水平定向钻的风险规避与故障处理
随着我国经济和城市化建设的迅速发展,非开挖技术的应用越来越广泛。水平定向钻机就是被广泛使用的一种非开挖设备,主要用于穿越公路、铁路、建筑物、河流,以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖的条件下,进行供水、煤气、电气、电讯、天然气、石油等管线的铺设或更新。其工作过程是通过计算机控制进行导向和探测,先钻出一个与设计曲线相同的导向孔,然后再将导向孔扩大,把管线回拖到扩大了的导向孔中,完成管线穿越的施工过程。 1.潜在风险
一般来说,业主、管理部门和承包商最关心的重大风险包括: 钻孔失败
施工人员和普通民众的安全
对环境、自然资源或者历史文化资源的破坏 地表隆起以及建筑物或道路损坏 地表的塌陷和沉降 冒浆
破坏已有的公共设施 2.故障处理和减轻损失 2.1钻孔失败
业主主要担心的就是钻孔的失败。如果管线的安装并非至关
重要的考虑,那么项目一般都会被搁置。如果项目无法完工,那么通常就是拖延和索赔,而业主仍然必须找到一种方式来满足预期项目的功能,例如开挖或跨越管线。以下因素都有可能导致钻孔的失败。
循环钻井液的漏失 障碍物 液压锁
穿越曲线线性度问题 钻孔坍塌 管线破裂
钻杆故障或孔底钻具故障 2.1.1 循环钻井液的漏失
如果遇到空洞或者裂缝较发达的地层、钻孔坍塌、钻进或者回扩过快以及采用的钻井液配比不正确,会发生循环钻井液漏失。尤其重要的是钻井液的性质、钻井液的体积以及钻进的速度等因素一定要与地层的情况相符,这样对于保持钻井液的环流和钻孔的稳定性具有至关重要的意义,因而可以最大限度地提高穿越的成功概率。 2.1.2障碍物
如果遇到障碍物,并且采用了所有符合实际的措施之后,钻头或者扩孔器以及管线无法穿透这个障碍物,那么钻孔就有可能失败。潜在的障碍物包括:卵石、砾石、大石块以及建筑废料或
地基。
如果在规划阶段识别了潜在地障碍物,那么最佳的办法就是通过调整钻进规划路径来避开它们。如果无法更改路径,那么何种应对措施方为适当就取决于遇到这些障碍物地频繁程度,障碍物的类型、尺寸以及它与钻进规划路径之间的相对位置,以及地表的限制条件。此类应对措施也取决于合同文件中有关现场状况偏差以及潜在障碍物处理的条款规定。
概括的说,经过障碍物时可以采取的措施包括以下几个方面:
在可能的情况下将钻孔路径移到一个更为合适的地方,最好在规划和设计阶段采取这种方法,而不要在遇到障碍物之后才临时制定应急措施,这样会造成工期的耽误和成本的浪费。 调整钻具的钻进速度和泥浆泵的输送速率,在试图要穿过或者经过障碍物时要缓慢推进,不要发生严重的路径和斜度的变化,造成穿越曲线的严重变化。
将钻杆抽回,重新定向,以转向的方式绕过障碍物。 如果可以接近障碍物的话,则从地表开挖将障碍物清除。 可以尝试固定一个口径较大的扩孔器,然后以反向扩孔对障碍物进行扩孔,穿透障碍物,或者将障碍物清理出原来的位置。 2.1.3液压锁
液压锁是钻井液环流从钻孔断流时发生的一种现象。在施工过程中,如果没有将足够的钻井液泵入钻孔,或者使用不良的钻