定向钻穿越回拖过程中防止保温层脱落及错台防护的方法与流程

本发明涉及一种定向钻穿越回拖过程中防止保温层脱落及错台防护的方法，属于定向钻技术领域。

背景技术：

重质液体化工原料输送管道工程中由于输送介质为重质液体化工原料，凝点在80摄氏度，为降低热损失防止凝管，管线全线实施防腐保温，防腐保温结构由内到外由防腐层-保温层-防护层组成，由于定向钻穿越段较多，故考虑定向钻穿越段也采用保温管穿越。但由于相当多的输送管道工程距离长，保温管定向钻穿越难度大，施工风险大，无可靠经验，长距离保温管道定向钻穿越与普通定向钻穿越相比主要是增加了保温层，从而增加了难度，体现在以下几个方面：

1)保温管补口处错台比普通管道大，回拖过程中易脱落，一旦脱落可导致地下水渗入聚氨酯保温层中，不仅保温效果得不到保证，反而增大了管道被腐蚀的风险；

2)管道回拖过程中，pe层(包覆在保温管道聚氨酯保温层的聚乙烯层)与钻孔的摩阻力和粘滞力通过聚氨酯保温层传递到钢制管道，聚氨酯保温层与pe层和钢制管道间的粘结强度以及其自身的抗剪切强度较低，容易发生聚氨酯保温层脱落，甚至堵塞钻孔，造成穿越失败。

目前对于长距离保温管道定向钻穿越技术设计单位技术方面尚未成熟，对于小管径、短距离的穿越有过实例，但其穿越设计基本依靠施工单位提供的施工方案进行设计，施工单位施工技术尚不规范，也未能有详细的技术措施和技术方案，屡次出现失败案例，即使成功的案例也很多穿越发生保温层破坏事故。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种定向钻穿越回拖过程中防止保温层脱落及错台防护的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种定向钻穿越回拖过程中防止保温层脱落及错台防护的方法，包括以下步骤：

步骤1，对定向钻穿越保温管道回拖过程中的保温层进行剪切力和剥离力受力分析，确定对保温层和pe层的材料指标要求；其中所述保温层包裹在所述保温管道的外侧，所述pe层包覆在所述保温层的外侧；

步骤2，所述定向钻穿越保温管道的管端连接双层回拖头装置；

步骤3，将内表面预埋有加热丝的热熔套袖包覆在保温管道保温层错台处，其中热熔套袖和保温层外侧pe层的搭接宽度不小于150mm；

步骤4，用火焰加热所述热熔套袖，并在所述热熔套袖的外侧施加压力使所述热熔套袖和pe层熔为一体，完成热熔套袖的连接；

步骤5，将辐射交联聚乙烯热收缩带包覆在所述热熔套袖的外侧进行密封；

步骤6，使用开孔器在热熔套袖一端开一个注料孔，另一端开一个排气孔，通过注料孔注入保温发泡剂，注料完毕后将所述注料孔和排气孔封死，完成定向钻穿越回拖过程中的错台防护。

进一步的，在步骤1中，确定保温层和pe层的材料指标要求后，还包括对回拖过程中的受力进行控制，通过在回拖管道中增加配重措施进行负浮力控制，减少管道的浮力，以减小保温层受力。

进一步的，步骤2中，所述双层回拖头装置包括拉头、钢套管和加固钢筋，在所述定向钻穿越保温管道的管端，主管道伸出保温层直接与所述拉头连接，所述钢套管套在所述保温管道管端的外侧，且所述钢套管一端与位于保温层外侧的pe层进行热收缩套防水密封处理，所述钢套管另一端与所述伸出保温层的主管道进行热收缩套防水密封处理，所述钢套管与所述主管道的连接处还设有若干个加固钢筋。

进一步的，所述若干个加固钢筋沿所述主管道一周均匀设置，且每个加固钢筋的一端均与钢套管的端部连接，另一端连接在所述主管道上。

进一步的，步骤3中，所述热熔套袖为聚乙烯套管，且与包覆在保温层外侧的pe层具有相同的材质和密度。

进一步的，步骤3中，所述热熔套袖端部的错台搭接处进行坡口处理，且坡角不大于30度。

进一步的，步骤5中完成密封后，在辐射交联聚乙烯热收缩带的外侧还包覆有环氧玻璃钢。

本发明的有益效果为：

1)实现长距离保温管道定向钻穿越的可能性；降低保温层了被破坏的风险，提高了保温管道定向钻穿越成功的概率。

2)保温管道的回拖方案，采用双层回拖头装置方案，回拖头采用热收缩套防水密封处理；双层回拖头避免了保温层断面受力脱落，又可充分利用钢套管的强度承担回拖力。

3)保温层错台处理方案，采用采用热熔套袖补口，加宽套袖和pe层的搭接宽度不小于150mm，外加改性环氧玻璃钢进行补口保护，加强补口薄弱区域。

4)通过试回拖检验，保证施工质量，控制成孔曲线，保证孔壁圆滑性。

附图说明

图1为双层回拖头装置的剖面图；

图2为双层回拖头装置的立体图；

图3为热熔套袖连接示意图；

图4为热熔套袖与主管道及保温层、pe层的分解结构示意图；

其中，1-主管道，2-保温层，3-pe层，4-钢套管，5-拉头，6-热收缩套，7-加固钢筋，8-热熔套袖，9-排气孔，10-注料孔，11-主管道及保温层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种定向钻穿越回拖过程中防止保温层脱落及错台防护的方法，包括以下步骤：

步骤1，对定向钻穿越保温管道回拖过程中的保温层进行剪切力和剥离力受力分析，确定对保温层和pe层的材料指标要求；其中所述保温层包裹在所述保温管道的外侧，所述pe层包覆在所述保温层的外侧。确定保温层和pe层的材料指标要求后，若所使用材料无法满足要求，则对回拖过程中的受力进行控制，通过在回拖管道中增加配重措施，如在管道中增加充水的pe管，减少管道的浮力，以减小保温层受力以满足性能要求，从而保证保温层在回拖过程中不出现“脱裤子”现象造成穿越失败。对保温层和pe层的材料指标要求如下表：

表1聚氨酯保温层材料性能指标

表2pe外防护层材料性能指标

步骤2，所述定向钻穿越保温管道的管端连接双层回拖头装置。如图1-2所示，所述双层回拖头装置包括拉头5、钢套管4和加固钢筋7，在所述定向钻穿越保温管道的管端，主管道1伸出保温层2直接与所述拉头5连接，所述钢套管4套在所述保温管道管端的外侧，且所述钢套管4一端与位于保温层2外侧的pe层3进行热收缩套6防水密封处理，所述钢套管4另一端与所述伸出保温层2的主管道1进行热收缩套6防水密封处理。为加固钢套管的连接，所述钢套管4与所述主管道1的连接处还设有若干个加固钢筋。其中，所述若干个加固钢筋7沿所述主管道1一周均匀设置，且每个加固钢筋7的一端均与钢套管4的端部连接，另一端连接在所述主管道1上。双层回拖头避免了保温层断面受力脱落，又可充分利用钢套管的强度承担回拖力。

步骤3，将内表面预埋有加热丝的热熔套袖包覆在保温管道保温层错台处，其中热熔套袖和保温层外侧pe层的搭接宽度不小于150mm。其中，所述热熔套袖8为聚乙烯套管，且与包覆在保温层外侧的pe层3具有相同的材质和密度。所述热熔套袖的主要性能指标如下：

表3热熔套袖主要性能指标

步骤4，用火焰加热所述热熔套袖，并在所述热熔套袖的外侧施加压力使所述热熔套袖和pe层熔为一体，完成热熔套袖的连接。如图4所示，所述热熔套袖8端部的错台搭接处进行坡口处理，且坡角不大于30度。

步骤5，将辐射交联聚乙烯热收缩带包覆在所述热熔套袖的外侧进行密封，完成密封后在辐射交联聚乙烯热收缩带的外侧再包覆环氧玻璃钢以进行补口保护，加强补口薄弱区域。

步骤6，如图3所示，使用开孔器在热熔套袖一端开一个注料孔10，另一端开一个排气孔9，按补口需保温发泡空间计算保温发泡剂用量，设定发泡剂程序，开动机器通过注料孔注入保温发泡剂，注料完毕后迅速用密封堵把注料孔封死，然后观察排气孔直至泡沫溢出，清除溢出泡沫并用密封胶封死排气孔。如排气孔没有泡沫溢出，说明保温材料没有填充完全，重新打开注料孔，根据空间重新注满，并将注料孔和排气孔均封死。

检查热熔套袖表面是否完整清洁，从而完成定向钻穿越回拖过程中的错台防护。

本实施例针对保温管道的定向钻穿越的难点，对大量施工单位和保温管道生产厂家进行了调研，同时对回拖过程中的受力性能进行了分析，提出了从材料选取、施工技术措施、应力分析等一套系统的专门用于长输保温管道定向钻穿越的设计方案。

定向钻穿越工程中，在完成防止回拖过程中保温层脱落及错台防护后，要求进行试回拖检验，主要是对定向钻扩孔后形成的孔洞成孔效果、圆滑性进行检验，从而防止正式回拖过程中的堵塞孔洞情况，从而保证穿越的成功。如果检查效果不好，则进行洗孔作业，直至孔洞完好。

烟台港西港区至淄博重质液体化工原料输送管道工程管道设计输送m100和m180重质化工原料，设计输量为1500×10⁴t/a。管线穿越大中型河流50条，采用定向钻穿越，穿越保温管道外直径最大达864mm，最长穿越距离达1200m。本发明应用在烟台港西港区至淄博重质液体化工原料输送管道工程的一条干线和五条支线上，为业主单位节约成本175.19万元，产生经济效应150万元，共计325.19万元。

具体的，本发明所达到的技术指标如下：

1)定向钻穿越保温管道补口被改性环氧玻璃钢完好保护，定向钻回拖完成后补口完好率为100％；

2)在地层条件适宜的条件下，保证直径不大于1016mm(含保温层)，长度不超过1200m的保温管道定向钻穿越成功率100％；

3)回拖完成后馈电检测试验防腐层，防腐层绝缘电阻r不小于10000ω·m²。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。