非開挖管道定向穿越施工指南

《非開挖管道定向穿越施工指南》試圖在總結(jié)了國內(nèi)外在該領(lǐng)域的先進(jìn)工藝方法和技術(shù)設(shè)備的基礎(chǔ)上，論述非開挖管道定向穿越的各類施工方法和相關(guān)理論，力求具有新穎性和可操作性?！斗情_挖管道定向穿越施工指南》在介紹了非開挖管道定向穿越施工主要的配套設(shè)備、地層、泥漿和現(xiàn)場勘察的同時(shí)，力爭做到對定向鉆機(jī)選型、鉆頭選擇、鉆具合理配置、根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行合理泥漿配制、現(xiàn)場定向穿越中事故排除與施工組織設(shè)計(jì)編寫等具有指導(dǎo)作用，并努力使之成為一本現(xiàn)場可供借鑒的工具書并能進(jìn)行現(xiàn)場的操作指導(dǎo)。

第一章緒論

第一節(jié)定向鉆穿越技術(shù)的發(fā)展概況

第二節(jié)水平定向鉆機(jī)主要的發(fā)展趨勢

第二章定向鉆設(shè)備

第一節(jié)非開挖管道定向穿越設(shè)備系統(tǒng)簡介

第二節(jié)鉆機(jī)

第三節(jié)動力裝置

第四節(jié)泥漿配制設(shè)備與回收凈化設(shè)備

第五節(jié)鉆具

第六節(jié)導(dǎo)向控制系統(tǒng)

第三章管道定向穿越施工基本原理與工藝

第一節(jié)概述

第二節(jié)地質(zhì)調(diào)查

第三節(jié)施工準(zhǔn)備

第四節(jié)現(xiàn)場開鉆前的工作

第五節(jié)導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)工藝

第六節(jié)預(yù)擴(kuò)孔工藝

第七節(jié)管段回拖工藝

第八節(jié)管道定向穿越施工中常見的問題與處理

第四章泥漿

第一節(jié)鉆井泥漿的發(fā)展歷史

第二節(jié)非開挖管道定向穿越的工程地質(zhì)特點(diǎn)對泥漿技術(shù)的要求

第三節(jié)泥漿的功用

第四節(jié)泥漿的化學(xué)基礎(chǔ)

第五節(jié)泥漿性能與測定方法

第六節(jié)泥漿材料

第七節(jié)與泥漿有關(guān)的各種井下復(fù)雜情況和事故處理

第八節(jié)穿越用泥漿的設(shè)計(jì)與配制

第九節(jié)實(shí)踐中應(yīng)用有效的一些泥漿配方

第十節(jié)定向穿越施工泥漿用量和泵量計(jì)算

第十一節(jié)泥漿的凈化與處理

第十二節(jié)工程廢漿無害化處理

第十三節(jié)穿越現(xiàn)場的泥漿管理

第五章土與巖石的工程分類與特征

第一節(jié)巖土的工程分類

第二節(jié)土的物理特性

第三節(jié)巖石的物理與力學(xué)性質(zhì)

第四節(jié)巖土對定向鉆鉆進(jìn)的影響

第六章非開挖管道定向穿越施工組織設(shè)計(jì)的編制

第一節(jié)概述

第二節(jié)施工組織設(shè)計(jì)編制的內(nèi)容及要點(diǎn)

第三節(jié)編寫施工組織設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

參考文獻(xiàn) 2100433B

續(xù)理編著的這本《非開挖管道定向穿越施工指南》共分為六章，主要介紹了非開挖管道定向穿越的施工方法和設(shè)備、施工中需要使用的巖土和泥漿技術(shù)，以及施工中常見問題的處理。另外對施工組織設(shè)計(jì)的編制也做了介紹。

全書目錄如下：

目 錄

第一章 緒論……………………………………………………………………………………… 1

第一節(jié) 定向鉆井技術(shù)的起源與現(xiàn)狀 ……………………………………………………… 1

第二節(jié) 定向井應(yīng)用領(lǐng)域 …………………………………………………………………… 3

第三節(jié) 定向井的類型 ……………………………………………………………………… 6

第四節(jié) 定向鉆井技術(shù)發(fā)展應(yīng)用分析 ……………………………………………………… 9

第五節(jié) 定向鉆井技術(shù)發(fā)展前景和發(fā)展趨勢 …………………………………………… 14

第二章 定向井基本概念……………………………………………………………………… 16

第一節(jié) 井眼軌跡的基本概念 …………………………………………………………… 16

第二節(jié) 磁偏角的校正 …………………………………………………………………… 24

第三節(jié) 子午線收斂角的校正 …………………………………………………………… 27

第四節(jié) 重力線收斂角的校正 …………………………………………………………… 31

第三章 定向井專用工具……………………………………………………………………… 33

第一節(jié) 定向接頭 ………………………………………………………………………… 33

第二節(jié) 無磁鉆鋌 ………………………………………………………………………… 35

第三節(jié) 螺桿鉆具 ………………………………………………………………………… 40

第四節(jié) 中空螺桿鉆具 …………………………………………………………………… 48

第五節(jié) 穩(wěn)定器 …………………………………………………………………………… 53

第六節(jié) PDC 鉆頭伴侶 …………………………………………………………………… 58

第七節(jié) 鍵槽破壞器 ……………………………………………………………………… 59

第四章 定向井設(shè)計(jì)計(jì)算方法………………………………………………………………… 60

第一節(jié) 計(jì)算方法 ………………………………………………………………………… 60

第二節(jié) 測斜數(shù)據(jù)計(jì)算方法規(guī)定 ………………………………………………………… 66

第三節(jié) 定向井軌道設(shè)計(jì)原則 …………………………………………………………… 69

第四節(jié) 設(shè)計(jì)方法 ………………………………………………………………………… 71

第五節(jié) 設(shè)計(jì)實(shí)例 ………………………………………………………………………… 77

第五章 測量技術(shù)……………………………………………………………………………… 81

第一節(jié) 測量的性質(zhì)和特點(diǎn) ……………………………………………………………… 81

第二節(jié) 測量儀器分類和應(yīng)用范圍 ……………………………………………………… 82

第三節(jié) 測量儀器的基本原理 …………………………………………………………… 83

第四節(jié) 氫氟酸瓶測斜儀器 ……………………………………………………………… 91

第五節(jié) 磁羅盤測量儀器 ………………………………………………………………… 91

第六節(jié) 有線隨鉆測斜儀 ………………………………………………………………… 99

第七節(jié) 電子多點(diǎn)測斜儀 ………………………………………………………………… 105

第八節(jié) 陀螺測斜儀 ……………………………………………………………………… 109

第九節(jié) MWD 無線隨鉆測斜儀 …………………………………………………………… 115

第十節(jié) 電磁波式無線隨鉆測量儀器 …………………………………………………… 126

第十一節(jié) 聲波隨鉆測斜儀 ……………………………………………………………… 130

第十二節(jié) 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù) …………………………………………………………… 131

第十三節(jié) 隨鉆測井系統(tǒng)（LWD） ………………………………………………………… 135

第六章 雙驅(qū)導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)…………………………………………………………………… 156

第一節(jié) 概述 ……………………………………………………………………………… 156

第二節(jié) 造斜能力特性分析 ……………………………………………………………… 156

第三節(jié) 鉆具組合和鉆井參數(shù)優(yōu)選 ……………………………………………………… 168

第四節(jié) 現(xiàn)場應(yīng)用 ………………………………………………………………………… 169

第七章 防斜打直技術(shù)………………………………………………………………………… 177

第一節(jié) 井斜原因分析 …………………………………………………………………… 177

第二節(jié) 井斜控制技術(shù) …………………………………………………………………… 180

第三節(jié) 其他防斜鉆井技術(shù) ……………………………………………………………… 185

第四節(jié) 直井段井身軌跡控制及防碰繞障技術(shù)措施 …………………………………… 187

第五節(jié) 井斜的處理 ……………………………………………………………………… 188

第六節(jié) 垂直井段實(shí)例 …………………………………………………………………… 190

第八章 定向井軌跡控制理論與技術(shù)………………………………………………………… 198

第一節(jié) 定向造斜的發(fā)展歷程 …………………………………………………………… 198

第二節(jié) 增斜段控制技術(shù) ………………………………………………………………… 205

第三節(jié) 穩(wěn)斜段控制技術(shù) ………………………………………………………………… 205

第四節(jié) 降斜 ……………………………………………………………………………… 207

第五節(jié) 方位漂移規(guī)律分析 ……………………………………………………………… 207

第六節(jié) 軌跡控制模式 …………………………………………………………………… 209

第七節(jié) 叢式井的防碰計(jì)算 ……………………………………………………………… 217

第八節(jié) 方位扭轉(zhuǎn)角計(jì)算 ………………………………………………………………… 220

第九節(jié) 二維水平井鉛垂靶的入靶計(jì)算 ………………………………………………… 224

第九章 定向井常用定向方法及測斜儀操作規(guī)程…………………………………………… 227

第一節(jié) 定向井常用定向方法 …………………………………………………………… 227

第二節(jié) 電子多點(diǎn)測斜儀操作規(guī)程 ……………………………………………………… 231

第三節(jié) 45 型有線隨鉆測斜儀操作規(guī)程 ………………………………………………… 233

第四節(jié) PMWD 無線隨鉆測斜儀操作規(guī)程 ……………………………………………… 243

第五節(jié) SDI MWD 無線隨鉆測斜儀操作規(guī)程 …………………………………………… 252

第六節(jié) KEEPER 陀螺測斜儀操作規(guī)程 ………………………………………………… 260

第七節(jié) 磁性單點(diǎn)照相自浮測斜儀測量規(guī)程 …………………………………………… 263

第八節(jié) 650MWD 系統(tǒng)儀器操作 ………………………………………………………… 265

第十章 水平井鉆井技術(shù)……………………………………………………………………… 280

第一節(jié) 概述 ……………………………………………………………………………… 280

第二節(jié) 水平井段軌道設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… 283

第三節(jié) 水平井井眼軌道控制 …………………………………………………………… 289

第四節(jié) 著陸控制 ………………………………………………………………………… 294

第五節(jié) 水平井段控制技術(shù)要點(diǎn) ………………………………………………………… 299

第六節(jié) 鉆井液、鉆進(jìn)參數(shù)和測量 ……………………………………………………… 300

第七節(jié) 應(yīng)用實(shí)例 ………………………………………………………………………… 305

第十一章 套管開窗側(cè)鉆技術(shù)………………………………………………………………… 319

第一節(jié) 概述 ……………………………………………………………………………… 319

第二節(jié) 鍛銑開窗側(cè)鉆工藝 ……………………………………………………………… 319

第三節(jié) 磨銑開窗工藝技術(shù) ……………………………………………………………… 323

第四節(jié) 小井眼裸眼段井下安全施工措施 ……………………………………………… 329

第十二章 定向井井下復(fù)雜與事故…………………………………………………………… 331

第一節(jié) 概述 ……………………………………………………………………………… 331

第二節(jié) 影響定向井安全的因素 ………………………………………………………… 335

第三節(jié) 造斜率低原因分析及措施 ……………………………………………………… 339

第四節(jié) 方位偏差大原因分析及措施 …………………………………………………… 340

第五節(jié) 鉆出新井眼原因分析及措施 …………………………………………………… 340

第六節(jié) 黏附卡鉆原因分析及措施 ……………………………………………………… 342

第七節(jié) 坍塌卡鉆原因分析及措施 ……………………………………………………… 347

第八節(jié) 砂橋卡鉆原因分析及措施 ……………………………………………………… 348

第九節(jié) 沉砂卡鉆原因分析及措施 ……………………………………………………… 349

第十節(jié) 縮徑卡鉆原因分析及措施 ……………………………………………………… 350

第十一節(jié) 鍵槽卡鉆原因分析及措施 …………………………………………………… 351

第十二節(jié) 落物卡鉆原因分析及措施 …………………………………………………… 352

第十三節(jié) 鉆具事故原因分析及措施 …………………………………………………… 353

第十四節(jié) 復(fù)雜井的通井劃眼操作 ……………………………………………………… 360

第十五節(jié) 井漏原因分析及措施 ………………………………………………………… 361

參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………… 364 2100433B

本書主要講述定向鉆井過程中的基本工藝技術(shù)及施工中常用的測量技術(shù)。全書共分12章，主要內(nèi)容有定向井基本概念、定向井專用工具、定向井設(shè)計(jì)與計(jì)算、定向井軌跡控制理論與技術(shù)、定向測斜儀操作規(guī)程、定向井測量技術(shù)、雙驅(qū)導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)、水平井鉆井技術(shù)、套管開窗側(cè)鉆技術(shù)、定向井井下復(fù)雜與事故處理等。

本書適應(yīng)于鉆井工程技術(shù)人員、技術(shù)工人閱讀參考，也可作為高職高專石油鉆井技術(shù)專業(yè)學(xué)生的選修課教材和定向鉆井工程技術(shù)人員的培訓(xùn)教材。

水平定向鉆施工的特點(diǎn)：

1.1 定向鉆穿越施工具有不會阻礙交通，不會破壞綠地，植被，不會影響商店，醫(yī)院，學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序，解決了傳統(tǒng)開挖施工對居民生活的干擾，對交通，環(huán)境，周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。

1.2 現(xiàn)代化的穿越設(shè)備的穿越精度高，易于調(diào)整敷設(shè)方向和埋深，管線弧形敷設(shè)距離長，完全可以滿足設(shè)計(jì)要求埋深，并且可以使管線繞過地下的障礙物。

1.3 城市管網(wǎng)埋深一般達(dá)到三米以下，穿越河流時(shí)，一般埋深在河床下 9—18米，所以采用水平定向鉆機(jī)穿越，對周圍環(huán)境沒有影響，不破壞地貌和環(huán)境，適應(yīng)環(huán)保的各項(xiàng)要求。

1.4 采用水平定向鉆機(jī)穿越施工時(shí)，沒有水上、水下作業(yè)，不影響江河通航，不損壞江河兩側(cè)堤壩及河床結(jié)構(gòu)，施工不受季節(jié)限制，具有施工周期短人員少、成功率高施工安全可靠等特點(diǎn)。

1.5 與其它施工方法比較，進(jìn)出場地速度快，施工場地可以靈活調(diào)整，尤其在城市施工時(shí)可以充分顯示出其優(yōu)越性，并且施工占地少工程造價(jià)低， 施工速度快。

1.6 大型河流穿越時(shí)，由于管線埋在地層以下 9—18米，地層內(nèi)部的氧及其他腐蝕性物質(zhì)很少，所以起到自然防腐和保溫的功用，可以保證管線運(yùn)行時(shí)間更長。

1.7 預(yù)擴(kuò)孔，是在地質(zhì)情況和地下管線探測或勘測清楚的情況下逐級按照管徑大小的1.3~1.5倍把孔回?cái)U(kuò)到預(yù)期直徑的大小。

水平定向鉆施工存在的缺陷：

2.1 由于水平定向鉆施工是一項(xiàng)新的生產(chǎn)工藝技術(shù)，我國尚無統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工驗(yàn)收規(guī)范，造成對工程設(shè)計(jì)、施工質(zhì)量的把控沒有官方依據(jù)。一旦發(fā)生質(zhì)量事故，對責(zé)任方的認(rèn)定也造成一定難度。

2.2由于采用定向擴(kuò)孔拖拉，施工結(jié)束時(shí)，管材與回?cái)U(kuò)孔之間的空隙處理，不能像開槽敷設(shè)施工那樣進(jìn)行回填夯實(shí)。因此，對管材沉降要求比較高的工程在實(shí)際使用中存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。

水平定向鉆機(jī)系統(tǒng)簡介：

各種規(guī)格的水平定向鉆機(jī)都是由鉆機(jī)系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控向系統(tǒng)、泥漿系統(tǒng)、鉆具及輔助機(jī)具組成，它們的結(jié)構(gòu)及功能介紹如下：

3.1 鉆機(jī)系統(tǒng)：是穿越設(shè)備鉆進(jìn)作業(yè)及回拖作業(yè)的主體，它由鉆機(jī)主機(jī)、轉(zhuǎn)盤等組成，鉆機(jī)主機(jī)放置在鉆機(jī)架上，用以完成鉆進(jìn)作業(yè)和回拖作業(yè)。轉(zhuǎn)盤裝在鉆機(jī)主機(jī)前端，連接鉆桿，并通過改變轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向和輸出轉(zhuǎn)速及扭矩大小，達(dá)到不同作業(yè)狀態(tài)的要求。

3.2 動力系統(tǒng)：由液壓動力源和發(fā)電機(jī)組成動力源是為鉆機(jī)系統(tǒng)提供高壓液壓油作為鉆機(jī)的動力，發(fā)電機(jī)為配套的電氣設(shè)備及施工現(xiàn)場照明提供電力。

3.3 控向系統(tǒng)：控向系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)監(jiān)測和控制鉆頭在地下的具體位置和其它參數(shù)，引導(dǎo)鉆頭正確鉆進(jìn)的方向性工具，由于有該系統(tǒng)的控制，鉆頭才能按設(shè)計(jì)曲線鉆進(jìn)，現(xiàn)經(jīng)常采用的有手提無線式和有線式兩種形式的控向系統(tǒng)。

3.4 泥漿系統(tǒng)：泥漿系統(tǒng)由泥漿混合攪拌罐和泥漿泵及泥漿管路組成，為鉆機(jī)系統(tǒng)提供適合鉆進(jìn)工況的泥漿。

3.5 鉆具及輔助機(jī)具：是鉆機(jī)鉆進(jìn)中鉆孔和擴(kuò)孔時(shí)所使用的各種機(jī)具。鉆具主要有適合各種地質(zhì)的鉆桿，鉆頭、泥漿馬達(dá)、擴(kuò)孔器，切割刀等機(jī)具。輔助機(jī)具包括卡環(huán)、旋轉(zhuǎn)活接頭和各種管徑的拖拉頭。2100433B