一种卵石地层管线敷设方法与流程

本发明涉及用于在卵石地层进行燃气、石油、电力、通信、自来水等各种管线的敷设的卵石地层管线敷设方法。

背景技术：

随着管道穿越施工技术的日益成熟，施工经验的不断累积，穿越施工地层从仅适用于粘土﹑亚粘土﹑粉砂土﹑回填土，逐步发展到砂层、流沙层、岩石层。然而对于卵石地层很多施工单位都无法有效克服，经常出现穿越事故，最终放弃施工，承担不必要的经济损失。

针对卵石具有孔隙大、透水性强、压缩性低、抗剪强度大等特点；钻进时钻头受力不均匀、整机振动剧烈、钻杆扭矩变化幅度较大，并存在卡钻、漏浆、塌孔等重大风险。目前卵石处理的方法常见的有采用夯管锤在卵石侧夯入直径φ1016的钢套管进行卵石隔离，该方法费用较高；还有采用大开挖方式对卵石开挖置换，该法在地下水位较高时难度较大。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决在卵石地层进行非开挖施工时不成孔等问题，提供一种卵石地层管线敷设方法，利用水平定向钻机及其配套设备进行卵石固化。

本发明的卵石地层管线敷设方法包括：

(a)在打算敷设的穿越卵石地层的管线轴线的上下左右侧，使用控向仪器分别钻进一个注浆孔，钻杆钻穿到卵石层的最远端处，停止钻进，将配好的水泥浆用泥浆泵注入注浆孔内，泥浆泵压力达到3mpa以上(例如3-5mpa)，同时(例如以0.5-1.5米/分钟，优选0.8-1.2米/分钟，更优选约1米每分钟的速度)缓慢回抽钻杆，使孔内有充足的水泥浆，直至卵石层的最近端处；

(b)静置一段时间使得使卵石固化为一体后，在打算敷设穿越卵石地层的管线的位置钻孔以敷设管线。

其中，水平定向钻机包括柴油机、液压泵、液压马达、设备控制系统及机械系统。

进一步地，在管线轴线的上下左右侧钻进的孔距离敷设管线的主孔的位置为1.5-12米，优选2-10米。优选，在管线轴线的至少上下侧或左右侧钻进的孔距离敷设管线的主孔的位置为1.5-3米，剩余两侧钻进的孔距离敷设管线的主孔的位置1.5-12米，优选2-10米。

进一步地，水泥浆一般配置是将水泥和水按照1:0.8～1.2，优选1:0.9-1.1，更优选约1:1的重量比例搅拌均匀而获得，为了缩短水泥在地下的凝固时间，需要添加水泥速凝剂，例如可以从市场上买到的硫铝酸盐水泥速凝剂，一般配比为水泥、水和速凝剂按照1:0.8～1.2:0.03～0.007，优选1:0.9-1.1:0.04～0.006，更优选约1:1:0.05的重量比例搅拌均匀。

进一步地，控向仪器使用gd700无线导向仪器。

进一步地，步骤(b)中，静置3-7天，优选4-6天。

本发明解决了定向钻机在卵石地层中钻进时钻头受力不均匀、扭矩变化幅度大，角度不易控制等特点，并解决了卡钻、漏浆、塌孔等重大风险，确保管道在该地层敷设成功。

附图说明

图1是本发明的卵石地层管线敷设方法的一个实施方式。

图2是本发明的卵石地层管线敷设方法的另一实施方式。

其中，1、2、3、4分别为注浆孔1、注浆孔2、注浆孔3、注浆孔4，10为主孔，图1中的外围圆圈表示固化范围。

具体实施方式

以下详细描述本发明的实施方式。

本发明提供一种卵石地层管线敷设方法，该方法包括：

(a)在打算敷设的穿越卵石地层的管线轴线的上下左右侧，使用控向仪器分别钻进一个注浆孔，钻杆钻穿到卵石层的最远端处，停止钻进，将配好的水泥浆用泥浆泵注入注浆孔内，泥浆泵压力达到3mp以上(例如3-5mpa)，同时(例如以0.5-1.5米/分钟，优选约1米每分钟的速度)缓慢回抽钻杆，使孔内有充足的水泥浆，直至卵石层的最近端处；

(b)静置一段时间使得使卵石固化为一体后，在打算敷设穿越卵石地层的管线的位置钻孔以敷设管线。

实施例1

如图1所示，在打算敷设的穿越卵石地层的管线轴线的上下左右侧，距离打算敷设管线的主孔2m处，使用控向仪器分别钻进一个注浆孔，钻杆钻穿到卵石层的最远端处，停止钻进，将配好的水泥浆(水泥：水质量比1:1)用泥浆泵注入注浆孔内，泥浆泵压力达到4mpa，同时以约1米每分钟的速度缓慢回抽钻杆，使孔内有充足的水泥浆，直至卵石层的最近端处。注浆完成后及时清理泥浆罐、泥浆泵及连接组件的水泥浆，防止水泥固结，造成设备损坏或管路堵塞。

静置6天左右时间使卵石凝固成圆柱，成为整体。然后导向孔在固结圆柱体内通过，克服了卵石塌孔现象发生，为管道的顺利回拖奠定基础。

实施例2

第一步：测量放线

如图2所示，在地面上用全站仪进行穿越轴线测量并每隔50米埋桩，在卵石区域桩的布设加密为10米一个；在轴线两侧各2米位置处进行轴线平行线的放线并做好标识；根据钻机的入土角度计算轴线前后的入土位置，大约在距离主管入土点前后10米左右。

第二步：注浆施工

首先在注浆孔1位置处摆放钻机及其附属设备，调试完成后，进行导向施工，钻杆钻穿卵石层15米位置，停止钻进，在泥浆罐进行水泥砂浆配置，水泥、水和硫铝酸盐水泥速凝剂按照1:1:0.05的重量比例搅拌均匀，将配好的水泥浆用泥浆泵注入导向孔内，泥浆泵压力达到3mp以上，同时以1米每分钟的速度缓慢回抽钻杆，使孔内有充足的水泥浆。依次类推，移动钻机完成其余三个注浆孔2、3、4的注浆施工；注浆完成后及时清理泥浆罐、泥浆泵及连接组件的水泥浆，防止水泥固结，造成设备损坏或管路堵塞。

静置5天左右时间使卵石凝固成圆柱，成为整体。然后导向孔在固结圆柱体内通过，克服了卵石塌孔现象发生，为管道的顺利回拖奠定基础。

对比例1

在与实施例1相邻区域的类似卵石地层中与实施例1类似地进行，只是以约2米每分钟的速度回抽钻杆，结果，主孔钻孔时存在卡钻、漏浆以及一定程度塌孔问题，说明卵石地层没有充分固结。

对比例2

在与实施例2相邻区域的类似卵石地层中与实施例2类似地进行，只是使用的水泥、水和水泥速凝剂重量比＝1:0.7:0.08，结果，主孔钻孔存在一定程度塌孔，说明卵石地层没有充分固结。

以上对本发明所提供的一种卵石地层管线敷设方法进行了详细的介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，凡依本发明设计思想所做的任何改变都在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种卵石地层管线敷设方法，该方法包括：(A)在打算敷设的穿越卵石地层的管线轴线的上下左右侧，使用控向仪器分别钻进一个注浆孔，钻杆钻穿到卵石层的最远端处，停止钻进，将配好的水泥浆用泥浆泵注入注浆孔内，泥浆泵压力达到3MPa以上，同时缓慢回抽钻杆，使孔内有充足的水泥浆，直至卵石层的最近端处；(B)静置一段时间使得使卵石固化为一体后，在打算敷设穿越卵石地层的管线的位置钻孔以敷设管线。该方法解决了定向钻机在卵石地层中钻进时钻头受力不均匀、扭矩变化幅度大，角度不易控制等特点，并解决了卡钻、漏浆、塌孔等重大风险，确保管道在该地层敷设成功。

技术研发人员：王振波;张明;门继军;陈波;王秀峰;韩博
受保护的技术使用者：新地能源工程技术有限公司
技术研发日：2017.08.15
技术公布日：2018.01.16