水平定向鉆理論與技術(shù)

第1章概述

第2章穿越線路和軌跡設(shè)計(jì)

第3章孔壁穩(wěn)定性分析

第4章擴(kuò)孔扭矩計(jì)算與極差設(shè)計(jì)

第5章管道回拖力分析計(jì)算

第6章水平定向鉆穿越管道力學(xué)分析

第7章水平定向鉆導(dǎo)向系統(tǒng)

第8章鉆井液理論與技術(shù)

參考文獻(xiàn) 2100433B

本書共分為8章，系統(tǒng)介紹了水平定向鉆技術(shù)的線路軌跡設(shè)計(jì)、孑L壁穩(wěn)定性分析、擴(kuò)孔極差和扭矩計(jì)算、管道回拖力的主要影響因素和常用的計(jì)算方法以及管道回拖過程中的極限應(yīng)力分析相關(guān)的理論知識和計(jì)算方法，并結(jié)合多個實(shí)際工程案例進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算分析。此外．本書還對水平定向鉆工藝的流程和研究現(xiàn)狀、導(dǎo)向原理和常用導(dǎo)向設(shè)備、鉆井液理論和常用計(jì)算模型進(jìn)行了簡單的介紹。本書強(qiáng)調(diào)水平定向鉆的理論與技術(shù)結(jié)合，將理論與其在工程中的應(yīng)用放在同等重要的位置予以介紹。

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，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，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，尤其在城市施工時可以充分顯示出其優(yōu)越性，并且施工占地少工程造價低， 施工速度快。

1.6 大型河流穿越時，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，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。

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

第1章 概論

1．1 水平定向鉆技術(shù)簡介

1．2 水平定向鉆回拖管道力學(xué)特性的研究進(jìn)展

1．3 本書主要研究內(nèi)容

第2章 油氣管道水平定向鉆穿越技術(shù)

2．1 一般規(guī)定

2．2 水平定向鉆設(shè)備組成

2．3 水平定向鉆管道穿越施工工序

2．4 水平定向鉆穿越應(yīng)注意的問題

2．5 本章結(jié)論

第3章 水平定向鉆回拖載荷預(yù)測理論研究

3．1 現(xiàn)有的回拖載荷預(yù)測模型

3．2 回拖阻力的構(gòu)成

3．3 回拖載荷預(yù)測的物理模型

3．4 回拖載荷預(yù)測的數(shù)學(xué)模型

3．5 本章結(jié)論

第4章 水平定向鉆回拖載荷預(yù)測初始參數(shù)研究

4．1 導(dǎo)向孔扁率

4．2 泥漿流變參數(shù)

4．3 管土間摩擦系數(shù)

4．4 本章結(jié)論

第5章 水平定向鉆回拖載荷預(yù)測軟件與工程實(shí)例分析

5．1 軟件簡介

5．2 軟件的基本功能模塊

5．3 工程實(shí)例分析

5．4 本章結(jié)論

第6章 木楔效應(yīng)的數(shù)值模擬研究

6．1 木楔效應(yīng)的有限元分析

6．2 工藝參數(shù)對木楔效應(yīng)的影響規(guī)律

6．3 模擬結(jié)果與平面應(yīng)變分析的對比

6．4 本章結(jié)論

第7章 水平定向鉆回拖載荷動態(tài)特性研究

7．1 工程實(shí)例概況

7．2 回拖載荷特征參數(shù)影響規(guī)律分析

7．3 回拖載荷特征參數(shù)敏感性分析

7．4 回拖阻力各項(xiàng)分力貢獻(xiàn)權(quán)重分析

7．5 本章結(jié)論

第8章 水平定向鉆減阻工藝研究

8．1 穿越地層的優(yōu)選

8．2 穿越方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)

8．3 導(dǎo)向孔鉆進(jìn)階段的糾偏工藝

8．4 回拖階段管道的發(fā)送方法

8．5 泥漿工藝的應(yīng)用

8．6 本章結(jié)論

第9章 油氣管道水平定向鉆穿越工程案例

9．1 長距離粉細(xì)砂層水平定向鉆穿越工程

9．2 長距離巖石層水平定向鉆穿越工程

9．3 水網(wǎng)地段水平定向鉆穿越泥漿固化技術(shù)

9．4 本章結(jié)論

結(jié)論2100433B

《油氣管道水平定向鉆回拖載荷預(yù)測技術(shù)研究》共9章：第1章介紹水平定向鉆技術(shù)發(fā)展簡史與水平定向鉆回拖管道力學(xué)特性研究現(xiàn)狀；第2章詳細(xì)總結(jié)水平定向鉆技術(shù)涉及的穿越方案設(shè)計(jì)原則、設(shè)備組成、施工工序以及工藝難點(diǎn)；第3章按照解析思路建立一種新的回拖載荷預(yù)測模型；第4章提出回拖載荷預(yù)測所需三項(xiàng)初始參數(shù)的確定方法，降低初始參數(shù)取值過程中的經(jīng)驗(yàn)成分以提高預(yù)測模型的普適性；第5章基于所建立的回拖載荷預(yù)測模型編制應(yīng)用軟件，并基于兩項(xiàng)水平定向鉆穿越工程案例進(jìn)行驗(yàn)證分析；第6章采用有限元分析方法研究木楔效應(yīng)現(xiàn)象，并考察管道幾何尺寸、管材彈性模量、土壤物性參數(shù)、外載荷、擴(kuò)徑比、導(dǎo)向孔扁率等因素對木楔效應(yīng)系數(shù)的影響規(guī)律；第7章通過特征參數(shù)影響規(guī)律分析、特征參數(shù)敏感性分析、各分項(xiàng)阻力對回拖載荷的貢獻(xiàn)權(quán)重分析研究回拖載荷的動態(tài)變化規(guī)律；第8章在穿越工程選址、穿越方案設(shè)計(jì)、糾偏工藝、管道發(fā)送等環(huán)節(jié)提出減阻技術(shù)；第9章基于穿越工程案例總結(jié)長距離粉細(xì)砂層、巖石層及水網(wǎng)地區(qū)三種地質(zhì)條件下的水平定向鉆技術(shù)應(yīng)用。