一种非开挖管道施工中卡管事故的处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，利用钻机钻杆将一把切刀送入被卡死的管道内，当切刀到达拖管头附近位置后，通过旋转切刀，将此根被卡的管道切断，使之与拖管头分离；如此反复多次，直至所有被卡的管道均被切断；分别从出钻端和入钻端将被卡的管道和钻杆从钻孔内拉出，完成卡管事故处理。在非开挖水平定向钻进敷管施工中，当出现卡管事故，导致钻杆、回扩钻头和管道全部被埋于地下时，可以对事故进行安全、快速、高效、低成本的处理，避免了工程报废重做，缩短了施工周期，降低了施工成本，挽回了巨大的经济和声誉损失，从而大大地促进了非开挖水平定向钻进施工技术的发展和完善，拓宽了其应用范围，具有现实意义。
【专利说明】一种非开挖管道施工中卡管事故的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程施工技术研究领域中的一种施工方法，特别是涉及一种非开挖水平定向钻进敷管施工中卡管事故的处理方法。
【背景技术】
[0002]由于广东地区地质条件复杂多变，第四系地层含砂量较大，密实度较差，在进行非开挖水平定向钻进敷管施工时，钻孔孔壁的稳定性是十分关键的。一个低质量的钻孔将导致拖管时回拖阻力增大；而在砂(砾)层施工时，也常常出现钻孔孔壁坍孔和掉砾，致使拖管时管道被卡死或抱死，回拖阻力异常增大，并超出设备的回拖能力，工程面临失败。此种情况俗称为“卡管”或“抱管”事故。而一旦事故处理不成功，孔内的钻杆、回扩钻头和已经拖入孔内的管道将全部被埋于地下，钻孔将报废，工程失败。
[0003]此时，除了工期延误和施工单位声誉受损外，经济损失往往也是十分巨大的。如某工程中，4孔Φ18(Μ)ΡΕ电力套管穿越一条200余米宽的河流，使用美国进口的水平定向钻机施工，钻孔穿越长度为460米。当拖管至210米时，在砂层中出现卡管事故，250米的钻杆和4X210米的管道被埋于地下，加上导向孔、扩孔等钻孔施工成本，以及工程报废后重做的费用，直接损失高达150万元以上。
[0004]因此，寻找一种施工安全、技术可行、高效快速和造价低廉的卡管事故的处理方法，具有巨大的经济效益、社会效益和紧迫的现实意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的，在于提供非开挖水平定向钻进敷管施工中卡管事故的处理方法。
[0006]本发明解决其技术问题的解决方案是:一种非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，利用钻机钻杆将一把切刀送入被卡死的管道内，当切刀到达拖管头附近位置后，通过旋转切刀，将此根被卡的管道切断，使之与拖管头分离；如此反复多次，直至多管孔工程中所有被卡的管道均被切断；然后分别从出钻端和入钻端将被卡的管道和钻杆从钻孔内拉出，完成卡管事故处理。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，其包括以下步骤，
O当发生卡管事故后，先将钻机与钻杆分离，并将钻机从入钻端移至出钻端；
2)在钻杆的前端安装一把切刀；
3)选定一条拟切断的被卡管道，利用钻机将钻杆送入该管道内；
4)当切刀到达拖管头附近时，旋转钻杆和切刀，将该条管道切断，使之与拖管头和钻杆分离；
5)将钻杆和切刀从该管道内退出；
6)重复步骤2)至步骤5)，直至所有被卡管道均被切断；
7)利用钻机动力，将所有被切断的管道依次从钻孔中拉出；
8)将钻机移回入钻端，将所有钻杆连同回扩钻头、拖管头从钻孔中拉出； 9 )清理钻孔，在原钻孔内重新进行拖管施工，事故处理完毕。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2)中，所述的切刀为偏心刀，其形状为“I ”形或“〈”形。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2)中，所述的切刀外径一般小于管道内径15-20晕米。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2)中，所述的切刀为钢质，并根据需要，刀刃上可以镶焊硬质合金。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤4)中，所述管道的切断点距离拖管头一般为0.5-1.0米。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，在步骤7)中，每次从钻孔内拉出的管道数一般为1-2孔。
[0013]本发明的有益效果是:在非开挖水平定向钻进敷管施工中，当出现卡管事故，可能导致钻杆、回扩钻头和管道全部被埋于地下，钻孔报废，工程面临巨大经济损失时，可以对事故进行安全、快速、高效、低成本的处理，避免了工程报废重做，缩短了施工周期，降低了施工成本，挽回了巨大的经济和声誉损失，从而大大地促进了非开挖水平定向钻进施工技术的发展和完善，拓宽了其应用范围，具有现实意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图及实例对本发明作进一步的说明。
[0015]图1是本发明中出现卡管事故时的示意图，将钻机与钻杆分离；
图2是本发明中利用切刀切断管道后的示意图；
图3是本发明中将被切断的管道依次从钻孔中拉出后的示意图；
图4是本发明中将钻杆连同回扩钻头、拖管头从钻孔中拉出后的示意图，清理钻孔后，在原钻孔内可以重新进行拖管施工，事故处理完毕；
图5是本发明中钻杆不旋转时、切刀连同钻杆进入管内的示意图；
图6是本发明中钻杆旋转时、切刀切割管道内壁的示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图，详细说明本发明的应用。
[0017]参照图1?图6，本发明的技术方案是，利用钻机I的钻杆2将一把切刀6送入被卡死的管道5内，当切刀6到达拖管头4附近位置后，通过旋转切刀6，将此根被卡的管道5切断，使之与拖管头4分离；如此反复多次，直至所有被卡的管道5均被切断；然后分别从出钻端9和入钻端8将被卡的管道5和钻杆从钻孔7内拉出，完成卡管事故处理。
[0018]本发明的基本原理是:通过切断管道5，降低地层摩阻力。当出现卡管事故后，由于钻孔7内地层的回拖阻力超出了钻机I的最大回拖力，致使钻机I无法继续拖管。而将管道5切断后，回拖阻力则一分为二:钻杆2、回扩钻头3和拖管头4部分，可以在回扩钻头3的扩孔作用下，一边扩孔一边从入钻端8拉出。而被卡的管道5，则从出钻端9反向拉出。由于是每条管分散依次拉出，地层的摩阻力也不大，均在钻机I能力范围内。
[0019]本发明适应于采用高密度聚乙烯管材(HDPE)或钢管的单管孔或多管孔的水平定向钻进敷管工程项目。
[0020]进一步作为优选的实施方式，包括以下步骤:
O当发生卡管事故后，先将钻机I与钻杆2分离，并将钻机I从入钻端8移至出钻端
9 ；
2)在钻杆2的前端安装一把切刀6；
3)选定一条拟切断的被卡管道5，利用钻机I将钻杆2送入该管道5内；
4)当切刀6到达拖管头4附近时，旋转钻杆2和切刀6，将该条管道5切断，使之与拖管头3和钻杆2分离；
5)将钻杆2和切刀6从该管道5内退出；
6)重复步骤2)至步骤5)，直至所有被卡管道5均被切断；
7)利用钻机I动力，将所有被切断的管道5依次从钻孔7中拉出；
8)将钻机I移回入钻端8，将所有钻杆2连同回扩钻头3、拖管头4从钻孔7中拉出；
9)清理钻孔7，在原钻孔内重新进行拖管施工，事故处理完毕。
[0021]进一步作为优选的实施方式，在步骤2)中，所述的切刀6为偏心刀。其偏心切割原理是(见图5、图6):当钻杆2不旋转时，由于切刀6外径小于管道5内径，切刀6可以在管道5内顺利进退(此时钻杆2并不处于管道轴心位置);当钻杆2旋转时，切刀6在离心力的作用下，以钻杆2为轴线，进行旋转运动，旋转半径为切刀高度，刀刃的运动轨迹理论上为两倍旋转半径，大于管道内径。因此，刀刃旋转时将紧贴在管道5内侧壁，在接触压力作用下对管道5内壁进行切割。转速越快，刀的离心力越大，刀刃接触压力也越大，切割越快。
[0022]进一步作为优选的实施方式，在步骤2)中，所述的切刀6的形状为“η ”形或“〈”形。为防止切刀前进时变形，切刀6与钻杆2轴线的夹角一般不小于90度。
[0023]进一步作为优选的实施方式，在步骤2)中，所述的切刀6外径一般小于管道5内径15-20毫米，以便于切刀6在管内5顺利进退。
[0024]进一步作为优选的实施方式，在步骤2)中，所述的切刀6为钢质，并根据需要，刀刃上可以镶焊硬质合金。当待切的管道5为聚乙烯管道时，采用钢质切刀即可；当待切的管道5为钢管时，钢质刀刃须镶焊硬质合金，以确保切刀具有良好的工作性能。
[0025]进一步作为优选的实施方式，在步骤4)中，所述管道5的切断点距离拖管头4 一般为0.5-1.0米。切断点应尽可能靠近拖管头4，以缩短其后的残留管道长度，尽量降低回拖阻力。
[0026]进一步作为优选的实施方式，在步骤7)中，每次从钻孔7内拉出的管道数一般为1-2孔。一般情况下为安全起见，每次宜拉出I孔管，在管道长度较短、回拖阻力较小时，可以考虑拉2管孔。
[0027]以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【权利要求】
1.一种非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，其特征在于:利用钻机钻杆将一把切刀送入被卡死的管道内，当切刀到达拖管头附近位置后，通过旋转切刀，将此根被卡的管道切断，使之与拖管头分离；如此反复多次，直至多管孔工程中所有被卡的管道均被切断；然后分别从出钻端和入钻端将被卡的管道和钻杆从钻孔内拉出，完成卡管事故处理。
2.根据权利要求1所述的非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，其特征在于:其包括以下步骤， O当发生卡管事故后，先将钻机与钻杆分离，并将钻机从入钻端移至出钻端； 2)在钻杆的前端安装一把切刀； 3)选定一条拟切断的被卡管道，利用钻机将钻杆送入该管道内； 4)当切刀到达拖管头附近时，旋转钻杆和切刀，将该条管道切断，使之与拖管头和钻杆分离； 5)将钻杆和切刀从该管道内退出； 6)重复步骤2)至步骤5)，直至所有被卡管道均被切断； 7)利用钻机动力，将所有被切断的管道依次从钻孔中拉出； 8)将钻机移回入钻端，将所有钻杆连同回扩钻头、拖管头从钻孔中拉出； 9 )清理钻孔，在原钻孔内重新进行拖管施工，事故处理完毕。
3.根据权利要求2所述的非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，其特征在于:在步骤2)中，所述的切刀为偏心刀，其形状为“η ”形或“〈”形。
4.根据权利要求2所述的非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，其特征在于:在步骤2)中，所述的切刀外径一般小于管道内径15-20毫米。
5.根据权利要求2所述的非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，其特征在于:在步骤2)中，所述的切刀为钢质，并根据需要，刀刃上可以镶焊硬质合金。
6.根据权利要求2所述的非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，其特征在于:在步骤4)中，所述管道的切断点距离拖管头一般为0.5-1.0米。
7.根据权利要求2所述的非开挖管道施工中卡管事故的处理方法，其特征在于:在步骤7)中，每次从钻孔内拉出的管道数一般为1-2孔。
【文档编号】F16L1/028GK103486331SQ201310415798
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】赵自亮, 成志辉, 苏剑良, 张海钊, 李慧莹, 邓迎芳, 刘功勋, 刘建斌, 赵炬辉, 刘炎 申请人:广州市恒盛建设工程有限公司