孙大伟

国家管网集团山东运维中心青岛作业区

摘要：新建管道穿越密集的已建地下管网、人工或天然障碍物，通常采用水平定向钻实现不开挖穿越，但同时存在施工风险高、监管难的问题。通过某定向钻施工事故案例分析，结合相关规范要求以及现场管理实际，对采用水平定向钻穿越油气管道交叉施工管理和风险控制进行分析，对油气管道企业改进定向钻施工监管有较强的指导意义。

关键词：油气管道；水平定向钻；交叉穿越；第三方施工；风险控制 

水平定向钻法是管道敷设施工非开挖敷设方式之一，水平定向钻施工具有环境扰动小、施工精度高、易于调整方向和埋深等优点，但对于已建埋地管道的运营单位，开展水平定向钻交叉穿越第三方施工监管时，往往存在监管困难等问题。本文通过某公司事故案例分析，结合定向钻与油气管道设施交叉穿越的相关规范要求，对定向钻交叉施工管理和过程风险控制进行分析。

1  事故案例分析

2021年3月，A施工单位采用水平定向钻方式新敷设一条天然气管道，从B管道公司一条成品油管道下方交叉穿越。在导向钻已完成、定向钻施工扩孔过程中，定向钻杆与成品油管道底部管壁直接接触并持续旋转摩擦，导致成品油管道被磨穿并发生大量泄漏。

事故直接原因：定向钻穿越工程施工扩孔过程中，由于粒径大的砾砂不断在底部沉积使得钻杆发生向上漂移，与管道持续旋转摩擦造成管道泄漏。事故间接原因：一是未准确掌握施工现场地质情况，施工单位未针对此工程开展地质勘测，不了解该穿越段存在砾砂层，忽略了对砾砂沉积导致钻杆偏移的风险识别。二是不符合规范要求，交叉位置导向孔与成品油管道底部垂直净距不足4米，不满足SY/T 6968―2021《油气输送管道工程水平定向钻穿越设计规范》中6米规定。三是施工单位对水平定向钻穿越施工工艺管控不到位，选用的桶式扩孔器不合理，在穿越砾砂及黏土地层时，在泥浆中的浮力较大，产生向上偏移推力，钻杆漂移与成品油管壁直接接触导致事故发生。

2  定向钻施工管理常见问题

水平定向钻施工主要分为导向钻孔、扩孔、洗孔、管道回拖几个流程。虽然定向钻施工技术和定向钻机设备已相对成熟，但由于埋地设施错综复杂，且不同地区的地质条件存在差别，实际施工过程仍存在较大风险。目前管道运营单位在定向钻施工监管中主要存在以下问题。

（1）提前介入不足。管道企业通常与建设单位和施工单位联系密切，却很少参与施工方案设计工作，与工程设计单位联系较少，缺乏前期定向钻施工设计阶段的沟通和对接，从而无法在方案设计阶段及时发现并指出定向钻施工方案设计缺陷和存在的风险。

（2）方案审查不严。审查人员对水平定向钻穿越工程设计规范掌握不到位，无法根据相关规范和体系文件准确找出定向钻施工方案中的不符合项，对施工风险研判不到位。

（3）前期准备不到位。定向钻施工前，未能准确掌握埋地设施分布的详细情况。明确穿越位置后，未能选择合适位置开展工程地质勘测，因此不能准确掌握穿越处地质条件，无法预估穿越地层的阻力和力矩，致使导向钻控向困难或钻杆漂移。

（4）缺少风控手段。定向钻穿越施工均为地下作业，管道运营单位的施工监护人员无法直观观察到钻进位置和深度，不利于及时发现施工过程中的异常情况。

（5）违章施工难以防范。个别施工单位为避免繁琐的审批、报备手续，未经管道运营单位许可野蛮违章施工。

3  定向钻穿越施工风险控制措施

通过分析总结事故教训，应高度重视定向钻交叉穿越工程可能带来的重大风险，针对风险因素制定现场监管措施，并认真加以落实。

（1）施工准备阶段。首先，准确掌握拟采用定向钻铺设的管道和需穿越的埋地管道各详细参数，包括管材、压力、输送介质、附属设施及其他地下隐蔽工程。其次，定向钻施工区域按照《油气输送管道工程水平定向钻穿越设计规范》关于勘探点位、勘探深度和资料搜集要求做好地质勘查工作，将地勘报告作为施工方案的重要附件，明确定向钻施工区域的地下土层结构，从而对曲线轨迹设计、导向钻头选取、扩孔器的选择提供判断依据。并根据该规范第7部分选择定向钻出入土点、布设定向钻机安装场地、泥浆池设置位置等。再次，在役管道运营单位应利用管道定位设备对管道进行精准定位，采用人工开挖探坑的方式在交叉点位置找到管道及伴行光缆。

（2）方案设计审查。首先，明确定向钻设计路径与管道的平面位置关系，通过平面关系图清晰显示定向钻与已建油气管道的具体交叉位置和交叉角度，定向钻总长度以及交叉位置相对定向钻轨迹水平方向的位置，宜将交叉点设置在定向钻沿水平方向平缓推进的阶段，不应设置在向下钻进和向上抬升的阶段。其次，合理设计定向钻穿越轨迹，绘制定向钻施工纵断面图，定向钻弹性敷设曲率半径不宜小于1500D，不应小于1200D，曲率半径越大，管道承受的弯曲应力越小。交叉点处管道垂直间距满足不小于6米的强制要求，同时应综合考虑到扩孔器种类和尺寸的影响，视现场实际情况适当增大交叉间距。在定向钻轨迹曲线的水平方向上，每隔一定距离设置监测点，便于监护人员实时掌握钻头的位置和埋深。再次，严格审查地质勘察报告，必要时邀请行业专家参加评审。水平定向钻不应长距离穿越卵石层、砾石层、破碎硬质岩石层及大于2毫米以上颗粒含量30%～50%的砾砂层，避免出现因导向失败而增加施工风险。

（3）施工现场布控。定向钻施工应按照大型施工执行标准化现场布控，在施工区域出入土点、管道交叉位置采用彩钢瓦、铁丝护栏网等硬隔离措施进行围挡。施工区域应悬挂第三方施工安全告知牌和醒目的警示标识，夜间作业应保证充足的照明条件，布控区域四周设置警示灯。

（4）施工过程管控。首先，在管道可视的情况下完成定向钻穿越。在施工出入土端方向距离管道中心线两侧5米位置，沿平行于管道的方向开挖监测槽。监测槽深度大于管道底部1米以上，长度为定向钻设备最大偏移误差值加两侧各4米。因现场作业空间和地形地貌限制，不具备监测槽开挖条件的，在迎钻头一侧设置钢板进行保护，钢板入地深度和设置宽度与监测槽设置原则一致。其次，定向钻机导向仪跟踪采用有线控向和无线控制相结合的方式，确保对导向钻的精准定位。定向钻机施工过程中，应至少指派1名专业人员或聘请有资质的专业监理24小时监控施工运行状态，跟踪导向钻钻进参数。导向与司钻要保持及时沟通，严格按设计曲线要求钻进。定向钻穿越轨迹曲线水平方向每隔一定距离应设置一处数据控制点，对钻头的深度和位置进行实时监测，控制导向孔不偏离预设曲线。若发现导向曲线有偏离设计方案的趋势或冒浆、卡阻等其他异常现象时，应立即停止施工。

（5）联合竣工验收。定向钻穿越工程结束后，管道运营单位和定向钻施工单位应对交叉穿越管段进行联合竣工验收，通过探坑、监测槽确认管道是否受损、是否因施工扰动发生位移和沉降，并将实际定向钻轨迹曲线作为竣工资料进行归档。确认管道无异常后，对探坑、监测槽进行回填，拆除施工现场硬隔离围挡，做到工完料净场地清。

4  结语

随着经济发展对油气资源需求增长，城镇化水平不断提高，油气管道运营企业将频繁面对定向钻交叉施工所带来的风险。现阶段水平定向钻穿越施工管理中普遍存在的前期介入不足、方案审查不严、现场管控不到位等问题，从施工准备、方案审查、现场布控、过程监管和竣工验收各个环节针对性地完善施工管理措施，把好流程关、技术关和现场关，筑牢全天候、全过程、可视化防线，将水平定向钻穿越油气管道工程的风险处于可控状态。

作者简介：孙大伟，工学学士，山东运维中心青岛作业区管道科科员，主要从事长输石油天然气管道保护、完整性管理、管道腐蚀控制相关工作。联系方式：15066873320，997066224@qq.com。