水平定向钻施工中燃气管道外防腐层防护分析

马海洋

摘要：随着对环保的重视，非开挖地下管线铺设技术受到关注。非开挖技术广泛应用于穿越公铁路、植物保护区等不允许开挖时，对石油天然气等地下管线铺设更换。由于对其工艺研究还不够深入，经验指导多于规范操作。对于城镇燃气管道，如水平定向钻穿越管道技术施工中控制不严，会损伤管道外防腐层，缩短燃气管道的使用寿命，因此，对燃气管道外防腐层保护是施工质量控制的重要环节。

关键词：水平定向钻；燃气管道；外防腐层防护

引言

自定向水平钻井技术问世以来，城市燃气管道的布线得到了极大的便利。今天，定向水平钻井技术已广泛应用于我国城市燃气管道的布线，但在实际施工过程中，保护燃烧路径的外层防腐仍然是一个重大问题。在水平定向钻孔过程中，必须采取一切有效措施来保护管线的外层不受腐蚀，以确保管线的整体布线质量。

1技术原理

水平定向钻穿越工艺包括工程设计、测量放线、设备安装调试、管道钻具连接等。大多数水平导向钻进使用辅助射流切削钻头，钻杆不停回转时钻头钻出直孔，钻孔轨迹偏斜时探头发出信号，操作人员通过监测信号观察钻头前进方向，确保钻孔按设计轨迹钻出地表。导向孔施工后需扩孔器扩孔，通常将钻孔扩大至成品管线直径的1.3~1.5倍，出口坑将回扩器连接在钻杆上，安装管线管径较大时，可根据钻机情况多次回扩。钻孔完成后将待铺管线连接在钻杆上，将管线拖入扩钻孔。

2水平定向钻施工中燃气管道外防腐层防护的必要性

近年来随着中国的城市化，城市燃气管道的铺设越来越频繁。但是，由于管道铺设是一项复杂而系统的工作，往往需要不影响城市正常运行的建设，所以往往无法采用传统的开挖施工方法，而是通过水平定向钻井铺设管道，无需开挖即可铺设复杂的地下管道，但也具有施工精度高、环境污染小、交通畅通、安全性高、工期短等优点。在水平定向钻井施工中，一项关键任务是有效保护烟道外层不受腐蚀。顾名思义，烟气管道外部防腐层是一种防腐涂料，可以增加管道腐蚀的风险，缩短管道寿命，甚至造成严重损坏。因此，在水平定向钻井施工中，有必要加强燃烧气管外层的防腐保护。

3施工技术要点

水平定向钻穿越施工控向步骤包括工程测量、控向操作。水平定向钻穿越工程测量以现场交接控制桩为依据，测量步骤包括设计交桩、现场布置。应与设计人员核实大地坐标控制桩。控向磁方位角是控制穿越曲线横向误差的基本依据，穿越地域空旷采用大地磁方位角。应在穿越轴线不同位置多次测量。水平定向钻施工控制钻进方向机构包括钻具采用孔底动力加弯接头结构，根据预先拟定控向曲线确定控向指令等。可以在定向钻进中随时根据井下信息进行钻具倾角控制。钻导向孔是水平定向钻穿越施工关键工序，由于导向孔曲线依赖钻进方向改变形成，可采用几何计算得到造斜段单根钻杆角度变化。

4水平定向钻施工中燃气管道外防腐层存在的隐患

在定向水平钻探施工中，存在隐藏在外腐蚀层中的风险，主要集中在以下几个方面:①施工前没有对施工区地质状况进行有效研究，实际施工时容易造成损害②不注意燃气管路焊接口和填充口防腐蚀薄弱，在牵引过程中容易引起外力作用下胶的开、落；③气体排放通道中有硬石头等尖锐物体，容易导致管道外防腐层开裂；④牵引管线与燃气管道线不同轴，致使牵引管内扭矩过大，容易造成管外防腐层损坏；②一些特殊地质洞没有完全清理，因为洞内坚硬岩石等尖锐物体较多，容易引起地层外部防腐层的擦伤；⑥孔口不符合有关牵引管的弯曲要求，容易引起孔口内壁与燃气管道之间的摩擦，可能导致管道外层的腐蚀；②膨润土泥浆配比不合理，导致实际拖运过程中摩擦阻力过大，容易导致路径外部防腐层开裂。

5水平定向钻施工中燃气管道外防腐层防护措施

5.1光固化保护套

定向钻穿越技术实施中会对管道防腐层造成损伤。定向钻施工前需对出入土点测量、预扩孔等施工步骤严格把关，按设计要求充分洗孔，保证定向钻孔洞圆滑，回拖时防止擦伤，确保管道防腐层完好。设计时应考虑对防腐层采取保护措施，常用措施包括光固化保护套等。光固化保护套是高强度脂料添加剂复合材料，防水效果好，利用自然光在规定时间内固化，可加强抗机械外力冲击。

5.2控制好拖管过程中的泥浆配比

污泥由膨润土和用水搅拌的污泥添加剂制成。工程膨胀孔较大，因此有必要在牵引阶段对导孔、膨胀孔和泥浆的粘度进行合理控制，以防止孔收缩并保持孔内润滑。泥浆粘度通常用马圈粘度计数器在现场测量，通常用" s "表示。gb 50424—2015 "《油气输送管道穿越施工规程》 :马棚粘度要求:砂层泥浆粘度为40 ~ 60s，细砂泥浆粘度为40 ~ 80s。工程主要通过土层和砂层，有些是细粒，因此在钻井引导孔阶段，泥浆粘度控制在45秒左右，在膨胀和回运阶段，泥浆粘度控制在60秒左右，从而使手 降低钢管外防腐层的摩擦阻力，保护外防腐层，保证拖管施工过程的连续性。

5.3防护层进行检测

燃气主管道采用3PE加级防腐，使用电火花检测仪对防护层进行检测，燃气主管道安装聚乙烯管支架，预防燃气主管道穿越损伤。在燃气主管道安装镁阳极带。入钻口前，管道发送沟内安装滚轮支架，将燃气主管道吊放在滚轮支架上，防止杂物对外腐层划伤。GB50242-2015规定，扩孔采用多次方式，选用直径为300、600、900mm的回扩头，使扩孔孔径达到要求，避免外防腐层受到损伤。泥浆由膨润土加添加剂与水搅拌而成，使用粘度计检测泥浆粘度，沙土层泥浆粘度为40~60s，工程穿越土质为素土，钻孔导向中泥浆粘度为45s，回拖中保持良好润滑。

5.4加强焊口防腐补口及主管穿钢套管防护

燃气管道和套管外防腐层的防护等级为3PE，用于加固防腐层，也就是说，在管道牵引操作过程中，必须首先对主管道和套管之间的焊缝进行三级防腐填充；为了保证焊缝防腐蚀填充开口的质量，还必须在整个管道外部防腐蚀层上进行100%的电气火灾探测。其次，钢管的保护对监理也至关重要钢管操作前，应有效地将聚乙烯管材支架固定在监理处，以避免监理在钢管通过过程中与钢管内壁发生硬接触，从而导致钢管外部腐蚀层开裂；与此同时，要填充监理喷嘴周围的柔性材料和钢套。

5.5阴极保护

在管道的防腐施工中，由于管道运输、施工条件等诸多因素的影响，涂层不可能做到完整无损，而涂层破损处的管壁极易被腐蚀，且由于形成的腐蚀电池呈现小阳极/大阴极的状况，腐蚀电流密度较大，腐蚀速度往往成倍增加。可见，只采用涂层是不能完全防止管道腐蚀的。根据电化学腐蚀原理，只要把需保护的金属变成阴极，就可以防止腐蚀。阴极保护技术就是通过向被保护的钢质管道通以足够的直流电流，使管道表面产生阴极极化，减小或消除造成钢质管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差，使腐蚀电流趋于零，进而达到阻止管道腐蚀的目的。阴极保护有两种办法，即外加电流阴极保护和牺牲阳极保护。

结束语

水平定向钻进施工技术因其施工简单、高效、安全等优势，在穿越河流、护坡等障碍物管道工程中被广泛应用，能有效提高工程质量水平。由于水平定向钻进施工技术应用时间较短，实际工程中遇到各种技术问题，需结合工程实际选取合适的施工方案。对于燃气管道施工，要在施工中形成完善的燃气管道防腐层防护方法，保证燃气管道外防腐层的完整性。

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