CN111810714A - 一种集输管道定向钻集束敷设施工方法 - Google Patents

一种集输管道定向钻集束敷设施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集输管道定向钻集束敷设施工方法，属于集输管道非开挖穿越技术领域。本发明集输管道定向钻集束敷设施工方法首先将钢套管采用水平定向钻的方式进行回拖后，通过采用集束的方式将集输管道穿越到钢套管内，进而完成集输管道的非开挖穿越，再在钢套管和集输管道间隙内用浆液填充满，最后完成集输管道的焊接连头工作。本发明的施工方法能将集输管道以集束的方式回拖穿越河流的工作得以顺利实现，整个回拖穿越过程顺利，回拖套筒与万向节相连，保证管束在钢套管内不扭转，集输管道与套管导向曲线一致，集输管道防腐层不易受损，回拖穿越后使用水泥浆液将钢套管与集束穿越的集输管道之间的缝隙填实，更加保证了管道运行期间的安全。

Description

一种集输管道定向钻集束敷设施工方法
技术领域
本发明涉及一种集输管道定向钻集束敷设施工方法，属于集输管道非开挖穿越技术领域。
背景技术
随着国家大力建设石油天然气管道输送网络，“非开挖”穿越技术也在不断的发展和完善，油气田工程集输管道同沟敷设情况开始不断增多，尤其是储气库工程建设，小口径盐卤管道和高压天然气同沟敷设较多，但多管同沟敷设穿越河流时，尤其是穿越通航的河流时无法采用开挖或者架设桁架跨越形式进行穿越，现有技术中采用水平定向钻可以解决此类问题，但多管同时打孔进行穿越受限于定向钻管道之间水平距离的限制，多管同沟敷设时穿越河流等障碍物并行定向钻穿越占地多，施工周期长，施工效率低、成本高。因此需要一种能在管束同孔回拖过程中占地少、施工周期长的集束敷设施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种集输管道定向钻集束敷设施工方法，用以解决现有集输管道多管并行定向钻穿越占地多、施工周期长的问题，从而降低穿越占地少，提高施工效率，降低施工成本。
本发明采用如下技术方案：一种集输管道定向钻集束敷设施工方法，其包括以下步骤：（1）钢套管预制安装：采用焊接的形式预制安装钢套管，钢套管的内径大于集输管道集束绑扎在一起的最大直径；（2）水平定向钻穿越：根据集输管道设计图纸的轨迹，采用水平定向钻钻机进行水平定向钻穿越并进行钻孔，水平定向钻穿越钻孔的过程包括导向、扩孔、洗孔；（3）钢套管回拖：采用万向节将步骤（1）中已预制安装完成的钢套管与钻杆连接后，采用定向钻将钢套管回拖到步骤（2）中已钻好的孔洞内；（4）集输管道预制安装：采用焊接的方式对每根需要集束穿越的集输管道进行预制，预制后的集输管道的长度大于钢套管的长度，然后对预制后的集输管道进行无损检测、焊口的防腐处理以及管道的清管、测径、试压工作；（5）集输管道回拖准备：①将待集束的集输管道水平敷设在发送沟内；②将各集输管道连接在回拖套筒上，回拖套筒的一端具有用于连接集输管道的小拖孔、另一端具有用于连接钻杆的大拖孔；③采用万向节将回拖套筒连接到钻杆上，从而使钻杆与集输管道的回拖套筒连接；（6）集输管道集束穿越回拖：使用水平定向钻将集束后的集输管道回拖穿越到钢套管内；（7）注浆填实：集输管道集束穿越回拖完成试压合格后，采用水泥浆液将套管和集输管道之间的空隙注满并压实；（8）焊接连头；将采用集束方式回拖穿越完成的集输管道与两侧对应的管道进行焊接连头，完成管道的敷设安装。
在钢套管预制安装步骤前和水平定向钻穿越步骤前进行清理场地操作，具体是对水平定向钻钻机的出、入土点位置进行平整，对钢套管和需要集束回拖的管道场地进行清理，作业带与管道定向钻穿越成一直线，当无法满足直线时必须保证至少有100米管道与定向钻出土点轨迹顺直成一直线。
步骤（1）中，钢套管供集输管道进入的端部采用向外逐渐扩大的喇叭口状，钢套管焊接预制时打坡口，钢套管内径大于集输管道集束绑扎在一起的最大直径的1.5倍，钢套管管道焊口内焊缝余高不超过2mm且无焊瘤缺陷。
步骤（2）中，水平定向钻穿越曲率半径不小于1200D的钢管道直径，出入土角度不超过10°。
步骤（4）中，预制完成后的集输管道长度大于钢套管长度的30m以上；集输管道集束穿越回拖完成后，在出入土点两侧分别留出至少15m的管道。
在步骤（5）的步骤①中，将壁厚大的管材放在下方，壁厚小的管材放在下方；将集输管道水平敷设在发送沟后，向发送沟内注入水。
步骤（5）中，在钢套管入口位置前垫设用以辅助集输管道的入洞和集束回拖的土堆，形成自然“猫背”，在定向钻回拖集输管道的入口位置前安装集输管道回拖用的滚轮架，滚轮架包括一个水平滚轮和两个对称分布在水平滚轮两侧的侧滚轮，两个侧滚轮与水平滚轮形成U形结构。
在集输管道集束穿越回拖之前，在靠近钢套管的入口侧对集输管道进行集束绑扎；在集输管道集束穿越回拖过程中，边回拖集输管道，边在钢套管的入口位置处对集输管道进行集束绑扎，在集输管道上每隔8-15m设置一个绑扎带。
在集输管道集束穿越回拖之前，通过钻机将钻杆钻入已经回拖完成的钢套管内，将钢套管内注入环保泥浆；在集输管道集束穿越回拖之前，对已经回拖完成的钢套管的入口处采用胶皮进行保护。
步骤（8）中，采用双液注浆，水泥浆液包括水泥浆和水玻璃，水泥浆水灰质量比1:1-1:1.3，水泥采用标号325#水泥。
本发明的有益效果是：本发明首先将钢套管采用水平定向钻的方式进行回拖后，通过采用集束的方式将集输管道穿越到钢套管内，进而完成集输管道的非开挖穿越，再在钢套管和集输管道间隙内用浆液填充满，最后完成集输管道的焊接连头工作。本发明在集输管道的回拖穿越中，回拖套筒以“大帽带小帽”的方式连接在定向钻钻机的万向节上，有效的固定集输管道，保证回拖过程中集输管道不旋转、不缠绕。本发明的施工方法能将集输管道以集束的方式回拖穿越河流的工作得以顺利实现，整个回拖穿越过程顺利，回拖套筒与万向节相连，保证管束在钢套管内不扭转，集输管道与套管导向曲线一致，集输管道防腐层不易受损，回拖穿越后使用水泥浆液将钢套管与集束穿越的集输管道之间的缝隙填实，更加保证了管道运行期间的安全。
优选的，钢套管焊接预制打坡口，确保焊接质量；焊缝高度不超过2mm且无焊瘤，防止产生划伤集输管道防腐层的缺陷。
优选的，集输管道长度大于钢套管长度，这样便于管道出钢套管后进行连头作业。
优选的，发送沟内注水使集输管道起到漂浮发送的目的。
优选的，形成“猫背”的土堆和U形结构的滚轮架，用以辅助集输管道的入洞和集束回拖，便于集输管道管头进入钢套管内部。
优选的，对集输管道进行集束绑扎，防止集输管道在钢套管内缠绕变形，回拖时绑扎防止管道在回拖过程中发生扭动变形，控制管束回拖时从套管中心位置通过。采用专用的硬质橡胶固定带便于绑扎集输管道，有效保护集输管道防腐层不被划伤，并且不损伤钢套管，回拖穿越过程绑扎带牢固不断裂。
优选的，钢套管内注入环保泥浆，起到漂浮集输管道减少阻力的作用；在钢套管的入口处设置胶皮可以对钢套管进行防护，防止回拖过程损伤管道防腐层。
优选的，水玻璃能够促进水泥浆液快速凝结，从而缩短施工时间。
附图说明
图1是本发明一种实施例的施工流程图；
图2是采用本发明施工方法完成回拖后的四根集输管道截面图；
图3是本发明采用的滚轮架的结构示意图；
图4是本发明采用的回拖套筒的使用状态图；
图5是图4的剖视图；
图6是图4中回拖套筒的左视图。
图中：1-水泥浆液，2-绑扎带，3-钢套管，4-集输管道，51-水平滚轮，52-侧滚轮，53-底座，54-水平滚轮支架，55-侧滚轮支架，6-大管帽，61-加强板，62-大拖孔，7-内支架，71-固定板，72-小拖孔，8-万向节。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明一种实施例的施工流程图如图1所示，本实施例的集输管道定向钻集束敷设施工方法是按照以下步骤进行，首先，在钢套管预制安装步骤前和水平定向钻穿越步骤前进行清理场地操作，具体是对水平定向钻钻机的出、入土点位置进行平整，对钢套管和需要集束回拖的管道场地进行清理，作业带与管道定向钻穿越成一直线，当无法满足直线时必须保证至少有100米管道与定向钻出土点轨迹顺直成一直线。
然后还包括以下步骤：（1）钢套管预制安装：采用焊接的形式预制安装钢套管，钢套管的内径大于集输管道集束绑扎在一起的最大直径；本步骤中，钢套管供集输管道进入的端部采用向外逐渐扩大的喇叭口状，钢套管焊接预制时打坡口，钢套管内径大于集输管道集束绑扎在一起的最大直径的1.5倍，钢套管管道焊口内焊缝余高不超过2mm且无焊瘤缺陷。
（2）水平定向钻穿越：根据集输管道设计图纸的轨迹，采用水平定向钻钻机进行水平定向钻穿越并进行钻孔，水平定向钻穿越钻孔的过程包括导向、扩孔、洗孔；本步骤（2）中，水平定向钻穿越曲率半径不小于1200D的钢管道直径，出入土角度不超过10°。
（3）钢套管回拖：采用万向节将步骤（1）中已预制安装完成的钢套管与钻杆连接后，采用定向钻将钢套管回拖到步骤（2）中已钻好的孔洞内；
（4）集输管道预制安装：采用焊接的方式对每根需要集束穿越的集输管道进行预制，预制后的集输管道的长度大于钢套管的长度，然后对预制后的集输管道进行无损检测、焊口的防腐处理以及管道的清管、测径、试压工作；预制完成后的集输管道长度大于钢套管长度的30m以上；
（5）集输管道回拖准备：①将待集束的集输管道水平敷设在发送沟内，将壁厚大的管材放在下方，壁厚小的管材放在下方，然后向发送沟内注入水；②将各集输管道连接在回拖套筒上，回拖套筒的一端具有用于连接集输管道的小拖孔、另一端具有用于连接钻杆的大拖孔；③采用万向节将回拖套筒连接到钻杆上，从而使钻杆与集输管道的回拖套筒连接；
回拖套筒的结构如图4至图6所示，回拖套筒包括一端开口、另一端封闭的大管帽6，大管帽6封闭端的外部固定连接有加强板61，加强板61上开设有大拖孔62，大管帽6内部固定有内支架7，内支架7包括至少两个固定在大管帽壁面上的固定板71，每个固定板71上均开设有小拖孔72。使用时，将待集束的多根集输管道4端部分别通过卸扣连接在各小拖孔72上，将定向钻钻杆的万向节8通过卸扣连接在加强板61的大拖孔62上，从而回拖套筒以“大帽带小帽”的方式连接至定向钻钻杆，一次带动多根集输管道4同时进行穿越回拖，回拖时大管帽6保持不旋转状态前行，万向节在钻杆的驱动下进行旋转，由于万向节内有轴承，万向节自身旋转时不会带动大管帽旋转，能有效的防止回拖的集输管道旋转和打扭，最终实现集输管道随回拖套筒进入已回拖的钢套管内。
图4中显示了回拖套筒连接了五根集输管道，实际连接的管道数量可以根据需要待集束的管道数量来灵活调整。大管帽中内支架的固定板数量也可以根据需要灵活设置。
本步骤中，在钢套管入口位置前垫设用以辅助集输管道的入洞和集束回拖的土堆，形成自然“猫背”，在定向钻回拖集输管道的入口位置前安装集输管道回拖用的滚轮架，滚轮架的结构如图3所示，滚轮架包括一个水平滚轮51和两个对称分布在水平滚轮51两侧的侧滚轮52，侧滚轮52和水平滚轮51之间具有不小于90°的夹角（图中3显示的是90°交），两个侧滚轮52与水平滚轮51形成U形结构。滚轮架还包括底座53，底座53上设有两个侧滚轮支架55和一个水平滚轮支架54。使用时水平滚轮51用于支撑集束后的集输管道4底部，两个侧滚轮52分别用于支撑集束后的集输管道4侧面。
本步骤在集输管道集束穿越回拖之前，通过钻机将钻杆钻入已经回拖完成的钢套管内，将钢套管内注入环保泥浆。
本步骤在集输管道集束穿越回拖之前，对已经回拖完成的钢套管的入口处采用胶皮进行保护。
本步骤在集输管道集束穿越回拖之前，在靠近钢套管的入口侧对集输管道进行集束绑扎。
在多根管道集束穿越回拖前，应规划好每根管道的具体位置，宜将管道规格相同的管道进行同孔集束回拖。
（6）集输管道集束穿越回拖：使用水平定向钻将集束后的集输管道回拖穿越到钢套管内；在集输管道集束穿越回拖过程中，边回拖集输管道，边在钢套管的入口位置处对集输管道进行集束绑扎，在集输管道上每隔8-15m设置一个绑扎带；集输管道集束穿越回拖完成后，在出入土点两侧分别留出至少15m的管道。
（7）注浆填实：集输管道集束穿越回拖完成试压合格后，采用水泥浆液将套管和集输管道之间的空隙注满并压实；本步骤（8）是采用双液注浆，水泥浆液包括水泥浆和水玻璃，水泥浆水灰质量比1:1-1:1.3，水泥采用标号325#水泥。
注浆填实后的管道截面如图2所示，四根集输管道4位于钢套管3内部，钢套管3起到保护作用，四根集输管道4通过绑扎带2绑扎固定在一起，水泥浆液1位于集输管道4和钢套管3之间，确保管道安全运行。
（8）焊接连头；将采用集束方式回拖穿越完成的集输管道与两侧对应的管道进行焊接连头，完成管道的敷设安装。
采用上述实施例的施工方法，将集输管道采用集束的方式回拖穿越河流得以顺利实现，整个回拖过程顺利，回拖穿越过程管束绑扎带牢固不断裂、不缠绕、并保证管束防腐层完好无损且不伤套管，控制管束回拖时从套管中心位置通过，管束在套管内不扭转，与套管导向曲线一致，保护好管束防腐层，同时水泥浆液将钢套管与集束穿越的管道之间缝隙填实，更加保证了管道运行期间的安全。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）钢套管预制安装：采用焊接的形式预制安装钢套管，钢套管的内径大于集输管道集束绑扎在一起的最大直径；（2）水平定向钻穿越：根据集输管道设计图纸的轨迹，采用水平定向钻钻机进行水平定向钻穿越并进行钻孔，水平定向钻穿越钻孔的过程包括导向、扩孔、洗孔；（3）钢套管回拖：采用万向节将步骤（1）中已预制安装完成的钢套管与钻杆连接后，采用定向钻将钢套管回拖到步骤（2）中已钻好的孔洞内；（4）集输管道预制安装：采用焊接的方式对每根需要集束穿越的集输管道进行预制，预制后的集输管道的长度大于钢套管的长度，然后对预制后的集输管道进行无损检测、焊口的防腐处理以及管道的清管、测径、试压工作；（5）集输管道回拖准备：①将待集束的集输管道水平敷设在发送沟内；②将各集输管道连接在回拖套筒上，回拖套筒的一端具有用于连接集输管道的小拖孔、另一端具有用于连接钻杆的大拖孔；③采用万向节将回拖套筒连接到钻杆上，从而使钻杆与集输管道的回拖套筒连接；（6）集输管道集束穿越回拖：使用水平定向钻将集束后的集输管道回拖穿越到钢套管内；（7）注浆填实：集输管道集束穿越回拖完成试压合格后，采用水泥浆液将套管和集输管道之间的空隙注满并压实；（8）焊接连头；将采用集束方式回拖穿越完成的集输管道与两侧对应的管道进行焊接连头，完成管道的敷设安装。
2.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：在钢套管预制安装步骤前和水平定向钻穿越步骤前进行清理场地操作，具体是对水平定向钻钻机的出、入土点位置进行平整，对钢套管和需要集束回拖的管道场地进行清理，作业带与管道定向钻穿越成一直线，当无法满足直线时必须保证至少有100米管道与定向钻出土点轨迹顺直成一直线。
3.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：步骤（1）中，钢套管供集输管道进入的端部采用向外逐渐扩大的喇叭口状，钢套管焊接预制时打坡口，钢套管内径大于集输管道集束绑扎在一起的最大直径的1.5倍，钢套管管道焊口内焊缝余高不超过2mm且无焊瘤缺陷。
4.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：步骤（2）中，水平定向钻穿越曲率半径不小于1200D的钢管道直径，出入土角度不超过10°。
5.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：步骤（4）中，预制完成后的集输管道长度大于钢套管长度的30m以上；集输管道集束穿越回拖完成后，在出入土点两侧分别留出至少15m的管道。
6.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：在步骤（5）的步骤①中，将壁厚大的管材放在下方，壁厚小的管材放在下方；将集输管道水平敷设在发送沟后，向发送沟内注入水。
7.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：步骤（5）中，在钢套管入口位置前垫设用以辅助集输管道的入洞和集束回拖的土堆，形成自然“猫背”，在定向钻回拖集输管道的入口位置前安装集输管道回拖用的滚轮架，滚轮架包括一个水平滚轮和两个对称分布在水平滚轮两侧的侧滚轮，两个侧滚轮与水平滚轮形成U形结构。
8.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：在集输管道集束穿越回拖之前，在靠近钢套管的入口侧对集输管道进行集束绑扎；在集输管道集束穿越回拖过程中，边回拖集输管道，边在钢套管的入口位置处对集输管道进行集束绑扎，在集输管道上每隔8-15m设置一个绑扎带。
9.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：在集输管道集束穿越回拖之前，通过钻机将钻杆钻入已经回拖完成的钢套管内，将钢套管内注入环保泥浆；在集输管道集束穿越回拖之前，对已经回拖完成的钢套管的入口处采用胶皮进行保护。
10.根据权利要求1所述的集输管道定向钻集束敷设施工方法，其特征在于：步骤（8）中，采用双液注浆，水泥浆液包括水泥浆和水玻璃，水泥浆水灰质量比1:1-1:1.3，水泥采用标号325#水泥。
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