水平定向钻的结构和施工工艺

　　从水平定向钻的设备结构和施工工艺两方面体系地介绍了怎么运用水平定向钻铺设燃气管道。

　　跟着城市建造的迅猛开展,加上地下管线的建造缺少统筹规划,经常出现同一马路屡次开挖铺设管线的景象,不只形成了环境污染并且给周围居民的日常日子以及城市交通带来不方便。非开挖技能把施工对环境的影响削减到最小,并且当管线经过重要路途、河流、集市时,非开挖技能就显得更为重要。

　　水平定向钻作为非开挖技能中最具生机的一项施工技能,具有导向精确、有利环保、功率高级特色。它能在必定曲率半径范围内绕开障碍物,能避免损坏管线经过区域的生态环境,施工速度快,功率高,穿越长度长,深度深。现在在国内已越来越多地运用于石油、天然气、电力、电信等范畴。以下将从水平定向钻的根本结构和施工工艺两方面介绍水平定向钻在铺设燃气管道中的运用。

　　无论是大型仍是中小型水平定向钻, 其根本结构包含主机、钻具、导向体系、泥浆体系以及智能辅佐体系。

　　主机的动力体系一般为柴油发动机。柴油机作为动力源,其功率是衡量钻机施工才干的目标之一。但在钻机钻进回拖进程往往需求钻机以安稳的荷载运转,因而发动机的接连功率显得更重要。为了下降劳动强度,进步劳动功率,主机一般配备了钻杆主动装卸设备。钻进时,钻机主动从钻杆箱中移取钻杆,旋转加接到钻杆柱上。回拖时,正好相反。有的还配备了光滑油主动涂改设备,对钻杆衔接头螺纹的光滑有助于延伸钻杆的寿数。钻机在作业中应彻底固定。如果在钻进迁延进程中产生移动,一方面有或许形成发动机损坏,另一方面会下降推拉力,形成孔内功率丢失。现在最新钻机都有主动液压锚固体系,靠自身功率把锚杆钻入土层,在枯燥土层一般用直锚杆,在湿润土层用螺旋锚杆。

　　钻杆应当有满足的强度,避免扭折、拉断,又要有满足的柔性,才干钻出曲折的孔道。在长距离穿越中,钻杆的长度直接影响钻进功率,特别是选用有线导向时,长钻杆使钻杆衔接次数削减,将显着节省衔接时刻。钻孔方向的改动是经过操控钻头的方向完成的。

　　钻头一般为楔形,在行进进程中,若钻头不断旋转,则钻进轨道为直线。当钻头想绕过障碍物或以必定曲率半径行进时,钻头中止滚动,使楔面停留在某一视点再推动。这样,钻头就以与楔面相背的方向行进。钻头斜板一般有喷嘴,高速泥浆从喷嘴喷出,对土层进行冲刷。煤气与热力对不同土层,应选用不同的钻头。如在较软的粘土中,一般选用较大尺度的钻头,便于在推动进程改动方向。在较硬的钙质层中,选用较小的钻头。而在硬岩钻进则要选用特别的钻头,如镶焊小尺度硬质合金钻头。

　　扩孔器品种繁复,不同的扩孔器适用不同土层。如凹槽状扩孔器适用于沙地和含有岩石的严密沙地,而在粘性高的粘土中运转简单变成球状;杆状切割器适用于硬土层、粘土层,而无法在岩石地或卵石地有用运转。

　　导向体系包含无线导向体系和有线导向体系。无线导向体系由手持式地表勘探器和装在钻头里的探头组成。勘探器经过接纳探头发射的电磁波信号判别钻头的深度、楔面倾角等参数,并同步将信号发射到钻机的操作台显示器上,以便司钻及时调整钻进参数以操控钻进。在穿越河流、湖泊时,因为地上行走困难或钻孔深度太深,电磁波信号难以接纳,就有必要运用有线导向体系。探头经过钻杆后接电缆把信号传给操作台, 因为电缆有必要由人工经过钻杆一根根搭接起来,因而有线导向仪的运用将适当消耗时刻。

　　泥浆体系是确保扩孔以及管道回拖顺利进行的重要设备。膨润土、水以及添加剂等在泥浆罐里充沛拌和混合后,经过泥浆泵加压,经过钻杆从钻具喷嘴喷出,冲刷土层并把钻屑带走,起到辅佐钻进的效果。钻进泥浆可冷却孔底钻具,避免钻具过热而磨损。钻进泥浆的另一重要效果是在回拖管道时下降管壁与孔壁之间的冲突力。在抱负状况时,管道是悬浮在泥浆中被拉出,因而在实践工程中,若钻孔成型好时,管道所需的拉力往往比意料的要小得多。水平定向钻管孔直径一般比较大,孔壁安稳性差,而钻进泥浆凝结后,能够起到安稳孔壁的效果。

　　钻机的智能辅佐体系近几年开展很快。在预先输入地下管线及障碍物方位、钻杆类型、钻进深度、进出口方位、管道答应曲折半径等参数后,钻进规划软件能够主动规划出一条最抱负的途径,包含入土角、出土角、每根钻杆的具置等,在实践工程中能够依据实践状况的调整。

　　现在, 运用于燃气输配的管道有钢管、PE管和铸铁管。铸铁管因为选用承插式和机械接口,加上自身柔性差,不合适用水平定向钻铺设。钢管、PE管既可拉又可弯,合适用于水平定向钻, 其中盘卷PE管最为抱负。

　　在钻进轨道规划和施工前,应对作业区及管线经过区域进行地上和地下的勘测。地上勘测包含对地势地貌的丈量,确认施工区域是否有满足的场所确保设备的安放和正常施工。地下勘测包含地质条件的勘探和地下管线及设备的勘探。地质条件从根本上决议施工难易程度。岩层、碎石层、砂层、粉土层不合适用水平定向钻施工。粘性土既简单钻进,孔道成型又好, 合适用水平定向钻钻进。当然这些都不是肯定的, 例如现在已完成了在岩土层钻进。土质剖析判别能够经过沿规划轨道钻勘探孔取样,具体方法能够参照有关标准。在穿越城市路途时,地下管线的状况往往是扑朔迷离的,既有污水管、给水管、煤气管,还有高压电缆、通讯电缆。在实践状况中,往往档案资料不全,原参照标志不清。在这种状况下,地下管线的勘探使命尤为重要。关于金属管道和电缆,一般用电磁感应法勘探,如地下管线勘探仪,它是经过接纳地下管线的电磁信号判别管线方位。关于非金属管线只能选用电磁波法,如IDS探地雷达,它是经过剖析管线反射回来的电磁波判别管位。

　　地下状况探明,出土、入土点确认后,依据管道埋深,就能够规划规划钻进轨道。钻进轨道一般由入土点斜直线段、曲线段、水平直线段、过渡段、直线段、出土点组成。曲线段的曲率半径应大于钻杆和管道的最小曲折半径,例如资料S135,长度5 m的钻杆最小曲折半径为70 m左右。钢管的最小曲折半径依据经历一般取大于管道外径的1 200倍。PE管有较强的柔性,能习惯钻杆钻出的任何孔道。钻具的入土角较大,而曲率半径必守时,将使钻孔深度加深。入土角较小,有利于钻杆受力和管道回拖。

　　导向孔钻进: 司钻依据导向仪传递的有关钻头参数,调整实践钻进轨道与规划轨道的误差,确保正确钻进。

　　扩孔: 导向孔完成后,在出土点换上旋转接头和扩孔器进行回扩。经回扩的终究孔道直径应是管道直径的1.5～2.0倍。若一次回扩不能满足要求,可进行屡次回扩,扩孔器后边应接入钻杆,以确保下一次回扩的顺利进行。拖管:拖管可与最终一次扩孔一起进行。关于PE管, 效果在管道上拉力不能太大,避免拉伤PE管。

　　选用水平定向钻铺设的钢管一般深度较深,铺设后外防腐很难检测。即便产生走漏,也不或许进行开挖抢修,因而对钢管的防腐涂层提出了很高要求。除了要有杰出的电绝缘性,本领腐蚀、抗菌外,还要有满足的机械强度;有较好的耐磨性,以避免与土壤冲突而损害;有杰出的抗曲折性,以确保防腐层在必定曲率半径下不致损坏。别的,若钢管选用阴极保护,就要求防腐蚀层应具有必定耐阴极剥离强度的才干。环氧粉末因为具有优秀附着力、柔韧性、耐化学腐蚀性强、电绝缘性好等的长处,在穿越钢管上有广泛运用。为了进步单层环氧粉末的耐机械碰击力,防水性,现在已经有了双层环氧粉末的涂层结构和环氧粉末外加揉捏聚乙烯(PE夹克)的防腐技能,确保了重要燃气输气管道的满有把握。

　　管道回拖前应进行强度实验和严密性实验,管道回拖完毕应当再进行严密性实验。

　　跟着动力结构的调整,天然气作为一种洁净动力将逐渐替代人工煤气。在天然气管网建造中,水平定向钻作为一项高精度、高功率、环保好、安全的施工技能,将得到越来越广泛的运用。