水平定向钻穿越中减少曲线偏差的方法

　　 摘要：水平定向钻就是铺设多种地下公共设施而不开采地面的一种施工机械，如铺设管道，电缆等。根据水平定向钻在地下穿越施工过程中出现的问题，得出了水平定向钻的导向孔在穿越施工过程中出现偏离原设计曲线的原因，并在实际的工作经验中总结出来的一些减少曲线偏差的方法。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-4987872.htm　　

　　关键词：水平定向钻穿越；导向孔；曲线偏差；方法中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2013）38-01-01 　　在我们弄清楚水平定向钻在地下穿越施工过程中出现的问题，以及找到解决水平定向钻的导向孔在穿越施工过程中出现偏离原设计曲线的方法之前，应该对水平定向钻进行了解，以及清楚它的应用范围和应用前景。 　　

一、水平定向钻技术的特点以及应用前景 　　

　　水平定向钻在石油、煤气、天然气、供水、供电以及电讯等管线铺设施工中都得到了广泛的应用，一般在非硬岩地区都可进行施工。水平定向钻进技术的具体技术，就是将传统的管线铺设技术与石油技术的水平定向钻技术相结合起来，具有成本低，施工快，施工精度高等一系列的优点。水平定向钻技术在我国这十几年得到了飞速的发展。目前正在朝着微型化和大型化，适应硬岩施工，钻杆自动提取和堆放，超深度导向等多方面的方向发展。应用前景将会十分的广阔。 　　

二、水平定向钻的导向孔在钻进过程中偏离原设计曲线的原因 　　

　　水平定向穿越技术中关键的第一步就是钻导向孔。导向孔质量的好坏直接影响着成功回拖管道与否。是决定工程成功的主要因素。导向孔的主要目的提供一个达到原设计要求的先导孔。各级达到穿越要求的预扩孔都应以导向孔的曲线为轴线来扩宽，来满足回拖条件的直径。所以导向孔的整体曲线能否达到整个管道的的弹性半径直接决定了各级预扩能否达到整个管道的弹性半径。导向孔的成功设计是以后各级预扩孔成功回拖的基础。也是整个穿越工程中的重要部分之一。

　　然而在导向孔钻进穿越的过程经常出现偏离原设计曲线的现在，通过水平定向钻技术的多年工作经验，造成原设计曲线的原因可以概述为以下的五点。

　　（1）外部不可避免的因素。如当地的地形，地下土壤湿度以及地层造成的施工穿越曲线的偏差。

　　（2）受到了外部磁场的干扰。如：高压线，地下光缆以及地层情况均会影响导向孔钻进时的磁方位角，从而影响了电脑上的显示数据与原设计曲线数据造成了偏差。

　　（3）钻机一开始的就位的角度与管线设计的穿越中心线之间存在的偏差，造成了导向孔一钻进就要开始纠正偏差。

　　（4）由钻机操作人员造成的。在导向孔钻进过程的时候由于操作不当使穿越的轨迹与设计曲线发生了偏离。

　　（5）测量的不准确性。其中包括测量穿越中心线磁方位角的不准确性，测量入土点与出入点标高差的不准确性以及输入电脑时的钻杆长度的不准确性。

　　以上几点就是造成导向孔在钻进过程中与设计曲线发生偏离的主要原因，清楚了原因，就应该对症下药，找到减少曲线偏差的方法。下面就会介绍一些方法来解决这些问题。

　　三、减少导向孔曲线与设计曲线偏差的方法

　　总结出了以上造成导向孔曲线与设计曲线偏差的原因，通过几年的工作经验，找到了一些在施工过程中解决这些问题的方法。 　　1、采用人工磁场的方法来减小导向孔曲线的偏移控制水平定向钻的控向系统是地磁场，通过钻头后面的探头针将导向孔的数据传输给电脑。但是地磁场十分微弱，容易受到外界其它物体磁场的影响，造成了的得到的磁方位数据的不准确。制造人工磁场是加一个强大直流电，再在穿越中心线的两侧设置一个闭合线圈。所以人工磁场产生的磁场远远大于地磁场和其他物体的磁场，所以受到的干扰就会小很多。甚至是可以被忽略的。这种人工磁场铺设简单，但又极具效果。且经济实惠。人工磁场能准确的反映探头在地下工作中的具体位置，穿越点的高度以及左右的偏移量。得到的数据是探头真是位置的反映。当水平定向钻的探头到达人工磁场的闭合线圈的时候便接通了直流电源产生了磁场。穿越轴线的偏移量以及标高差就是通过这人工磁场来测量的。并且可以通过人工磁场和地磁场左右偏差的比较，可以确定此时探头的方位角。从而测量出了下一根钻杆将要进行的方位。再有由于人工磁场能在地磁场的干扰下准确的测量出管线穿越的方位角，又能不受地磁场的干扰校正控向磁方位角，所以能更好的控制穿越曲线与设计曲线产生的偏差。并且人工磁场更好的保证了穿越曲线的平滑性。

　　2、应该减少外部磁场的干扰外部磁场主要是包括地下管道，地下电缆以及一些刚性的建筑物。这些外部的磁场将会影响地磁场的强度以及地磁场的方位角，从而影响了控制钻头的方位角，方位角的不确定性以及不准确性将直接影响了导向孔钻入地下的方位角，使得导向孔的方向失控。所以针对这一问题，应该在开钻时进行实地的勘察，确定外部磁场所影响的范围。从而测出偏移量，在导向孔钻入期间控制其中的偏移量。在进入外部磁场时，方位角已经发生了变化，已经与控向方位角已经不同，此时忽略干扰直接钻进，但在进行数据测量的时候，钻头穿越过磁场干扰区时后，计算机控向数据能恢复正常。此时的误差应该在所允许的范围之内。但如果两者之间相差的较大先算出偏差量，再将钻头抽出在偏差量范围内再钻进一次就能使穿越曲线与设计曲线相结合。

　　3、必须保证钻机就位方位与穿越中心线相结合在钻几开工前必须先安装好地锚，地锚与钻机的方位是必须保持一致的。所以在安装地锚是应将地锚系统安置在穿越系统的中心轴上。从而保证了钻机的精确就位。在钻机就位前用测量仪器放出管线穿越中心线，根据钻机入土角以及钻机本身的尺寸以及一系列的参考数据计算出钻机就位的准确位置并用白灰做以记号。标记好后不仅要以白灰记号为依据，还要用用测量仪计算出钻机的偏位差。计算出偏位差在钻机入土是使偏位差为零，从而为导向孔的轨迹与设计曲线相结合做了保证。

　　4、人为因素使导向孔与原设计曲线偏离这一现象的消除开钻前必须对相关人员，如：测量放线人员，控向人员已经司钻做好足够的培训，使员工的素质得到提高。让员工之间能互相配合，来防止人为因素导致的导向孔穿越曲线与设计曲线发生的偏移。

　　5、必须保证精确地测量精确测量包括精确测量磁方位角、做好穿越中心线的复测工作、准确测量钻杆长度等三个主要方面。磁方位角作为定向钻穿越工程中最重要的工程数据，是确保导向孔曲线圆滑的重要因素。因此在导向孔开始工作前要认真做好磁反方位角的测量。导向孔控向最原始的方位值就是穿越中心线的磁方位角。所以磁方位角必须准确。这是水平定向钻施工进行最重要的一步。第二个精确测量就是做好穿越中心线的复查工作。在开钻之前，要设计好交桩，对出、入土点进行定桩。对出、入土之间的距离以及出、入土之间的高程进行复查测量，在出、入土测进行准确确定中心桩。第三个精确测量就是认真测量钻杆的长度。在导向孔开钻之前，按照钻杆的连接顺序准确的测量出没一根钻杆的长度，单位是mm并且做好精确地记录。

　　总而言之，要减少水平定向钻穿越中的偏差，就必须明白产生其偏差的原因，知道了原因就应该找到相应的解决方法，以上都做出了相应的说明。水平定向钻工程中包含了多种的数据分析以及数据测量数据统计，这就更高的要求了相关人员耐心程度，以及各级人员之间的相互配合。唯有对每个细节都严格要求，才能做出一份好的工程，细节决定品质和成败。随着技术的发展，水平定向钻工程的精确性也越来越严格，相信其工程的周期性会越来越短，成功率越来越高。