孫大偉

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)山東運(yùn)維中心青島作業(yè)區(qū)

摘要：新建管道穿越密集的已建地下管網(wǎng)、人工或天然障礙物，通常采用水平定向鉆實(shí)現(xiàn)不開(kāi)挖穿越，但同時(shí)存在施工風(fēng)險(xiǎn)高、監(jiān)管難的問(wèn)題。通過(guò)某定向鉆施工事故案例分析，結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求以及現(xiàn)場(chǎng)管理實(shí)際，對(duì)采用水平定向鉆穿越油氣管道交叉施工管理和風(fēng)險(xiǎn)控制進(jìn)行分析，對(duì)油氣管道企業(yè)改進(jìn)定向鉆施工監(jiān)管有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：油氣管道；水平定向鉆；交叉穿越；第三方施工；風(fēng)險(xiǎn)控制 

水平定向鉆法是管道敷設(shè)施工非開(kāi)挖敷設(shè)方式之一，水平定向鉆施工具有環(huán)境擾動(dòng)小、施工精度高、易于調(diào)整方向和埋深等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于已建埋地管道的運(yùn)營(yíng)單位，開(kāi)展水平定向鉆交叉穿越第三方施工監(jiān)管時(shí)，往往存在監(jiān)管困難等問(wèn)題。本文通過(guò)某公司事故案例分析，結(jié)合定向鉆與油氣管道設(shè)施交叉穿越的相關(guān)規(guī)范要求，對(duì)定向鉆交叉施工管理和過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)控制進(jìn)行分析。

1  事故案例分析

2021年3月，A施工單位采用水平定向鉆方式新敷設(shè)一條天然氣管道，從B管道公司一條成品油管道下方交叉穿越。在導(dǎo)向鉆已完成、定向鉆施工擴(kuò)孔過(guò)程中，定向鉆桿與成品油管道底部管壁直接接觸并持續(xù)旋轉(zhuǎn)摩擦，導(dǎo)致成品油管道被磨穿并發(fā)生大量泄漏。

事故直接原因：定向鉆穿越工程施工擴(kuò)孔過(guò)程中，由于粒徑大的礫砂不斷在底部沉積使得鉆桿發(fā)生向上漂移，與管道持續(xù)旋轉(zhuǎn)摩擦造成管道泄漏。事故間接原因：一是未準(zhǔn)確掌握施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，施工單位未針對(duì)此工程開(kāi)展地質(zhì)勘測(cè)，不了解該穿越段存在礫砂層，忽略了對(duì)礫砂沉積導(dǎo)致鉆桿偏移的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。二是不符合規(guī)范要求，交叉位置導(dǎo)向孔與成品油管道底部垂直凈距不足4米，不滿足SY/T 6968―2021《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設(shè)計(jì)規(guī)范》中6米規(guī)定。三是施工單位對(duì)水平定向鉆穿越施工工藝管控不到位，選用的桶式擴(kuò)孔器不合理，在穿越礫砂及黏土地層時(shí)，在泥漿中的浮力較大，產(chǎn)生向上偏移推力，鉆桿漂移與成品油管壁直接接觸導(dǎo)致事故發(fā)生。

2  定向鉆施工管理常見(jiàn)問(wèn)題

水平定向鉆施工主要分為導(dǎo)向鉆孔、擴(kuò)孔、洗孔、管道回拖幾個(gè)流程。雖然定向鉆施工技術(shù)和定向鉆機(jī)設(shè)備已相對(duì)成熟，但由于埋地設(shè)施錯(cuò)綜復(fù)雜，且不同地區(qū)的地質(zhì)條件存在差別，實(shí)際施工過(guò)程仍存在較大風(fēng)險(xiǎn)。目前管道運(yùn)營(yíng)單位在定向鉆施工監(jiān)管中主要存在以下問(wèn)題。

（1）提前介入不足。管道企業(yè)通常與建設(shè)單位和施工單位聯(lián)系密切，卻很少參與施工方案設(shè)計(jì)工作，與工程設(shè)計(jì)單位聯(lián)系較少，缺乏前期定向鉆施工設(shè)計(jì)階段的溝通和對(duì)接，從而無(wú)法在方案設(shè)計(jì)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)并指出定向鉆施工方案設(shè)計(jì)缺陷和存在的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）方案審查不嚴(yán)。審查人員對(duì)水平定向鉆穿越工程設(shè)計(jì)規(guī)范掌握不到位，無(wú)法根據(jù)相關(guān)規(guī)范和體系文件準(zhǔn)確找出定向鉆施工方案中的不符合項(xiàng)，對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)研判不到位。

（3）前期準(zhǔn)備不到位。定向鉆施工前，未能準(zhǔn)確掌握埋地設(shè)施分布的詳細(xì)情況。明確穿越位置后，未能選擇合適位置開(kāi)展工程地質(zhì)勘測(cè)，因此不能準(zhǔn)確掌握穿越處地質(zhì)條件，無(wú)法預(yù)估穿越地層的阻力和力矩，致使導(dǎo)向鉆控向困難或鉆桿漂移。

（4）缺少風(fēng)控手段。定向鉆穿越施工均為地下作業(yè)，管道運(yùn)營(yíng)單位的施工監(jiān)護(hù)人員無(wú)法直觀觀察到鉆進(jìn)位置和深度，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中的異常情況。

（5）違章施工難以防范。個(gè)別施工單位為避免繁瑣的審批、報(bào)備手續(xù)，未經(jīng)管道運(yùn)營(yíng)單位許可野蠻違章施工。

3  定向鉆穿越施工風(fēng)險(xiǎn)控制措施

通過(guò)分析總結(jié)事故教訓(xùn)，應(yīng)高度重視定向鉆交叉穿越工程可能帶來(lái)的重大風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素制定現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管措施，并認(rèn)真加以落實(shí)。

（1）施工準(zhǔn)備階段。首先，準(zhǔn)確掌握擬采用定向鉆鋪設(shè)的管道和需穿越的埋地管道各詳細(xì)參數(shù)，包括管材、壓力、輸送介質(zhì)、附屬設(shè)施及其他地下隱蔽工程。其次，定向鉆施工區(qū)域按照《油氣輸送管道工程水平定向鉆穿越設(shè)計(jì)規(guī)范》關(guān)于勘探點(diǎn)位、勘探深度和資料搜集要求做好地質(zhì)勘查工作，將地勘報(bào)告作為施工方案的重要附件，明確定向鉆施工區(qū)域的地下土層結(jié)構(gòu)，從而對(duì)曲線軌跡設(shè)計(jì)、導(dǎo)向鉆頭選取、擴(kuò)孔器的選擇提供判斷依據(jù)。并根據(jù)該規(guī)范第7部分選擇定向鉆出入土點(diǎn)、布設(shè)定向鉆機(jī)安裝場(chǎng)地、泥漿池設(shè)置位置等。再次，在役管道運(yùn)營(yíng)單位應(yīng)利用管道定位設(shè)備對(duì)管道進(jìn)行精準(zhǔn)定位，采用人工開(kāi)挖探坑的方式在交叉點(diǎn)位置找到管道及伴行光纜。

（2）方案設(shè)計(jì)審查。首先，明確定向鉆設(shè)計(jì)路徑與管道的平面位置關(guān)系，通過(guò)平面關(guān)系圖清晰顯示定向鉆與已建油氣管道的具體交叉位置和交叉角度，定向鉆總長(zhǎng)度以及交叉位置相對(duì)定向鉆軌跡水平方向的位置，宜將交叉點(diǎn)設(shè)置在定向鉆沿水平方向平緩?fù)七M(jìn)的階段，不應(yīng)設(shè)置在向下鉆進(jìn)和向上抬升的階段。其次，合理設(shè)計(jì)定向鉆穿越軌跡，繪制定向鉆施工縱斷面圖，定向鉆彈性敷設(shè)曲率半徑不宜小于1500D，不應(yīng)小于1200D，曲率半徑越大，管道承受的彎曲應(yīng)力越小。交叉點(diǎn)處管道垂直間距滿足不小于6米的強(qiáng)制要求，同時(shí)應(yīng)綜合考慮到擴(kuò)孔器種類和尺寸的影響，視現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況適當(dāng)增大交叉間距。在定向鉆軌跡曲線的水平方向上，每隔一定距離設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，便于監(jiān)護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握鉆頭的位置和埋深。再次，嚴(yán)格審查地質(zhì)勘察報(bào)告，必要時(shí)邀請(qǐng)行業(yè)專家參加評(píng)審。水平定向鉆不應(yīng)長(zhǎng)距離穿越卵石層、礫石層、破碎硬質(zhì)巖石層及大于2毫米以上顆粒含量30%～50%的礫砂層，避免出現(xiàn)因?qū)�向失敗而增加施工風(fēng)險(xiǎn)。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)布控。定向鉆施工應(yīng)按照大型施工執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)場(chǎng)布控，在施工區(qū)域出入土點(diǎn)、管道交叉位置采用彩鋼瓦、鐵絲護(hù)欄網(wǎng)等硬隔離措施進(jìn)行圍擋。施工區(qū)域應(yīng)懸掛第三方施工安全告知牌和醒目的警示標(biāo)識(shí)，夜間作業(yè)應(yīng)保證充足的照明條件，布控區(qū)域四周設(shè)置警示燈。

（4）施工過(guò)程管控。首先，在管道可視的情況下完成定向鉆穿越。在施工出入土端方向距離管道中心線兩側(cè)5米位置，沿平行于管道的方向開(kāi)挖監(jiān)測(cè)槽。監(jiān)測(cè)槽深度大于管道底部1米以上，長(zhǎng)度為定向鉆設(shè)備最大偏移誤差值加兩側(cè)各4米。因現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)空間和地形地貌限制，不具備監(jiān)測(cè)槽開(kāi)挖條件的，在迎鉆頭一側(cè)設(shè)置鋼板進(jìn)行保護(hù)，鋼板入地深度和設(shè)置寬度與監(jiān)測(cè)槽設(shè)置原則一致。其次，定向鉆機(jī)導(dǎo)向儀跟蹤采用有線控向和無(wú)線控制相結(jié)合的方式，確保對(duì)導(dǎo)向鉆的精準(zhǔn)定位。定向鉆機(jī)施工過(guò)程中，應(yīng)至少指派1名專業(yè)人員或聘請(qǐng)有資質(zhì)的專業(yè)監(jiān)理24小時(shí)監(jiān)控施工運(yùn)行狀態(tài)，跟蹤導(dǎo)向鉆鉆進(jìn)參數(shù)。導(dǎo)向與司鉆要保持及時(shí)溝通，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)曲線要求鉆進(jìn)。定向鉆穿越軌跡曲線水平方向每隔一定距離應(yīng)設(shè)置一處數(shù)據(jù)控制點(diǎn)，對(duì)鉆頭的深度和位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，控制導(dǎo)向孔不偏離預(yù)設(shè)曲線。若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)向曲線有偏離設(shè)計(jì)方案的趨勢(shì)或冒漿、卡阻等其他異�，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止施工。

（5）聯(lián)合竣工驗(yàn)收。定向鉆穿越工程結(jié)束后，管道運(yùn)營(yíng)單位和定向鉆施工單位應(yīng)對(duì)交叉穿越管段進(jìn)行聯(lián)合竣工驗(yàn)收，通過(guò)探坑、監(jiān)測(cè)槽確認(rèn)管道是否受損、是否因施工擾動(dòng)發(fā)生位移和沉降，并將實(shí)際定向鉆軌跡曲線作為竣工資料進(jìn)行歸檔。確認(rèn)管道無(wú)異常后，對(duì)探坑、監(jiān)測(cè)槽進(jìn)行回填，拆除施工現(xiàn)場(chǎng)硬隔離圍擋，做到工完料凈場(chǎng)地清。

4  結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)油氣資源需求增長(zhǎng)，城鎮(zhèn)化水平不斷提高，油氣管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)將頻繁面對(duì)定向鉆交叉施工所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)�，F(xiàn)階段水平定向鉆穿越施工管理中普遍存在的前期介入不足、方案審查不嚴(yán)、現(xiàn)場(chǎng)管控不到位等問(wèn)題，從施工準(zhǔn)備、方案審查、現(xiàn)場(chǎng)布控、過(guò)程監(jiān)管和竣工驗(yàn)收各個(gè)環(huán)節(jié)針對(duì)性地完善施工管理措施，把好流程關(guān)、技術(shù)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)關(guān)，筑牢全天候、全過(guò)程、可視化防線，將水平定向鉆穿越油氣管道工程的風(fēng)險(xiǎn)處于可控狀態(tài)。

作者簡(jiǎn)介：孫大偉，工學(xué)學(xué)士，山東運(yùn)維中心青島作業(yè)區(qū)管道科科員，主要從事長(zhǎng)輸石油天然氣管道保護(hù)、完整性管理、管道腐蝕控制相關(guān)工作。聯(lián)系方式：15066873320，997066224@qq.com。