[发明专利]一种地下管线水平定向穿越复杂卵砾石地层的施工方法

说明书

本发明属于水平定向钻进技术领域，尤其涉及一种地下管线水平定向穿越复杂卵砾石地层的施工方法。本发明通过先规划管线轨迹，再钻机打孔，接着扩孔器回拉扩孔，最后管线回拉铺装的方式，达到地下管线在复杂卵砾石地层有效铺装的效果，并且通过特定结构的钻杆联轴器，来实现强度要求更高的卵砾石地层处钻孔操作。本发明具有管线铺装过程中可以最大程度得避开卵砾石地层，遇到卵砾石地层时可以通过增大钻孔强度方式来实现有效钻孔，并且回拉扩孔、泥浆排出操作简单有效的优点，而且其中采用的钻杆联轴器，具有连接结构强度大，两段钻杆不易松动打滑，联轴结构组装和拆卸操作简单方便，以及最终适用于卵砾石地层高强度钻孔需求的突出优点。

技术领域

本发明属于水平定向钻进技术领域，尤其涉及一种地下管线水平定向穿越复杂卵砾石地层的施工方法。

背景技术

水平定向穿越，即为水平定向钻进技术，指的是一种无须挖掘地面的地下管线铺装技术，其操作步骤主要包括选址、打孔、铺装这几步。其中选址时，就需要对难以打孔的卵砾石地层进行勘探并避开，同时在钻进打孔过程中需做好风险管控与评估。首先，在钻进施工前，需在施工区域，开展卵石层分布相对密度的勘测工作，以有效避免穿越轨迹横穿密度高、卵石粒径大的区域；其次在钻进过程中，实时对孔壁周围裂纹进行监测与预测，有效避免塌孔及冒浆事故；最后，建立打孔过程中的风险应急方案，例如钻头断裂、卡钻等问题；因此这需要在整个水平定向穿越过程中引入多种监测、勘探技术。此外，现有的钻杆，需要多节连接，以达到足够的长度，而且卵砾石地层打孔时对钻杆的连接强度要求就更大了，这就需要用到连接强度极大的联轴器，现有的联轴器大多存在强度不够，以及拆装操作繁复的问题。

专利公开号为CN 101793125A，公开日为2010.08.04的中国发明专利公开了一种水平定向钻管道穿越岩石地层复合式扩孔施工方法，首先根据岩石强度计算出扩孔器能够有效切削岩层的长度，确定出扩孔器需要维修的扩孔中止点；接着在出土点将扩孔器安装在钻杆前端，由钻机在入土点的一端旋转钻杆沿导向孔回扩直至扩孔中止点；再将扩孔器向出土点方向退出孔外维修；在扩孔器维修期间，对导向孔进行大级别嵌套式扩孔；损坏的扩孔器修复后，继续进行该级别扩孔；如此反复直至所需孔径贯通入土点与出土点。

但是该发明专利中的施工方法存在施工过程中不能检测出卵砾石地层的问题。该发明专利，不能评估卵石地层相对分布问题，因而不能降低遇见高密度卵石地层，同时未能做到实时监测钻进过程的裂纹扩展及塌孔事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种地下管线水平定向穿越复杂卵砾石地层的施工方法，其能通过先规划管线轨迹，再钻机打孔，接着扩孔器回拉扩孔，最后管线回拉铺装的方式，达到地下管线在复杂卵砾石地层有效铺装的效果，并且通过特定结构的钻杆联轴器，来实现强度要求更高的卵砾石地层处钻孔操作。本发明具有卵砾石地层位置勘探准确，可以最大程度地避开卵砾石地层，降低不必要的额外的打孔难度，以及在钻孔过程中钻孔强度灵活可调，钻孔整体强度大，能有效穿过卵砾石地层的优点。此外，本发明中的钻杆联轴器，具有连接结构强度大，两段钻杆不易松动打滑，联轴结构组装和拆卸操作简单方便，以及在不得不穿过卵砾石地层时，钻孔强度高，钻孔能力强的突出优点。

本发明解决上述问题采用的技术方案是：一种地下管线水平定向穿越复杂卵砾石地层的施工方法，依次包括以下步骤：

S1、规划管线轨迹，需要通过高密度电法和钻探勘探法勘探卵砾石地层，调整管线轨迹以降低遇见卵砾石地层的概率；

S2、钻机打孔，需要组装合适长度的钻杆，安装合适类型的钻头，按照管线轨迹打通孔道，并在钻孔过程中排出泥浆；

S3、扩孔器回拉扩孔，即采用多级逐段回拉扩孔方式来获得足够用于管线铺装的孔径的孔道；

S4、管线回拉铺装，即牵引回拉管线至打孔入口，完成整个地下管线水平定向安装操作。