穿越施工由于施工环境条件各异及涉及的施工技术种类多，影响施工的风险因素多，如何科学、合理地组织施工、降低施工风险对于工程的顺利实施十分重要。通过对上述案例的分析，现从设计、施工和安全管理3个方面出发，提出几点措施和建议。
（1）工程设计时，区域地质勘探要尽可能详细、准确，合理设置探孔；当地质结构比较复杂或变化较大时，应加密布置探孔；前期合理选择路由，尽量不要穿越山体，避免水平弯，如果避免不了，可适当延长水平弯直管段的长度，以便于弹性穿越；尽量不要选择空间受限的地段，因为此类情况的不确定因素太大，容易造成回拖失败。
（2）施工作业时，对于现场主要施工机具、设备宜一备一用，必要时直接启用备用设备；对于定向钻穿越距离长、管径大、岩石硬度高的，应在出、入土点各配备一台钻机，遇到卡钻、钻杆断裂等突发情况时，可以启动出土点钻机进行施救。在定向钻穿越施工时严格控制钻进速度、泥浆压力，在易冒浆的地段，应减小钻进速度；当泥浆压力过大导致冒浆或压力突然变得异常升高时，则抽回钻头，进行洗孔后再施工。
（3）由于定向钻施工过程中交叉作业多，应加强现场施工作业HSE管理，提前制定好应急预案，严格执行施工技术规范及有关要求，并对现场施工的实际情况进行详细记录。同时，加强施工人员的安全管理。
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