水平定向鉆穿越施工中的對接技術(shù)

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1、水平定向鉆穿越施工中的對接技術(shù)屠言輝，苗冀清，徐樹楓（中國石油天然氣管道局穿越公司，河北廊坊065001）摘要：在長距離水平定向鉆穿越導(dǎo)向孔施工中，由于鉆柱與孔壁之間存在較大的摩阻，因此鉆頭的旋轉(zhuǎn)要明顯滯后于鉆機(jī)動力頭的旋轉(zhuǎn)，由此造成井下工具面角難以控制，從而使控向精度受到了影響。為解決此問題，采用了對接技術(shù)。文章主要介紹了對接技術(shù)的原理及對接時井下鉆具的組合方式，并以中俄原油管道黑龍江穿越工程主管道導(dǎo)向孔對接實(shí)例加以說明。關(guān)鍵詞：水平定向鉆；中圖分類號：TE973.4對接技術(shù)；控向；鉆具組合文章編號：1001－2206（2011）05－0026－05文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B對接技術(shù)的優(yōu)勢在非開挖管道

2、施工技術(shù)中，水平定向鉆技術(shù)以其對交通、環(huán)境的破壞及干擾小，施工安全高效，綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)而備受推崇。隨著該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，產(chǎn)生了為適應(yīng)長距離定向鉆穿越施工的對接技術(shù)，水平定向鉆對接技術(shù)具有以下優(yōu)勢：短距離的定向鉆穿越施工中，一般都采用單向定向控制技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)向孔施工，實(shí)際出土點(diǎn)很難和設(shè)計(jì)1出土點(diǎn)完全吻合。而對接技術(shù)由于是從入土點(diǎn)和出土點(diǎn)同時向中間鉆進(jìn)，就不存在出土點(diǎn)的位置誤差問題。在穿越曲線兩端采用套管隔離卵礫石層的工程中，對接技術(shù)的優(yōu)勢尤為明顯。解決了長距離水平定向鉆定向控制困難問對接技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀對接穿越技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外多項(xiàng)重大工程施工中得到成功應(yīng)用。在國內(nèi)，有錢塘江、磨刀門水（1）2

3、題。在定向鉆穿越過程中，隨著鉆進(jìn)長度的增加，鉆柱受到地層摩擦阻力顯著增加，鉆柱扭轉(zhuǎn)變形加大，這就導(dǎo)致鉆機(jī)扭矩不能及時傳遞到鉆頭上，頭在井底處于不連續(xù)的轉(zhuǎn)動狀態(tài)。這種情況下，鉆司道、福建LNG東西溪、飲馬河、中俄原油管道黑龍江穿越工程等長距離或特殊地質(zhì)的導(dǎo)向孔對接穿越，其中錢塘江、磨刀門水道穿越先后打破定向鉆鉆很難控制井下工具面角的朝向，使得地表顯示的工具面角與井下實(shí)際工具面角存在一定的偏差，從穿越的世界紀(jì)錄（見表1）。而導(dǎo)致鉆進(jìn)方向失控。而對接技術(shù)則是從設(shè)計(jì)穿越在國外，水平定向鉆對接穿越的最長距離為美曲線的入土點(diǎn)和出土點(diǎn)同時向中間鉆進(jìn)，從而有效縮短了單向?qū)蚩椎你@進(jìn)長度，避免超長距離的定國波

4、斯頓海灣11km穿越，該次穿越共分4段進(jìn)行，其中最長的一段穿越距離超過4km；NACAP向控制，鉆孔方位角和傾角更容易控制，孔曲線的平滑。保證了鉆公司采用該技術(shù)在法國的Rhone(隆河)河谷成功穿越河谷兩側(cè)厚重的礫石層，鋪設(shè)一條總長超過（2）入土點(diǎn)和出土點(diǎn)完全符合設(shè)計(jì)要求。表1在中1036m、管道直徑609.6mm的鋼質(zhì)天然氣管道；國內(nèi)對接穿越工程案例!!!!!"!!!!!序號工程名稱完工日期工程地質(zhì)穿越長度/m備注1234錢塘江磨刀門水道福建LNG東西溪飲馬河2006年11月2008年01月2008年08月2009年11月黏土淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、圓礫等卵石、泥巖2454.15

5、263016921380.5創(chuàng)造管徑（D813mm）×長度世界紀(jì)錄創(chuàng)造長度世界紀(jì)錄第37卷第5期屠言輝等：水平定向鉆穿越施工中的對接技術(shù)27在德國北部萊茵河，使用該技術(shù)完成的水平定向離以及兩口井平行度量（hstie，rstie）（hsconv，鉆巖石穿越距離達(dá)2500m，其中巖石的最大抗都可以通過主測井井下傳感器測得。rsconv）壓強(qiáng)度達(dá)到160MPa；2005年8月，德國LMR鉆進(jìn)公司采用該技術(shù)在易北河成功鋪設(shè)一條長2626m、直徑350mm的輸油PE管道。對接技術(shù)的工作原理井下對接要求鉆井軌跡平滑，能夠?yàn)楹罄m(xù)的擴(kuò)3孔作業(yè)以及成功拖管奠定良好基礎(chǔ)。對接點(diǎn)鉆井軌跡的平滑與否，很大程度上取決

6、于前期導(dǎo)向孔施工情況。如圖1所示，兩臺鉆機(jī)分別從入土點(diǎn)和出土點(diǎn)根據(jù)設(shè)計(jì)鉆井曲線的總長度和主測井與被測井向中間水平段鉆進(jìn)，入土點(diǎn)一側(cè)的鉆井稱為主測雙方實(shí)際鉆進(jìn)的長度，計(jì)算出主測井與被測井井下井，出土點(diǎn)一側(cè)的鉆井稱為被測井，對接時主測井負(fù)責(zé)測量被測井井下鉆頭的位置并實(shí)現(xiàn)對接，主測鉆頭的距離，當(dāng)相距5～10m的時候?qū)嵤?。對接時，主測井井下鉆具保持不動，被測井井下鉆具井軸線與被測井軸線幾乎接近平行。被測井井下鉆組合在十幾米到幾十米的范圍內(nèi)（具體范圍視實(shí)際具組合中的軸向磁鐵所產(chǎn)生的磁場分解為三個互相垂直的磁場分量，分別為軸向分量、高邊分量和右情況而定）以間距0.5m逐步反復(fù)移動，被測井每移動0.5

7、m，主測井井下傳感器測量一次，測量的手邊分量；主測井井下鉆具組合中的傳感器測得被一系列數(shù)據(jù)以曲線圖表形式在主測井控向軟件界面測井井下磁場分量的數(shù)值，通過分析磁場分量的數(shù)上顯示出來。測量完上述的一組數(shù)據(jù)后，將主測井值來判斷兩口井的接近程度。井下鉆具組合移動至另一井深處保持不動，被測井重復(fù)上述動作，主測井再測得另一組數(shù)據(jù)。以此類推，將主測井井下鉆具組合置于多個井深處，反復(fù)被測井動作，測得多組數(shù)據(jù)后進(jìn)行縱向數(shù)據(jù)對比