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1、管线定向钻穿越施工方案穿越施工时首先进行施工现场进场道路及施工场地的修筑与平整，随后在出土端的施工作业带内进行穿越管道的预制施工（完成组对、焊接、防腐、试压等）。与此同时，将钻机、发电机组、控向系统、泥浆系统进行就位安装、连接调试。设备安装调试完成后立即进行穿越施工。穿越施工前将顶管机与钻机连接开始出、入土端钢套管的安装，套管安装采用“顶管法”。然后经过6次的预扩孔和1次清孔后，钻机牵引已预制完成的管线开始回拖，直至管线钻出地面后，穿越施工完工。1.1 定向钻穿越工艺流程1.2 设计交桩及测量放线施工前，与设计就穿越点位置进行仔细交桩，明确管道的穿越位置及控制坐标。根据设计交桩与施工图纸放出钻
2、机场地控制线及设备摆放位置线，确保钻机中心线与入土点、出土点成一条直线。1.3 进场道路及施工场地平整从施工场地附近的塘边路修筑一条130m8m的施工便道进入土点施工现场，穿越入土点及修筑的施工便道均在鱼塘里，塘内需要进行抽水晾晒，并铺垫平整出50m60m的施工场地，在场地附近需要开挖一个40m40m2m的泥浆池。在出土点平整50m60m的施工场地，并开挖30m30m2m的泥浆池。1.4 地锚基础的安装1.4.1入土点采用组合基础的方式来承受管道回拖时的最大回拖力，前面的基础采用钢管桩基础，共需打入16根钢管桩，使用槽钢及钢板，把钢管桩连接起来，使其成为一个整体。在钢管桩基础拉后面埋设8个地锚
3、。示意图如下：钢管桩钻机基础地锚坑穿越方向15m基础连接部部 1.4.2出土点采用组合基础的方式来锚固钻机，基础采用沉箱做基础，沿沉箱周围共需打入4根钢管桩，并把钢管桩和沉箱焊接连接起来，使其成为一个整体。在沉箱基础拉前、后面各埋设2个地锚。1.5钻机选取及配套设备就位1.5.1施工过程中先将钻机就位在穿越中心线位置上，钻机就位完成后，进行系统连接、试运转，保证设备正常工作。1.5.2根据规范要求，钻机吨位选取应符合以下公式：F拉Lf-（D-）7.85+kDL式中：F拉计算的拉力，tL穿越管段的长度，mf摩擦系数， 0.1-0.3 D管子的直径，m 管子的壁厚， m k粘滞系数，0.010.0
4、3 式中：L=*m、f取最大值0.2，D=0.813，=0.0159，k取最大值0.02。 经计算得F拉*246.4吨，按规范要求，钻机宜选取F拉的1.5-3倍，因此*9800型钻机（回拖力=980T）满足规范要求。1.6测量控向参数按操作规程标定控向参数，为保证数据准确，在穿越轴线的不同位置测取，且每个位置至少测四次，进行对比，并做好记录，取其有效值的平均值作为控向Line Az值。1.7钻机试钻开钻前做好钻机、发电机、泥浆系统、控向系统等的安装和调试，等一切准备就绪，确定系统联合运转正常。然后开始试钻，钻杆和钻头吹扫完毕并连接后，严格按照设计图纸和施工验收规范进行试钻，当钻进20米左右时（
5、即钻头入土约两根钻杆）检查各部位运行情况，如各种参数正常即可正常钻进。 1.8 管道穿越施工方案本次主管道定向钻施工大体可分为3个阶段：钻导向孔；扩孔、洗孔、测孔、修孔；管道回拖。工艺流程见下图：管道回拖入土端导向孔钻进至稳定层入土端导向孔套管钻进安装入土端导向孔钻进跟踪测量导向孔完成六级扩孔、洗孔、测孔、修孔主管预制、试压管道下沟、发送*-*推管机安装 1.8.1 导向施工 1.8.1.1 钻导向孔钻导向孔时，由于大钻杆刚度大，适合长距离穿越，但是他的钻进阻力和旋转扭矩也较大，小钻杆虽然刚度小，钻进距离短，但在满足刚度要求的前提下钻进阻力小，旋转扭矩也小，所以采用不同规格的钻杆组合钻进。入土
6、侧钻具的连接方式如下：*钻机 65/ 8钻杆 泥浆分流器 5 .5钻杆 无磁钻铤 无磁短节 泥浆马达牙轮钻头出土侧钻具的连接方式如下：*钻机 5 .5钻杆 泥浆分流器 5 .5钻杆 无磁钻铤 无磁短节 泥浆马达牙轮钻头导向孔钻进示意图泥浆马达选用5LZ172型螺杆钻具，性能参数见下表：钻具型号马达流量范围(L/min)马达压降(MPa)额定扭矩(N.m)最大扭矩(N.m)钻 压(kN)功 率(kW)5LZ172C9418944.052007345100126控向对穿越精度及工程成功至关重要，并直接关联到主管穿越。开钻前仔细分析地质资料，确定控向方案，控向与司钻重视每一个环节，认真分析各项参数，
7、互相配合钻出符合要求的导向孔，钻导向孔要随时对照地质资料及仪表参数分析成孔情况，达到出土准确，成孔良好。出、入土点导向孔钻至水平段后，停止钻进，准备安装导向孔套管。 1.8.1.2 钻头跟踪测量。 系统主要原理 DX-I型导向系统探测器安装有三轴微磁强计和三种重力加速度计，地面计算机通过这些传感器的数据计算出钻头的方位角和倾角，然后根据每一根钻杆的数据累计计算出钻进长度、钻头深度以及左右和上下的偏差。 导向系统是依靠地磁场进行导向的，由于地磁场容易受到地面磁性物质（如河流上通过的船舶、高压线等）的干扰，导致控向出现偏差，针对这一问题的解决方法是采用在地面布设一个强磁场线圈或使用磁靶对钻头进行辅
8、助定位，由于此次穿越对接位置在水面下，不宜铺设强磁场线圈，所以采用GPS钻头跟踪测量仪（磁靶定位结合GPS自动测量）在对接前对钻头进行精确定位（如下图所示），确保对穿精度。GPS钻头跟踪测量仪最大测量深度60m，可置于水中，深度测量精度0.5m，GPS定位精度2m。GPS钻头跟踪测量仪工作原理：出土点入土点穿越中心线钻头位置GPS钻头跟踪测量仪穿越轨迹根据出、入土点标定的GPS坐标,建立穿越中心线的GPS坐标系， GPS钻头跟踪测量仪发射磁信号，钻头探测器接收到信号后，由计算机计算出钻头相对穿越中心线的相对位置。采用上述系统进控向，可在钻进过程中随时对钻头位置进行检测，而无需设置任何辅助设施。
9、对环境影响小。1.8.2在入土段安装导向孔套管由于该工程穿越距离较长，钻杆的推力达上百吨，同时，浅层地质较疏松，容易造成钻杆弯曲，同时，出入土段导向孔的曲线段也容易使钻杆过度弯曲，造成导向孔钻进的推力加大和钻杆的失稳；另外为保证泥浆返浆通畅，减小或避免大堤处跑冒浆的风险。所以本次穿越拟采用在入土段和入土弧线段套钻套管的方案，入土段套管安装至水平段，具体选用的材料、设备及施工方案如下：套管参数a套管规格 273 mm X12 mm 无缝钢管b套管材质 20CrMo由于螺纹连接的石油套管接头处无法承受套钻过程中钻机给套管施加的扭矩，所以本工程我*选用优质低碳合金钢无缝钢管作为套钻套管。钢管之间采用
10、焊接的方式连接，可满足本次施工需要。这一方法已在不同工程多种地质情况下使用过，是一种成熟的施工工艺。1.8.2.1主要施工设备、机具序号名称规格型号数量1半自动焊机NPS-50022外对口器DK-27313套管钻头30014自锁式套管卡头 1套5焊接施工平台 1组1.8.2.2主要施工工艺本项工程的导向孔套管的施工采用套钻套管的方案，首先钻导向孔至水平段，然后更换钻具，安装套管钻头，套进导向孔的钻杆，沿钻杆方向套钻套管，当一根套管钻到位置后，套管自锁卡头随钻机退回，再装卡套管到焊接平台上，由外对口器固定后开始焊接，两台半自动焊机同时工作，焊接时间约1015分钟，焊接结束后，重复上次工序，继续套
11、钻钻进，直到套钻到设计长度，然后卸下套管卡头，恢复导向孔的正常钻进工序。1.8.3钻头握手对接由于此次工程穿越距离较长，地质相对比较松软，钻进阻力较大，导向孔对接后很难直接单端钻到出土点，另外地质的不连续很可能造成错孔，从而引起导向孔的错位，导至对接失败，所以在较软地层内长距离穿越，钻头必须握手对接连成一体，牵引到另一端出土,才能确保导向孔的穿越成功.因此在施工过程中，入土段采用采用5 1/2” 钻杆钻进长度为900600m然后接6 5/8”钻杆进行钻进，钻进长度为1000m，出土段采用5 1/2”钻杆进行主动对接钻进，钻进长度为600900m。当两钻头钻进至预定对接位置后，开启钻头对接系统（
12、如下图），*钻机的钻头中安装对接导向系统的信号发射装置，*钻机的钻头中安装对接导向系统的信号接收装置，通过对信号的处理，计算出两钻头的相对位置（如下图），再调整钻头的钻进方向，最后使两个钻头扣合在一起（如下图），由出土端钻头将入土端钻头牵引出土，完成长距离导向孔穿越。钻头定位对接系统导向孔对接示意图钻头握手对接穿越钻头对接后牵引出土1.8.4 双钻机扩孔所以根据本工程具体情况，采用双钻机同步扩孔，并使用动力扩孔器提高扩孔效率。扩孔时，采用双钻机扩孔，减少单侧钻杆使用扭矩，同时可避免卡钻，钻具连接方式：*9800型钻机”钻杆加重钻杆板式扩孔器加重钻杆” 钻杆*2000型钻机双钻机扩孔示意图根据穿
13、越工程的实际情况，在穿越距离超长的特定条件下，减小扩孔器的级差，增多扩孔次数，加快单次扩孔的速度。根据穿越工程的实际情况，在穿越距离超长的特定条件下，减小扩孔器的级差，增多扩孔次数，加快单次扩孔的速度，采取六次预扩孔及一次洗孔； 扩孔级数扩孔直径(mm)级差(mm)扩孔器型式1400200板式扩孔器2600200板式扩孔器3750150板式扩孔器4900150板式扩孔器51050150板式扩孔器6112070板式扩孔器 根据实际扩孔情况，每一次扩孔后都进行一次洗孔，如果在扩孔过程中发现有抱钻杆情况，适当增加洗孔次数。1.8.5测孔、俢孔扩孔完成后或在扩孔、洗孔过程中，在钻杆之间安装测孔器，可随
14、时孔洞进行测量。若孔的参数有不满足规范及回拖管线的角度要求，针对有问题的部位进行俢孔，做到有的放矢。测孔器由传感器、数据处理、存储和电池舱几个部分组成，可在施工的任何阶段对孔的参数（倾角、方位角）进行测量，探测器出土后与计算机进行数据通讯，由计算机分析测孔数据，对钻孔进行评定。由于地层软硬不均，扩孔过程中，扩孔器在软地层下切量大，在硬地层下切量小，容易出现台阶，当孔径扩至1120mm后，进行测孔作业，如果存在台阶孔的现象，采取修孔措施，保证回拖前孔的平滑。修孔器示意图如下： 修孔时，由一端的钻机驱动修孔切削头，另一端的钻机驱动管道扶正段，管道扶正段内安装有探测器，根据孔内的实际情况有针对性的进
15、行修孔，并将修正后的孔型的参数传至地面计算机，如果一次修正不能达到要求，可将切削头退至修正的起始位置，再次进行修孔，直到达到要求为止。1.8.6 管道回拖1.8.6.1 管道回拖一切准备就绪后，开始正式回拖，回拖时应尽量减少管线在孔内完全静止的时间。回拖时钻具连接方式：*型钻机 ”钻杆加重钻杆950回拖扩孔器旋转接头U形环工作管线（*-*型推管机）夯管锤（备用）。由于管径大、穿越距离长，回拖时，又可能发生塌孔或缩径等情况，作为施工方案的一部分，回拖前，在出土点场地安装*-*型推管机，如果回拖顺利，则不使用推管机，但推管机处于完全准备好的状态，一旦发生回拖阻力异常增大的情况，推管机马上可投入使用
16、，进行助力回拖，确保回拖安全。 1.8.6.2 回拖管的支撑和发送管线回拖前，根据管线挠度和转角计算公式并结合具体施工经验确定入洞前管线支撑的高度和位置，使管头的位置和角度与出土点和出土角度致。将推管机安装在管道入洞前的支撑点上，助力回拖。其余管线放入发送沟内发送，无法挖发送沟的地段采用滚轮和土堆支撑，管道出发送沟后以慢坡小角度爬上土堆，土堆高度随地形变化而适当调整，另由于该土堆将近全部的管道均要通过，故此将在土堆上铺垫土袋以增加承载力。土堆上部铺4-5层土工布，保证管道防腐层不被破坏。1) 在回拖作业时，增加泥浆润滑剂，使高润滑泥浆像薄膜一样附着于防腐层表面，减少回拖阻力。2) 回拖前后，准
17、备好补口、补伤材料和器具及电火花检漏仪，安排专人巡视管线。1.8.6.3确保管线回拖顺利的措施 确保导向孔平滑、顺畅、满足设计曲率半径的要求，并避免出现S弯。 最后一次扩孔（清孔）前对钻机等主要设备进行一次全面检查和维护保养，拖管前再进行系统检查，确保回拖过程中设备不出现问题。管线回拖采用发送沟的方式进行。发送沟采用挖掘机作业加人工修整，其尺寸为上口宽2.5m、下口宽2m、深1.5m；在挖发送沟时，发送沟轴线必须与穿越轴线在同一条直线上，并计算好管线进入孔洞的这一段发送沟的坡度，确保发送沟与穿越孔洞的圆滑平缓。及早做好拖管的各项准备工作，在各项工作准备好后，再进行最后一次扩孔（清孔），尽量压缩
18、扩孔完成后和回拖前的停工时间，减少风险，若停工时间超过24小时，需要再进行一次清孔后再回拖。调整好管道的入孔角度，与出土角保持一致，避免因管线弯曲造成应力过大而使回拖困难，根据施工实际情况，可将洞口沿轴线方向前挖20米左右，以达到降低支撑高度，管道入洞容易的目的。 通过调整泥浆性能，提高泥浆悬浮、携带、润滑、固孔、堵漏等功效。适当增加聚合物含量，提高泥浆的悬浮和固孔能力；加入泥浆流变剂，使泥浆在较高的粘度下保持良好的流动性，提高携带能力，降低粘滞力；加入润滑剂减小摩阻，对上部砂层起到良好的封闭作用。在回拖时进行连续作业，避免因停工造成卡钻。回拖前仔细检查旋转接头、连接头、扩孔器的连接，确定连接
19、牢固方可回拖，回拖时两岸要加强联系，协调配合将管线敷设到预定位置。1.8.7管线回拖防腐层保护措施 1.8.7.1由防腐作业人员配合管线回拖作业，在管道回拖前对管道防腐层做全面的电火花检查，对破损处进行及时补伤。在回拖过程中，随时检查管道防腐层与防腐套是否有破损。一旦发现防腐层遭到破坏，立即对破损处进行处理，并找出防腐层被破坏的原因，及时排除危害。1.8.7.2本工程采用管道发送沟回拖。开挖发送沟时要控制发送沟中心线与管道穿越轴线相重合，发送沟沟底纵断面曲线与管道自由弹性曲线半径一致。发送沟开挖完成后，要仔细检查发送沟内是否有塌方，沟底是否平整，发送沟内不得有石块、树根和其他坚硬物。1.8.7
20、.3由于场地限制或其他原因，在不能挖或不能全部挖发送沟的情况下，采取打土堆的方法将管道架离地面，让管道不直接接触地面，降低回拖管线与地面的接触面积，减少管道防腐层磨损机会。土垛人工装填土袋进行码砌（袋装土内无砖头石块等硬物），然后在土堆上面铺一层土工布，土工布上涂抹一层黄油，同时在回拖管道表面涂抹一层黄油减阻，土垛间隔45 m设置一个，土垛高度超过30cm，然后将管道放在土垛上。1.8.7.4在管道回拖之前，再次采用扩孔器对孔道进行回拖清理，目的是将孔内孔底沉积物清出孔内，同时对扩好的孔壁再次进行护壁加固润滑处理，保证管道的顺利回拖。1.8.7.5使用多台吊管机将管道放入发送沟，管线下沟时，注
21、意不要让施工设备刮碰到防腐层，并设专人指挥。下沟时吊点距离要符合设计要求，管道下沟采用大吨位尼龙吊带，防止与管道发生硬接触，损伤防腐层。1.8.7.6管道下沟后，向管沟内注入清水，使管线浮起，检查测量发送沟内水的深度，以确保管道底部与沟底接触摩擦而划伤防腐层。1.8.7.7大口径管道的刚性较大，开挖的入孔槽深度和长度要满足管道入洞时的曲率半径要求，入孔槽深度不小于4m，以保证管线顺利进入扩好的空洞中，并能防止划伤防腐层。1.8.7.8在出土点一侧，管道入孔前与地表面接触部分，表层土内不能夹有石块、硬物等，避免管道入孔时划伤防腐层。1.8.7.9回拖过程中，使用的泥浆必须符合规定的要求，并与穿越
22、段地质条件相匹配，保证孔内的光滑性；使用的泥浆量必须保证充满整个孔洞，尽量在回拖时使管道在孔洞内处于漂浮状态，减少管道在孔洞内与孔洞壁间的磨擦，防止在孔洞内管道防腐层被损伤。1.9 定向钻穿越泥浆方案1.9.1泥浆系统泥浆系统由泥浆搅拌罐、泥浆泵、泥浆反循环渣浆泵、泥浆沉砂池、泥浆回收处理系统几部分组成。泥浆工作循环示意图如下：各部分详细参数描述如下：1.9.1.1、 泥浆搅拌罐泥浆搅拌罐由罐体、搅拌电机、减速机、搅拌器和管道泵组成。 技术参数：罐体容积 20m3搅拌电机功率 2X4.5KW管道泵功率 5.5KW数量：出、入土点场地各配置2台1.10.1.2、泥浆泵选用两种型号的泥浆泵共2台，
23、其中MP-2500型1台， MP-1000型1台，两台泥浆泵可并联工作，最大泥浆排量3000L/min。如果有必要，可将MP-1000型泥浆泵放置在出土点，以利于出土点泥浆的循环利用。 MP-2500型泥浆泵由拖撬、柴油机、变速箱、卧式三缸单作用柱塞泵、控制、润滑系统及高低压管线等主要部件构成。技术参数：发动机功率：280KW，最高泥浆压力10MPa。MP-1000型泥浆泵每分钟泥浆排量1000升，最高工作压力10Mpa，发动机功率140KW。 1.9.1.3 泥浆沉砂池 在钻机钻头入土点附近挖一个沉砂池，使从地下返回的泥浆流入沉砂池，使返回废泥浆中携带的钻屑自然沉淀。 1.9.1.4、反循环
24、渣浆泵利用轴流泵，将经过初步沉淀的泥浆抽到泥浆振动筛上。1.9.1.5、泥浆回收处理系统该系统主要由振动筛、渣浆泵和旋流器组成。振动筛由两台振动电机、一个振动筛箱、一副粗筛板、一副细筛板组成，振动电机是振动筛的激振源，由电机直接带动偏心装置产生离心力。两台振动电机作同步反相运动，使振动筛产生直线运动。渣浆泵系统由渣浆泵和驱动电机组成。整个泥浆净化装置对泥浆的最终净化效果，主要取决于旋流器的分选指标。净化指标主要体现在对0.074mm（200目）粒级的分离程度。旋流器选用耐磨、防腐的聚氨酯材料制成，安装结构采用环形分布。泥浆净化处理过程如下：反循环砂石泵从泥浆沉淀池中抽吸出的泥浆通过总进浆管输送
25、到泥浆净化装置的粗筛网，经过其振动将粒径在3mm以上的颗粒分离出来。经过粗筛筛选的泥浆进入泥浆净化装置的储浆槽，由净化装置的渣浆泵从槽内抽吸泥浆，在泵的出口具有一定储能的泥浆沿输浆软管从水里旋流器的进浆口切向射入，通过水里旋流器的分选，粒径微细的泥砂由旋流器下端的沉砂嘴排出落入细筛。经细筛脱水筛选后，较干燥的细渣料分离出来，经过细筛筛选的泥浆再次返回储浆槽内，处理后的的干净泥浆从旋流器溢流管进入中储箱，然后沿总出浆管再次进入泥浆的搅拌罐，重新配置合格后泵送入空内。在穿越施工中，返回泥浆一般经过以上三级处理即可满足施工要求，重复利用。ZX-200型泥浆净化处理系统最大泥浆处理量200m3/h。净
26、化除砂效率可达90%以上（0.074mm粒级）。渣料筛分能力25-80t/h。装机总功率48KW。1.9.1.6 泥浆性能检测仪器检测项目仪器名称单位数量密度密度计台1马氏漏斗粘度马氏漏斗粘度计个2塑性粘度、表观粘度、动切力、静切力六速旋转粘度计台1 滤失量API滤失量仪台1返回泥浆含砂量含砂量仪套1固相含量固相含量测定仪台1 1.9.2泥浆配置方案1.9.2.1 泥浆工艺设计泥浆室内试验主要为解决穿越过程中，自来水配浆，钻屑携带，钻屑悬浮，保护孔壁，防止漏，塌，卡，润滑等问题。选择最佳泥浆体系，确保穿越工程安全顺利进行，选择最佳处理方案的试验方法：1）选择配浆土的合适容量及有效水化时间2）选
27、择增粘剂，防塌固壁剂的使用限量3）选择润滑剂的使用效果及限量本次穿越工程地质主要为淤泥、粉砂、粘土和淤泥夹砂。针对砂层，其主要特点是结构松散、泥浆漏失大、不可压缩；不稳定、易坍塌，不成形。此时泥浆配制主要时通过增加泥浆粘度，封堵孔壁，减小水和泥浆的漏失，孔壁可以得到保护，成孔得到保障。另外，以高分子聚合物作骨架，低分子聚合物作交联，形成网架结构，以获得高质量的泥饼而稳定砂土层结构；液体无机正电胶的重要流变性特点是具有固/液双重性，即体系静止时，呈固体性能，外力作用下有弹性；但一经受到剪切扰动，体系即可在瞬间转化为流体，因而表现出其流变参数特点为：低剪切粘度高，高剪切粘度低，动切力大，三转、六转
28、值大而相接近，初终切相接近，剪切稀释指数Im值高，动塑比值大而水眼粘度低等流变参数特征。显然，这样的流变学性质对泥水体系来讲是十分可贵的。这种流变性一是不会大幅降低水马力，二是可以充分携带泥砂，即使泥浆处于静止状态，泥砂也能悬浮于泥浆之中。针对淤泥层和粘土层，泥浆配方主要考虑通过束缚和阻止粘土吸水后的过分膨胀、遏制膨胀系数高的粘土肆意侵占孔道的体积，抱死钻具，防止缩径对回拖管道产生很大的握紧力；1.9.2.2 导向孔阶段泥浆方案在导向孔阶段，泥浆的主要作用时护壁、排屑，防止钻屑床的产生。另外，为了提高泥浆马达的效率，泥浆的配置方案还需考虑泥浆在钻头喷嘴处的粘度，提高钻进效率。在钻导向孔阶段，泥
29、浆粘度控制在4050s，现场通过马氏漏斗粘度计进行检测。在泥浆中加入高分子聚合物，水解后可桥连更多的膨润土小板分子，形成良好的泥浆骨架体系，迅速提升泥浆粘度。使膨润土泥浆的胶体结构更为稳定。同时，在高分子长链的作用下，泥浆的润滑性能也得到提升，可有效降低在沙层钻进过程中的扭矩。泥浆配制：泥浆粘度要求40-50s 配方：水+5-7%膨润土+适量润滑剂这一过程中泥浆用量主要是依据泥浆马达使用需求，使马达产生足够的动力，单端泥浆流量预计在2000L/min，压力约35MPa。1.9.2.3 扩孔阶段泥浆方案扩孔时，泥浆的主要作用是护壁和排屑，合理控制泵的排量，根据地层土的参数在泥浆中加入防塌剂。提高
30、泥浆的防塌性能。在淤泥中钻进、扩孔，成孔的难度大。这类地层称为机械松散性地层。由于颗粒间缺乏胶结，钻进时孔壁很容易坍塌。 解决思路：增加井壁颗粒间的胶结力，粘性较大的泥浆适当渗入井壁地层中，可以明显增强砂、砾之间的胶结力，以此使井壁的稳定性增强。 提高泥浆粘度，主要通过使用高分散性泥浆（细分散性）、增加泥浆中的粘土含量、加入有机或无机增粘剂等措施来实现。在这种地层中钻进所采用系分散性泥浆配方 要求泥浆粘度浓度较高，能乳化沙，悬浮沙，泥浆能使沙流动，携带沙出孔口。泥浆在孔壁形成一层薄泥皮，粘附在孔壁上，防止泥浆漏失，泥浆填满孔道停留孔内，泥浆对孔壁产生压力，稳定孔壁，防止坍孔。要求泥浆能消除沙质
31、地层沉淀吸附力。泥浆性能稳定，不被砾砂和地下水稀释，防止埋钻、卡钻、埋管事故发生。合理控制泥浆的比重。严格控制泥浆的失水量。加入钻孔稳定剂，泥浆漏失控制剂。可显著抑制泥浆在渗透性地层中的漏失，稳定剂与膨润土相互作用形成致密坚韧的泥饼，护壁，降低由于泥浆漏失而对钻孔周围地层的扰动，防止钻孔坍塌，稳定钻孔。其护壁机理为，聚合物分子在孔壁表面的吸附胶结作用，由聚合物和膨润土颗粒共同构成的泥饼对孔壁的胶结作用。由于采用了钠基膨润土，其水化后的膨胀倍数为钙基膨润土的10倍以上， 膨润土的小板结构充分打开。膨润土的小板与高分子聚合物之间的桥接作用，可在孔壁形成又薄又韧、致密的泥饼。大大降低了泥浆的滤失，使
32、泥浆的失水量减少，从而降低了对周边地层含水量的扰动，使孔壁周边的地层尽量保持原状，防塌性能增强。泥浆配制：泥浆粘度要求70-90s 配方：水+8-10%膨润土+防塌剂+烧碱、纯碱适量（1：1）1.9.2.4 洗孔、回拖时的泥浆方案回拖时，在成孔良好的情况下，管道回拖力的构成主要有两部分，一部分是由于重力和浮力作用引起的摩擦力，另一部分是由于泥浆结构粘度引起的粘滞阻力。通过改变这两个参数可以降低回拖力，有效降低施工风险。针对这两个参数，回拖时的泥浆除满足护壁、防塌孔的功能外，在泥浆中适当加入无毒害的植物润滑剂可以降低管壁的摩阻系数，减小回拖力。另外，提高泥浆的触变性能，在管道静止时，切力能较快增
33、大到某个适当的数值，有利于钻屑悬浮，开始回拖时，可有效降低泥浆对管壁的粘滞阻力。泥浆配制：泥浆粘度要求70-90s 配方：水+7-10%膨润土+护壁剂+泥浆润滑剂 这一过程中泥浆用量主要是给洞中及时补给泥浆，预计泥浆排量约为15002000L/min，压力约0.51MPa。1.9.2.5 下套管阶段泥浆方案钻孔过程中，施工时间长，套管在地下停留时间也很长。同时，钻导向孔期间钻杆长期对套管扰动，缩孔问题是肯定的，地层将套管抱死也是可能的。回拔套管时如何将套管解开，防止回拔力过大是主要问题，解决办法：下套管时使用 “万用王”加泥浆润滑剂防止抱钻。泥浆配制：下套管期间泥浆粘度要求70s以上配方：水+
34、7-10%膨润土+泥浆润滑剂1.9.2.6 除了根据施工的不同阶段配制泥浆外，还需根据地质情况，适时调正泥浆配制方案，在施工过程中根据不同的地层断面及时平稳调正泥浆性能。粘土和淤泥层中可适当降低泥浆粘度，砾砂层中应适当提高泥浆粘度。1.9.2.7 泥浆回收处理再利用方案穿越过程中，对返回的泥浆实施回收处理再利用，处理步骤如下：1）泥浆池沉淀2）振动筛分离3）旋流分离器分离（除砂、除泥）4）密度、粘度等泥浆参数进行检测5）根据检测参数重新配置符合使用要求的泥浆，在配置前做好小型实验，防止药品不配伍造成药品浪费，或者达不到预期目的。6）泥浆重新进入循环穿越施工完毕后，每条河流都要有一定量的剩余泥浆
35、，同时也有处理废泥浆产生的泥砂，处理措施有以下几种：1、回收废泥浆时分离出来的泥沙等，设专门的堆放场地。2、定向穿越施工完成后，对剩余泥浆和回收废浆浆时分离出来的泥砂有几种处理方法： 运送到当地垃圾填埋场。 就地掩埋在泥浆池内。 晒干回填或作耕作土用。无论采用哪种办法，都要征得相关部门同意，不可造成环境污染。剩余泥浆外运时要使用密封好的灌车运输，防止运输过程中泥浆洒落到路途上。1.101施工预案1.10.1 扩孔过程中出现台阶的消除预案修孔由于地层软硬不均，扩孔过程中，扩孔器在软地层下切量大，在硬地层下切量小，容易出现台阶，当孔径扩至1120mm后，进行测孔作业，如果存在台阶孔的现象，采取修孔
36、措施，保证回拖前孔的平滑。修孔时，由一端的钻机驱动修孔切削头，另一端的钻机驱动管道扶正段，管道扶正段内安装有探测器，根据孔内的实际情况有针对性的进行修孔，并将修正后的孔型的参数传至地面计算机，如果一次修正不能达到要求，可将切削头退至修正的起始位置，再次进行修孔，直到达到要求为止。1.10.2 抱钻杆解决方案施工过程中，如果出现不可预测的停工时间过长等情况，钻杆在洞内有可能被抱住。万一出现这种情况，采用钻杆套洗工艺来解决。钻杆套洗即使钻头沿着被抱住的钻杆向前钻进，钻进过程中不断给孔内补充新鲜泥浆，使被抱住的钻杆在钻机驱动下能够活动。为了使钻头能够沿着被抱住的钻杆前进，使用了一个套筒套在被抱住的钻
37、杆上为钻头导向，所以称这一工艺为套洗。钻杆套洗示意图被抱住的钻杆套筒钻杆钻头套洗方向 1.10.3冒浆应急预案1）采取起钻的方式，边起钻边小排量注浆，一方面保证孔壁的完好，另一方面通过起钻使孔壁更加通畅，保证孔内向外反浆良好，从而减小孔内的压力，达到防止冒浆的效果。2）根据冒浆机理和冒浆的临界状态，向泥浆中添加环保型添加剂（如增粘剂）和堵漏剂，改变泥浆的流变性，使泥浆的流变参数达到防止冒浆和有效携带钻屑的需要。3）在不同的钻进阶段，采用不同的泥浆排量和采取不同的钻进施工技术，避免钻进过程中出现跑、漏、冒浆现象。1.10.4 管道返回拖预案在确定无法继续回拖管道后，作为补救措施，采用管道返回拖预案。管道返回拖施工示意图 施工步骤将安装在管道回拖方向的推管机、夯管锤反向安装，使用夯管锤向返回拖方向夯击主管道，逐步增加夯击力。配合*-*型推管机向返回拖方向推管。如果管道在洞中的阻力太大，则再增加两套HL500型滑轮组协助向外拉管。返回拖时，主钻机配合推管机、夯管锤不断旋转钻具，减小钻具在洞中的阻力。