攻堅啃硬 穿越夢想 ——北京西六環中段天然氣定向鉆工程紀實

       11月29日，由安徽兩淮建設有限責任公司管道分公司負責施工的北京西六環中段天然氣定向鉆工程（高井村—軍莊鎮）（隧道南段）主管回拖正式落下帷幕，隨著這一控制性難點工程的完工，標志著北京市從2005年起建設的六環路天然氣管線重點工程即將“閉環”。

       北京重點民生項目之一

       作為北京市重點民生項目之一，六環路天然氣工程規劃全長約200公里，以六環路為基準，基本與道路平行鋪設，建成后可形成北京城市燃氣主干環線管網，年供氣量增長50億立方米，將有望解決西北熱電中心及北京西北部地區冬季供氣不足的問題，緩解燃氣管網安全穩定供氣壓力。未來，陜京四線、天津港海上天然氣也將直接匯入六環路天然氣管網，為滿足北京市的規劃用氣量奠定基石。

       創造多項專業之最

       兩淮建設管道分公司承建的是六環路天然氣管線鋪設中最難施工段，穿越曲線長度為1928.5米，穿越地層為中風化凝灰質砂巖和凝灰質礫巖等堅硬巖質，穿越出入土高差大，穿越工程分為光纜管穿越與主管穿越，主管為φ1016mm×17.5mmL485M鋼管；光纜套管為φ159mm×8mm無縫鋼管；光纜套管平行于主管，間距8米。是目前國內外穿越全巖石段距離最長、巖石硬度最大、管徑最大、分段數最多的穿山體的定向鉆工程。

       五大難關 各個擊破

       回顧整個工程，任務艱巨、困難重重。

       一是導向孔難度大。

       線圈測量布設。由于導向施工穿越山體地勢高且起伏大，線圈測量布設難度大。根據不同穿越深度，在整個穿越所經地段采用設置磁場線圈或磁靶的方法進行曲線校核。全程共布3個磁場線圈，在距離出土位置較近時布設磁靶，多次對磁場線圈與磁靶反饋數據進行比較和復測，最終確保出土精度，最大軸向偏距僅0.2米。

       導向孔控制。穿越地層為巖石地層，主要為中風化凝灰質砂巖和凝灰質礫巖，巖體較破碎、多呈塊狀、碎塊狀、巖質堅硬，地層傾角小于30度，極易造成導向鉆頭在巖層中出現角度變化過大，無法控制導向曲線精準的問題。在施工過程中，首次采用φ350mm大口徑導向成孔，解決了傾角小、易偏斜、殘渣難排除、距離長、導向鉆桿阻力大的問題，保證了導向孔的順利完成及導向孔質量。

       注漿堵漏。本次穿越巖層裂隙水豐富，實際穿越段為中富水區。泥漿形成的泥膜無法承受周圍裂隙水的水壓，泥漿護壁系統無法建立，最終導致鉆孔內涌水。孔內涌水造成孔內泥漿攜帶巖屑的能力降低，大量巖屑堆積在孔內，對鉆進速度影響較大。對此多次邀請專家現場進行研究、論證，最終采用“孔內封堵，保壓鉆進”的施工工藝解決孔內涌水問題，形成了一套能實際解決定向鉆穿越山體中涌水堵漏的方案，并獲得安徽省《水平定向鉆穿越山體涌水注漿堵漏施工工法》以及多項發明專利。

       二是擴孔巖層硬。

       所經穿越地帶均為巖石地層，結構風化、軟硬不均勻，常規的水平定向鉆利用傳統鉆機、鉆桿和擴孔器反向擴孔的施工方法，在反向擴孔時由于鉆桿在預先的長距離導向孔中與周圍巖土產生的摩擦力過大而形成了動力損失。為了提高前期擴孔效率，采用正向擴孔，動力鉆具使用獨有的鉆具與擴孔器一體化設計，其推進動力大，鉆進扭矩大，擴孔級差大，鉆頭抗頻繁沖擊能力強，極大地減少了施工周期，降低了施工風險，創造了切實可行的正向擴孔鉆具及施工方案，并獲得安徽省《水平定向鉆硬巖大口徑正向擴孔施工工法》以及多項發明專利。

       三是破碎帶多，鉆具磨損嚴重。

       由于長時間受泥漿浸泡導致孔內易掉落石塊，出現卡鉆現象。在擴孔過程中由于巖石的硬度大，斷層帶空洞多，鉆機長時間輸出扭矩增大，導致孔內鉆具磨損嚴重、施工機械配件損壞頻繁。通過定制超硬度合金鉆頭，根據地層特點科學的改變鉆頭設計工藝，采用超硬度、耐沖擊的小牙輪鉆頭，解決鉆具損耗大這一難題。

       四是擴孔孔徑大，鉆具連接“疲勞”易折斷。

       施工過程中，由于長時間、高負荷、強硬度的山體擴孔穿越，導致鉆具連接處存在“疲勞”現象，出現多次鉆具連接處斷裂情況，使得擴孔階段陷入困境。通過測試鉆機扭矩，判斷斷裂位置，采用兩端雙鉆機同向推拉送出鉆頭鉆具，在此過程中極易發生鉆桿折斷的情況，十分考驗司鉆手的操作技能和心理素質。經過多次重新設計鉆頭鉆具組合方式，解決扶正器與鉆頭連接疲勞的問題，最終擴孔孔徑達1380mm。

       五是回拖風險高。

       預制管場地有限。因受回拖場地限制，采用“9接1”方式回拖，每次回拖管道組對焊接困難、焊接完成等待時間久，每段回拖都將是一次成敗的考驗。為保證回拖順利，回拖前進行多次清孔洗孔，并在現場投入6臺100噸吊車進行管道組對焊接，每次組對焊接完成需等待24小時后，再進行拍片檢測、防腐等工序。整個管道回拖周期長達30天，在國內大口徑管道穿越回拖中也是首例。

       動態注水。本工程穿越管線為φ1016mm×17.5mm鋼管，在回拖過程中，回拖力主要由管道與孔壁的摩阻力和管道在移動過程中與泥漿產生的摩擦力構成。同時，巖石孔壁、斷裂帶掉塊極易破壞管道的保護層和防腐層，一旦出現破損，管道將很難修復，不能保證后期的安全使用。為了降低因管道上浮與上孔壁接觸產生的摩擦阻力，本工程在施工過程中采用管道內注水的方法為管道施加配重，經過多次管道浮力計算和論證，最大程度上減少了管道上浮與上孔壁接觸產生的摩擦，將管道損傷率降至最低。

       推管機助推。由于管道自重和管內注水的重量，加之“9接1”回拖，每一段起始回拖都需要足夠的牽引力才能挪動這條“巨龍”。為了保證每段回拖順利，項目組配備一臺500噸推管機，在指揮員和司鉆手的無縫配合下，順利地將這條“巨龍”從一端送入，另一端引出，最終完成回拖。

       精心組織精心施工，兩淮精神再創輝煌

       在項目施工1年多的時間里，“管道特種兵”們始終發揚著堅韌不拔、知難而進、團結拼搏的“兩淮精神”，堅守崗位，日夜奮戰，力創精品工程。項目部根據集團公司項目管理辦法，精心編制《施工組織設計》、精準把握項目進度控制、精確把控安全質量、精密籌劃施工成本，全力以赴推進項目建設。在疫情防控期間，項目部采取封閉施工管理方式，一手抓疫情防控，一手抓項目施工，極力確保人員健康安全，施工有條不紊，最終零確診、零傷亡地圓滿完成穿越任務。

       定向鉆穿越“領兵者”張啟國，技術一流靠前指揮

       作為此次工程的領軍人物，安徽兩淮控股集團有限公司副總經理、安徽省煤田地質局“學術和技術帶頭人”張啟國，從工程開始到結束，多次到達現場，靠前指揮，部署工作；多次組織專家會議，從施工難點、鉆具組合、泥漿配比、鉆進工藝優化與控向參數把控等多個方面進行深入細致研究和反復論證；多次到工人生活住地慰問，為施工團隊加油打氣。

       在項目前期階段，由于工程入土點與出土位于山體兩側，高差為13米，出土點在軍事管轄范圍內，兩點山路不通。若通過車輛運送泥漿，需經西六環沿途多個居住點，將無形中增加運輸泥漿的風險和成本。泥漿如何在出入土點之間運輸，成為了一個棘手問題。張啟國根據現場實際情況，細心研究，精心策劃，提出將原有光纜管φ114mm改為φ159mm，內套φ90mm形成外環空間用于運送泥漿和清水的新方法，解決了“注漿篩”、“注漿壓力及方式”、“注漿影響半徑”三個問題，節約成本300萬元之多。在張啟國專業的技術水平、多年積累的實戰經驗及科學的指揮領導下，項目施工團隊克服了一道又一道難關，終于交上了一份完美“答卷”。

       北京西六環中段天然氣定向鉆工程的成功標志著兩淮建設管道分公司在定向鉆穿越技術上的又一重大突破，該工程所創下的各項功績必將載入定向鉆穿越的“史冊”，也將為兩淮管道穿越占據更廣闊的市場，為兩淮控股集團提升核心競爭力，實現高質量發展奠定堅實的基礎。

北京西六環中段天然氣定向鉆穿越工程主管回拖成功

楊陽 唐磊/文   唐磊/圖