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摘要：在天然气的施工过程中最常用的施工技术就是定向钻技术。而水平定向钻作为一种新型的天然气管道施工技术，以其定位准、钻孔速度快、产生噪声小、占地面积小、对交通影响小等特点得到广泛应用。同时，随着地下环境越来越复杂，对定向钻技术的要求相应的也越来越高，定向钻也在实施过程中根据遇到的实际问题不断进行优化。本文主要介绍天然气管道穿越施工中定向钻技术的应用并提出几点优化方案。
关键词：天然气管道；定向钻技术；应用；优化
随着我国经济社会的不断发展，地面上构筑物越来越多的同时地下燃气、水、电、讯等管网也迎来蓬勃发展。因各种地下管网纵横交错，给后续管道的安装带来诸多不便。常规的地下管道安装技术一般采用开挖方式进行，但这种施工方式很容易造成其他管道的损伤，而且会对地面的交通和卫生环境产生影响，对人们的日常生活造成很大的不便。为克服开挖技术带来的不便，一种新型施工技术——非开挖技术应运而生。这种技术最大的特点就是对地面的影响非常小，并同时具备地下管道铺设、修复等开挖技术具备的一切功能。目前这种技术广泛被应用在穿越铁路、公路或者闹市区、古建筑区等一些不适宜地面施工的地方。而在非开挖技术中，水平定向钻技术尤为重要。定向钻技术具有定位准、钻孔速度快、产生噪声小、占地面积小、对交通影响小等特点。本文着重介绍一下在天然气管道穿越过程中定向钻技术的应用。
一、水平定向钻技术的施工原理
对于某些不方便在地面进行挖掘的地方，例如河流、古建筑区等地，水平定向钻技术的优势是十分明显的。这种技术的主要特点是可以根据预先设置好的线路来进行管道的铺设，利用钻动力带动钻头前进，绕过地下障碍物，直接到达目的地。先用定向钻打导向孔，导向孔完成后采用反向拉孔的方式扩大孔道。最后把管道回拖至孔洞即可。这种技术最关键的步骤就是跟着导向轨道进行导向钻进。钻头中设有信号发射器，信号发射器能够显示钻头的位置和深度，地面上的操作人员根据接收到的信号控制行进的方向和路线。在行进过程中可根据不同的地层特点，调整泥浆的配比。
二、天然气管道穿越水平定向钻工艺
定向钻的施工过程一般分为两个步骤：一是按照设计曲线尽可能精确的钻一个导向孔；二是将导向孔进行扩孔，并将管道沿扩大后的导向孔回拖到导向孔中，完成管线穿越。具体的实施方法及顺序为：现场勘察、开挖工井、设计导轨路线、制造导向孔、扩孔、清孔、铺设管道。
2.1导向孔的施工
导向孔的施工可以说是整个施工过程中的关键所在。在导向孔开始施工之前要认真分析研究设计的路线，确定合适的出入土点及角度。在施工的时候要注意返浆情况，及时做好记录。根据记录的数据分析判断扩孔的大小以及是否存在回填土。如果存在，要对施工方案进行及时的改进。导向孔实际曲线与设计曲线偏差不得大于1%。
2.2各级预扩孔
在导向孔完成之后，不要着急实施扩孔，应该在操作人员和技术工作人员反复核对过施工记录与原始设计的要求是否符合之后再进行扩孔。扩孔其实很简单，就是把导向钻头换成反扩钻头和分动器进行操作。同时要根据不同的地质条件，选择不同的反扩孔钻头以及泥浆配方。一般来说都可以使用清水和刮刀钻头扩孔。但是如果扩孔的地方含沙量高的话，则需要选用优质泥浆。扩孔孔径一般为回拖管线直径的1.3~1.5倍。
2.3清孔
在扩孔实施完成后，要进行清孔。清孔一般是用清孔器来进行的，在清孔的时候要注意泥浆的比重，并且保证泥浆的质量。在清孔过程中，操作人员也应该注意记录仪表参数。最后由记录的数据来判断清孔工作是否完成、效果如何。清孔效果达到规范及设计图纸要求时才可进行下一步工作。
2.4铺设管道
清孔工作完成后即可准备铺设天然气管道。铺设的管道须经过组对、焊接及无损检测、防腐补口、清管、试压及干燥等工序，管道回拖前还应按规范要求对防腐层及补口补伤部位进行电火花检漏，确认合格后将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始将管线回拖至入土点止。回拖时要格外注意钻机运行速度，谨防速度过快造成管道损伤；若发现扭矩、拉力过大甚至出现卡钻现象，严禁强行回拖，应分析可能的问题原因，采取必要的措施或将管道逐步从入土点反退，待对机具和孔洞进行有效处理后方可继续回拖。扩好的孔中充满了泥浆，管道在孔中处于悬浮状态，管道四周都充满着泥浆不与洞壁直接接触，这样既能减小回旋时的摩擦力，也是变相的对于管道防腐层的保护。
三、天然气管道铺设定向钻遇到的问题
1、钢管防腐层经常被破坏。由于定向钻技术采用的是回拖进行管道铺设，而回拖的过程中无法对地下环境做出准确判断，岩石、钢筋、陶瓷碎片等地下尖锐物极易划伤防腐层，防腐层破损后将大大缩减钢质管道的使用寿命，同时给管道安全运行带来巨大隐患。
2、管道的焊接口处经常出现问题。管道焊口一般采用热收缩套防腐，但太阳直接照射会使热收缩套不断软化，而软化会引起管道堆积起皱磨损，尤其是在管道的入洞口和拐弯的位置容易发生，因为这两个弯曲的地方受到的摩擦力最大。
四、天然气管道铺设定向钻的优化措施
1、保护管道的防腐层。一是在铺设管道的过程中可以通过对热缩套的位置淋水或者是选择在夜晚进行铺设来应对太阳照射引起的热缩套软化问题，同时应在每个补口前段采用冷缠带进行缠绕，以消除倒刺；二是有条件情况下可对整段补口补伤合格后的防腐管再采用改性无溶剂液态环氧玻璃钢涂层进行防护（2布5油结构），为确保粘结的可靠性，玻璃钢防护前应将管道防腐层（一般为3PE结构）拉毛。
2、减少铺设过程管道受到的摩擦力。一是在距离进洞口十米左右的地方敷设一排滚轮，将管道吊装至滚轮上再回拖入洞，减少管道在铺设过程受到的摩擦力，保护管道防腐层；二是回拖过程中应确保泥浆连续供给，可对管道外壁起到润滑作用，降低摩擦力。回拖管线应及时、连续进行，原则上应采取一次性整段回拖，并清除管道发送道内的硬物、树根等，尽量减少回拖力。
五结语
总而言之，随着天然气“十三五”发展战略规划落地，我国天然气管道将再次迎来一次历史性发展机遇。定向钻作为天然气管道穿越施工的一种重要方式，综合其技术性、经济性及可靠性，今后在管道穿越施工中应用必定会越来越普遍。同时，通过在实践中不断进行优化改进，定向钻技术也将变得愈发成熟可靠。
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