[发明专利]一种油气管道定向钻回拖设计方法

说明书

本发明公开了一种油气管道定向钻回拖设计方法，该方法包括：根据定向钻轴线和回拖管道的管材确定猫背曲线的曲率半径；根据管道回拖施工现场的地形条件确定管道回拖的发送形式，并计算开挖区的开挖深度及开挖区的长度；确定猫背曲线的起始点并计算猫背曲线上多个特征点的对应坐标；根据起始点和多个特征点的对应坐标，通过制图软件绘制猫背曲线；根据回拖管道的管径通过《油气管道工程水平定向钻穿越设计规范》确定回拖管道的出土角及猫背曲线相邻吊点之间的跨距，并计算猫背曲线的吊点数量；根据绘制的猫背曲线以及相邻吊点之间的跨距、吊点数量以及吊点布置方式得出猫背曲线支座的布置方案完成油气管道定向钻回拖设计。

技术领域

本发明涉及油气管道定向钻穿越工程设计技术领域，具体而言，涉及一种油气管道定向钻回拖设计方法。

背景技术

近年来，定向钻穿越以其环保、安全、工期短和成本低等优点，在油气管道领域应用越来越广泛。油气管道定向钻穿越按照施工过程一般分为3个阶段：导向孔、扩孔和回拖。回拖是定向钻施工的最后一个阶段，也是定向钻施工中最为关键的一步。

随着油气管道管径越来越大，回拖管道进入钻孔时的猫背曲线布置也随之加长，吊点布置越来越多。按照以往的方式，一般是在当地租用两台吊车配合挖沟机或吊管机起吊，进行回拖管道的猫背曲线布置。但是对于管径大于1219mm的管道，挖沟机已经不能满足要求，且猫背布置的吊点数量随着猫背曲线的加长也越来越多。一次性同时租赁十台甚至更多的吊车有一定难度且费用很高。目前，管道回拖时猫背曲线布置施工主要采用两种方式实现：第一，通过吊管机(吊车)对钢管进行起吊，通过控制吊点高程形成猫背曲线；第二，出土端开挖，按照猫背曲线的走向，放坡开挖发送沟，实现钢管入洞前形成猫背曲线。而上述两种方式都存在弊端：吊管机(吊车)构造猫背曲线的问题在于，当管径较大或出土角较大时，猫背曲线较长，吊点数量就要随着增加，这就需要同时租赁多台吊管机(吊车)，租赁资源会受到限制，同时租赁费用也会很高，对于进入施工现场的道路也有一定要求；出土端开挖构造猫背曲线的问题在于，开挖对环境影响较大，开挖深度较大时还要考虑降水和放坡等开挖措施，另外由于沟底为斜坡，难以构造发送沟，开挖和恢复的工期长导致费用也会很高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种油气管道定向钻回拖设计方法。

本发明提供了一种油气管道定向钻回拖设计方法，该方法包括：

步骤1、根据定向钻轴线和回拖管道的管材确定猫背曲线的曲率半径；

步骤2、根据管道回拖施工现场的地形条件确定管道回拖的发送形式，并根据发送形式计算开挖区的开挖深度及开挖区的长度；

步骤3、确定猫背曲线的起始点并计算猫背曲线上多个特征点的对应坐标；

步骤4、根据步骤3中起始点和多个特征点的对应坐标，通过制图软件绘制猫背曲线；

步骤5、根据回拖管道的管径确定回拖管道的出土角及猫背曲线相邻吊点之间的跨距，并计算猫背曲线的吊点数量；

步骤6、根据绘制的猫背曲线以及步骤5中相邻吊点之间的跨距、吊点数量以及吊点布置方式得出猫背曲线支座的布置方案，完成所述油气管道定向钻回拖设计。

作为本发明进一步的改进，步骤1中猫背曲线曲率半径的具体计算公式为：

R_c≥R_min

R_min＝ED/(2F_b)

其中，R_c为猫背曲线曲率半径，R_min为猫背曲线的最小曲率半径，E为回拖管道的弹性模量，D为回拖管道的外径，F_b为回拖管道的弯曲应力。