作者：張學(xué)妙，張林第一作者單位：青島能源設(shè)計(jì)研究院有限公司
摘自《煤氣與熱力》2019年2月刊
1 工程概況 黑龍江中路次高壓天然氣管道是一條青島市城區(qū)天然氣主干線，全長(zhǎng)為5.5 km，管道外直徑為508 mm，壁厚10 mm，設(shè)計(jì)壓力為1.6 MPa，管材為雙面埋弧焊直縫鋼管。天然氣管道需要穿越李村河，李村河河床已進(jìn)行混凝土硬化完畢，兩岸已完成綠化，李村河河面寬約90 m，河南岸為50 m寬的綠化帶，河北岸為40 m寬的綠化帶。為避免破壞河道工程及兩岸綠化，政府有關(guān)部門不允許進(jìn)行開挖施工，只能采取非開挖穿越施工方式。經(jīng)分析，采用定向鉆穿越，穿越總長(zhǎng)度至少為180 m。 擬穿越李村河段勘察深度范圍內(nèi)工程地質(zhì)剖面見圖1，圖1中標(biāo)高單位為m。該地質(zhì)對(duì)水平定向鉆穿越適宜性較差［1］。 
圖1 工程地質(zhì)剖面
2 定向鉆穿越施工易出現(xiàn)問題分析 ①防腐層損壞 穿越管道防腐層采用加強(qiáng)級(jí)3PE防腐層，補(bǔ)傷采用輻射交聯(lián)聚乙烯補(bǔ)傷片進(jìn)行修補(bǔ)，補(bǔ)口采用定向鉆專用熱收縮帶，這是目前國(guó)內(nèi)外燃?xì)夤咀畛Ｓ谩⒎栏Ч^好的一種鋼質(zhì)燃?xì)夤艿?/span>防腐方法。但是，由于3PE防腐層硬度不足，特別是在穿越粗砂、礫砂或碎石時(shí)，極易被劃傷，造成腐蝕加快，管道使用壽命縮短。 根據(jù)本工程的地質(zhì)報(bào)告，擬穿越段場(chǎng)地以粗砂、礫砂或碎石為主，因此，本工程穿越時(shí)需要解決管道防腐層的保護(hù)問題。 ②成孔難度大 本工程地質(zhì)從地面往下第1層為雜填土，第2層為素填土，第3層為粗砂，第4層為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖。該地質(zhì)對(duì)水平定向鉆穿越適宜性較差，成孔難度大。 3 穿越技術(shù)要點(diǎn) 3.1 光固化保護(hù)套 CJJ/T 250—2016《城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿来┛缭焦こ碳夹g(shù)規(guī)程》第4.3.12條規(guī)定，當(dāng)采用鋼管穿越時(shí)，應(yīng)對(duì)管道外防腐層進(jìn)行防護(hù)，并應(yīng)符合下列規(guī)定： ①防護(hù)層材料宜與管道防腐層兼容； ②當(dāng)防腐層為三層聚烯烴類防腐層時(shí)，宜采用改性環(huán)氧玻璃鋼或玻璃纖維增強(qiáng)類材料作防護(hù)層； ③當(dāng)防腐層為環(huán)氧粉末防腐層時(shí)，宜采用改性耐磨環(huán)氧類涂料作防護(hù)層。 鋼管采用加強(qiáng)級(jí)3PE防腐層（屬三層聚烯烴類防腐層），防護(hù)材料可選用玻璃纖維增強(qiáng)類材料。本工程防腐層防護(hù)材料采用光固化保護(hù)套。光固化保護(hù)套是一種玻璃纖維增強(qiáng)類材料，增加了光敏、樹脂等物質(zhì)，這種材料能在紫外光照射下引發(fā)聚合反應(yīng)，短時(shí)間內(nèi)變得堅(jiān)固而光滑。光固化保護(hù)套不僅具有較強(qiáng)的抗機(jī)械外力沖擊和較高的力學(xué)性能，還可以增加3PE防腐層的防腐性能［2］。光固化保護(hù)套施工步驟如下： ①應(yīng)在管道表面預(yù)處理后4 h內(nèi)進(jìn)行施工，安裝光固化保護(hù)套，避免二次污染。 ②由于光固化保護(hù)套受紫外線的照射會(huì)短時(shí)間內(nèi)變硬，為了避免影響對(duì)防腐層的防護(hù)效果［3］，在安裝光固化保護(hù)套時(shí)，必須在無(wú)紫外線的環(huán)境下操作。本工程搭建了簡(jiǎn)易施工棚，以遮擋紫外線，全部安裝工作在簡(jiǎn)易施工棚內(nèi)進(jìn)行。 ③安裝光固化保護(hù)套時(shí)，不得損傷管道防腐層。 ④為了使光固化保護(hù)套搭接牢固，光固化保護(hù)套縱向和環(huán)向重疊部分必須大于8 cm。由于光固化保護(hù)套在陽(yáng)光的直射下最易固化，因此，本項(xiàng)目在安裝光固化保護(hù)套時(shí)，將縱向重疊部分置于管道的上半面，以利于光固化保護(hù)套在安裝完工后盡可能地多受到陽(yáng)光的照射。為了防止4層材料重合在同一位置，不利于充分固化，應(yīng)將相鄰的兩個(gè)縱向重疊部分不置于一條直線上，相隔15 cm左右。 ⑤光固化保護(hù)套安裝完工后，將簡(jiǎn)易施工棚移走，管道上面及側(cè)面利用太陽(yáng)光，管道下面利用特種光譜燈照射使其硬化。 ⑥光固化保護(hù)套的表面硬度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后，在回拖前的2 h，需要將包裹在光固化保護(hù)套最外面的PE膜全部清除干凈。 ⑦光固化保護(hù)套層數(shù)需要根據(jù)地質(zhì)勘察情況進(jìn)行選擇，本工程根據(jù)地質(zhì)勘察資料，有素填土、雜填土、粗砂等，穿越層較為復(fù)雜，因此，特將穿越段前半段安裝兩層光固化保護(hù)套，后半段安裝一層光固化保護(hù)套，確保對(duì)3PE防腐層的防護(hù)效果。 3.2 鉆進(jìn)液 鉆進(jìn)液是定向鉆穿越中的關(guān)鍵因素。由于穿越所經(jīng)地層主要成分為粗砂，對(duì)鉆進(jìn)液成孔、固壁等要求較高。為此我們采取以下措施： ①按照事先確定好的鉆進(jìn)液配比，用一級(jí)鈉基膨潤(rùn)土加上鉆進(jìn)液添加劑，配出符合要求的鉆進(jìn)液。 ②使用的鉆進(jìn)液添加劑有：降失水劑、固壁劑、潤(rùn)滑劑等。 ③為確保鉆進(jìn)液的性能，保證膨潤(rùn)土有足夠的水化時(shí)間，我們采取兩套加料配漿系統(tǒng)，延長(zhǎng)鉆進(jìn)液循環(huán)周期。 ④現(xiàn)場(chǎng)配備鉆進(jìn)液回收處理系統(tǒng)，使鉆進(jìn)液循環(huán)使用，最大限度地減少環(huán)境污染。 ⑤鉆進(jìn)液用水采用管道泵從李村河中抽取，并調(diào)制成堿性水，水的pH值保持為9~10時(shí)，最適合膨潤(rùn)土的水化。 ⑥鉆進(jìn)液的黏度是鉆進(jìn)液流變性能的主要指標(biāo)，用馬氏漏斗測(cè)量單位體積鉆進(jìn)液流出的時(shí)間（單位為s）來(lái)表征鉆進(jìn)液流變性能。根據(jù)本項(xiàng)目穿越段地質(zhì)情況，鉆進(jìn)液粘度控制在60 s。 參考文獻(xiàn)：
［1］羅飛，趙傳海，楊家凱，等. 水平定向鉆穿越大型河流主要工程地質(zhì)分析——以荊州至石首天然氣管道江陵長(zhǎng)江穿越為例［J］. 非開挖技術(shù)，2015（2）：40-44. ［2］陳德興. 光固化保護(hù)套在定向鉆穿越防腐層保護(hù)的應(yīng)用［J］. 煤氣與熱力，2012，32（6）：A33-A38. ［3］江建海， 虞邦煒 ，王升. 光固化套在天然氣管道定向鉆穿越的應(yīng)用［J］. 煤氣與熱力，2016，36（7）：B13-B16.
