韓憲明

摘要：本文介紹了水平定向鉆施工的基本原理方法，特別結(jié)合我國近幾年的油氣長輸管線建設(shè)中的通信光纜敷設(shè)，提出采用水平定向鉆敷設(shè)油氣管道通信光纜的關(guān)鍵技術(shù)問題及應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：水平定向鉆 油氣長輸管道 通信光纜敷設(shè) 應(yīng)用與實(shí)踐

1 水平定向鉆技術(shù)的基本工藝方法

水平定向鉆技術(shù)上世紀(jì)八十年代由國外通過技術(shù)引進(jìn)進(jìn)入國內(nèi)，其應(yīng)用領(lǐng)域主要包括通信管道、油氣管道、市政供排水、電力管道等穿越工程。其施工工藝主要分為三個(gè)階段：先導(dǎo)孔的鉆進(jìn)、擴(kuò)孔和管道回拖。導(dǎo)向孔的鉆進(jìn)應(yīng)根據(jù)穿越的地質(zhì)情況，選擇合適的鉆頭和導(dǎo)向板或地下泥漿馬達(dá)，由入土點(diǎn)進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中通過監(jiān)測并控制鉆進(jìn)工具，使鉆孔按照預(yù)先設(shè)計(jì)的軌跡進(jìn)行延伸，并從另一端鉆出地表，完成整個(gè)導(dǎo)向孔的施工。擴(kuò)孔施工是定向鉆施工技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)之一，它直接關(guān)系到鋪設(shè)管道的成敗。在利用小口徑的導(dǎo)向鉆頭完成了先導(dǎo)孔的施工后，應(yīng)立即換上擴(kuò)孔鉆頭，對導(dǎo)向孔進(jìn)行擴(kuò)大施工，根據(jù)鉆孔的長度、直徑和設(shè)備能力選擇適應(yīng)于地層擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。管道回拖是定向鉆進(jìn)鋪設(shè)管道施工技術(shù)中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，如果條件合適最后一級(jí)擴(kuò)孔和管道鋪設(shè)可以同步進(jìn)行，這樣就避免了因鉆孔暴露時(shí)間過長而引起孔壁坍塌的危險(xiǎn)。需要注意的是在鉆孔坍塌、清孔不徹底、鉆孔嚴(yán)重彎曲、泥漿潤滑不理想的情況下，管道回拖是不能進(jìn)行的，否則會(huì)造成管材拉斷或變形，甚至造成人身危險(xiǎn)和拉管失敗。

2 油氣長輸管道通信光纜敷設(shè)的特點(diǎn)及作用

當(dāng)今我國已躍升為世界五大油氣生產(chǎn)國之一，隨著國家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，清潔能源的推廣，石油天然氣的使用量仍在增加。目前我國油氣長輸管線總長將近2萬公里。在油氣長輸管道建設(shè)體系當(dāng)中，通信光纜系統(tǒng)起著重要的保障功能，其主要功用是為油氣管道SCADA系統(tǒng)提供可靠地?cái)?shù)據(jù)傳輸通道；為油氣長輸管道生產(chǎn)調(diào)度提供可靠地通信通道；為油氣長輸管道例行巡檢、故障排除、搶險(xiǎn)救災(zāi)提供通信保障；為生產(chǎn)現(xiàn)場的自動(dòng)操作及工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)提供傳輸通道；同時(shí)也為油氣長輸管道行政管理實(shí)現(xiàn)沿線各個(gè)輸配站、調(diào)壓站、門站及各管理服務(wù)部門之間的信息溝通。一般情況采用與油氣管道同溝敷設(shè)一條多芯光纜的方法建設(shè)，光纜一般采用硅芯管保護(hù)，即同溝埋設(shè)硅芯管，每兩公里左右建接頭井一座，光纜一般采用壓縮空氣吹纜敷設(shè)。

3 水平定向鉆應(yīng)用與油氣管道通信光纜敷設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)問題及應(yīng)對措施

由于水平定向鉆應(yīng)用與油氣管道通信光纜施工中主要是在穿越部位，例如穿越河流、湖泊、鐵路、公路及其他障礙等無法用常規(guī)開挖或普通頂管通過的部位，這就需要有針對地解決一些技術(shù)問題：首先是敷設(shè)方式問題。一般來說有兩種方式，即同孔敷設(shè)和分別敷設(shè)。同孔敷設(shè)就是指光纜套管和油氣主管在同一空洞內(nèi)同時(shí)回拖鋪設(shè)。此種方式敷設(shè)施工工期短，施工成本低，但是受到擴(kuò)孔直徑及穿越距離的限制以及套管與主管可能有長距離后纏繞現(xiàn)象，這樣會(huì)增大回拖阻力甚至導(dǎo)致光纜套管在回拖中斷裂，所以要視穿越情況及相關(guān)設(shè)計(jì)施工規(guī)范要求具體選用。我公司曾在昆侖天然氣利用工程中成功采用同孔敷設(shè)的方法完成了多次穿越工程（見圖一）。分別敷設(shè)是指光纜套管和油氣主管分別打孔敷設(shè)，這樣可以減小主管回拖阻力，更加安全。要根據(jù)施工場地、施工成本以及綜合地質(zhì)條件來確定。其次是管材問題。也就是說用什么樣的光纜保護(hù)套管，一般來說小型穿越（小于400米）可以直接采用回拖普通硅芯管或加強(qiáng)型硅芯管；大型穿越（大于400米）要用114mm×6mm鋼管做保護(hù)套管，鋼管內(nèi)再放置硅芯管。再次是光纜的敷設(shè)問題。一般來說都是在硅管內(nèi)采用壓縮空氣吹纜的方式敷設(shè)。但是近幾年在油氣管道穿越施工中，穿越距離越來越長，有的已經(jīng)達(dá)到兩三千米，而水平定向鉆施工工藝一般都要求將管道一次性預(yù)制好，并且要把硅芯管和光纜都穿放好才可以回拖，以防止拖完管后光纜穿不進(jìn)去。普通吹纜無法滿足太長距離的光纜敷設(shè)，一般做法是在光纜鋼套管焊接過程中在套管內(nèi)預(yù)放一條鋼絲繩，硅芯管也放開在地面上可分段把光纜吹好后用鋼絲繩將其拉入鋼套管內(nèi)。最后，回拖阻力問題。不論是直接拖硅芯管還是拖鋼套管，由于管徑較小，其所能承受的會(huì)拉力都是有限的，特別是長距離穿越，能否有限降低回拖阻力將成為工程能否成功的關(guān)鍵所在。減小回拖阻力最有效的措施是保證成孔，應(yīng)根據(jù)穿越層的工程地質(zhì)條件選擇合理的成孔方法和鉆進(jìn)泥漿，匹配合適的鉆進(jìn)速度，或擠壓或懸浮保證孔洞形成。

4 結(jié)語

總之，隨著我國清潔能源的推廣，油氣長輸管道的不斷建設(shè)，水平定向鉆進(jìn)技術(shù)在長輸油氣管道通信光纜敷設(shè)施工中具有不可替代的作用。經(jīng)過二十多年的工程實(shí)踐總結(jié)，在一般地質(zhì)條件下我們不論是從施工工藝、敷設(shè)方式、材料選擇還是設(shè)備利用方面都取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，但是針對特殊地質(zhì)條件下的施工問題還需要我們不斷地探索和總結(jié)，我們相信水平定向鉆進(jìn)技術(shù)在長輸油氣管道通信光纜敷設(shè)施工中會(huì)發(fā)揮越來越大的作用。

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