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【干货】管段回拖工艺

 大眼儿瞪小眼 2017-06-28

(本文已得到作者授权,如需转载,请联系公众号)

  当扩孔作业完成后,就可以回拖管段了。此时,将要完成的管道定向穿越的最后一道工序。在回拖管段前,要先将扩孔工具或中心定位器通过旋转接头和管段连接好,然后,开始回拖作业,并由钻机转盘带动钻杆旋转后退,进行扩孔回拖,管段在回拖过程中是不旋转的,由于扩好的孔内的环空充满泥浆,所以管段在扩好的孔中是处于悬浮状态,管壁四周与井孔之间的环空由泥浆润滑,这样即减少了回拖阻力,又保护了管段的防腐层。


一、回拖管段准备


1

回拖前对成孔的状态进行全面考察,主要的观察项是孔内泥浆排出程度,携砂量应在一个较为合理的范围内,钻井液的泵压应较低。若携砂量较高时,通过再扩孔及“洗孔”对孔道进行修整,直至泵压为一个较低的压力和携砂量较小的水平。



2

回拖前要对所用扩孔器或中心定位器,连接头,钻杆,焊接口进行详细的检查,检查的方式,应用超声波无损探伤检查钻杆,钻杆的接头螺纹进行磁粉探伤检查。

以上部位不应存在裂纹,一旦发现裂纹应报废或重新车扣。确保其完好。观察钻具外表面上的碰伤、划伤、腐蚀等损伤以及接头台肩面和螺纹面的碰伤和磨损情况。钻具尺寸检测包括钻具外径、长度以及螺纹参数测量。

常有连接头的失效造成回拖管段的失败,检查连接头时,除对金属表面进行外观和无损检测外,特别要对轴承的间隙、密封进行检查。


二、回拖辅助设备准备

回拖管段是一个高风险作业,在回拖管段的过程中,常会出现一些意外事故,管段进入孔内较短的长度时,钻机动力已不足将管段回拖出土,造成回拖管段的失败。此时,最为有效的办法是将已回拖入孔内的管段反抽回至管段的入土侧。再重新进行孔形的修整后,进行管段的回拖作业。为此要预先对辅助设备进行准备。下述的设备可根据实际施工要求有选择地进行准备。

  管段反抽的设备准备

  当不能正常回拖时,可选择下列设备进行管段的反抽。

  1)牵引设备、钢丝绳和多轮的滑轮组,牵引设备可选择挖掘机或带有牵引钩的推土机。牵引力可以设定为小于管段的屈服强度85%的力为牵引力。

  2)夯管锤用于管段的反抽,与穿越管段相适宜的夯管锤连接在管段的后端(与出土点间距10m内为宜),并配有连接器,通过夯管锤产生向管段入孔方向相反的瞬间冲击力和震动,可以将管段从孔内回抽。其操作如图3—33所示。

  3)管道液压助力设备用于管段的反抽。如图3—34所示,将管道液压助力设备与管段后端用液压方法夹持,然后用液压缸沿管段入孔相反方向进行反推,将管段反向抽回。

     图3—34 管道液压助力设备作业示意图

  管段回拖助力设备准备

当钻机进行管段回拖时,当管段已将要到达钻机一侧时,发生管段回拖受阻状况,此时,可以采用管段回拖助力设备,借助附加的外力,将管段回拖出土。


1)夯管锤助力,与穿越管段相适宜的夯管锤连接在管段的后端,并配有连接器,通过夯管锤产生向管段入孔方向的瞬间冲击力和震动,可以将管段夯入孔内。其操作如图3—35所示。

2)管道液压助力设备用于管段回拖的助力。如图3—34所示,将管道液压助力设备与管段后端用液压方法夹持,然后用液压缸将管段沿入孔方向进行助力推入。


三、回拖作业

  管段准备

1)将欲回拖的管段按相应连接的管道安装的要求进行坡口准备、焊接、无损检测、防腐补口、通球、试压,安装回拖头。管段的长度按下式计算:                

图中:

  

   a2=R×sinθ

   b2R×(1cosθ)               

   b1h1b2     

a1b1/tgθ

c1= R×sinθ

d2= R×(1cosθ)

d1=h2-d2

c2= d1/tgθ

式中:a1──入土端直线段的水平长度,单位为米(m);

a2 ──入土端曲线的水平长度,单位为米(m);  

b1──入土端直线段的高度,单位为米(m);

b2──入土端曲线的高度,单位为米(m);

c1──出土端曲线的水平长度,单位为米(m);  

c2──出土端直线段的高度,单位为米(m);

d1──出土端直线段的高度,单位为米(m);  

d2──出土端曲线的高度,单位为米(m);

h1──入土端地面与底部直线段的高度,单位为米(m);

h2──出土端地面与底部直线段的高度,单位为米(m);

L1──底部直线段的长度,单位为米(m);  

L ──穿越长度,单位为米(m)

R ──曲率半径,单位为米(m);

θ──出土角,单位为度(°);

θ──入土角,单位为度(°);

2)用发送沟发送管段时,在开挖发送沟时,应尽可能使发送沟与管孔自然衔接。发送沟要根据地形、钻杆的出土角确定开挖深度和宽度,一般情况下,发送沟的下底宽度要比穿越管径大500mm左右。管段放入预先挖好的管道发送沟内,并将发送沟内充满水。发送沟内的注水深度要超过穿越管段的管径1/3。穿越管段也可用辊道发送,如用辊道发送时,应按发送管段的要求安装辊道,辊道的数量要根据穿越管段的长度确定其跨度和数目,辊道的高度要满足预制管段入孔时管段弯曲曲率的要求,其强度、刚度和稳定性要满足要求。安装时辊道与地面要用锚桩连接紧固,各辊应处于同一轴线上,防止辊道翻倒。如管段进孔不顺畅,管段强制入洞后钻具与管段不在一条轴线上,将会使钻机回拖力有较大的增加。

3)将管段与扩孔工具或中心定位器通过旋转接头连接好,此时就可以启动钻机进行回拖管段作业。回拖管段与钻具的连接顺序为:

钻机—钻杆—扩孔器(扶正器)—旋转接头—U型环—拖拉头—穿越管段。

4)回拖作业时,如用发送沟发送管段,则要用吊管机将管段入土端一侧吊起,使管段入土端以与孔道一致的角度入土;如用辊道发送,应用吊管机将两辊道之间吊起,形成管段入土端以与孔道一致的角度入土,如图3—37所示。

5)扭矩与回拖力控制

当导向孔钻进与扩孔作业形成良好顺畅的井孔,回拖过程中泥浆压力较低的状态,可以保证扭矩和回拖力较小,实践表明此种状态下,钻机可以拖动重量相当于三倍于其额定回拖力的管段。扭矩保持在回拖力的10%左右。在回拖穿越管段的作业中,宜将穿越管段一次回拖完成,如果在回拖中,因为管段的二接一或三接一时,或因局部出现故障,钻机需要停止运行时,停止运行的时间不宜超过4个小时,防止由于泥浆的“握裹”粘附力,或者由于井孔的坍塌造成管段被滞在井孔中。

4)泥浆的控制

回拖管段时,如果返流的泥浆固体物质含量过高,则必须降低回拖管段的速度以增大供液量。保持合理的泥浆密度来维持较高的流速及较低的孔道内压。一般情况下,泵送的流量不宜超过孔内环空的排出泥浆体积,以防止管段的变形。


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