水平定向钻的风险规避与故障处理
【摘要】风险规避意味着在规划阶段识别出主要风险因素，并且规避这些风险因素。如果无法规避或者避免，则需要采用合理的方法进行故障处理并成功的对其加以解决。如果现场发生问题，则承包商必须具有充分的智慧、应变能力和创新能力对其加以解决。本文明确了水平定向钻施工过程中可能发生的风险，阐述了故障处理途径，提出了减轻所遇问题的指导意见。
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【关键词】水平定向钻;风险规避;故障处理
随着我国经济和城市化建设的迅速发展，非开挖技术的应用越来越广泛。水平定向钻机就是被广泛使用的一种非开挖设备，主要用于穿越公路、铁路、建筑物、河流，以及在闹市区、文物保护区、农作物和植被保护区等不易开挖的条件下，进行供水、煤气、电气、电讯、天然气、石油等管线的铺设或更新。其工作过程是通过计算机控制进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。
1.潜在风险
一般来说，业主、管理部门和承包商最关心的重大风险包括：
钻孔失败
施工人员和普通民众的安全
对环境、自然资源或者历史文化资源的破坏
地表隆起以及建筑物或道路损坏
地表的塌陷和沉降
冒浆
张翰主演的电视剧破坏已有的公共设施
2.故障处理和减轻损失
2.1钻孔失败
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业主主要担心的就是钻孔的失败。如果管线的安装并非至关重要的考虑，那么项目一般都会被搁置。如果项目无法完工，那么通常就是拖延和索赔，而业主仍然必须到一种方式来满足预期项目的功能，例如开挖或跨越管线。以下因素都有可能导致钻孔的失败。
循环钻井液的漏失
障碍物
液压锁
穿越曲线线性度问题
钻孔坍塌
管线破裂
钻杆故障或孔底钻具故障
最小的国家2.1.1 循环钻井液的漏失
如果遇到空洞或者裂缝较发达的地层、钻孔坍塌、钻进或者回扩过快以及采用的钻井液配比不正确，会发生循环钻井液漏失。尤其重要的是钻井液的性质、钻井液的体积以及钻进的速度等因素一定要与地层的情况相符，这样对于保持钻井液的环流和钻孔的稳定性具有至关重要的意义，因而可以最大限度地提高穿越的成功概率。
2.1.2障碍物
如果遇到障碍物，并且采用了所有符合实际的措施之后，钻头或者扩孔器以及管线无法穿透这个障碍物，那么钻孔就有可能失败。潜在的障碍物包括：卵石、砾石、大石块以及建筑废料或地基。
如果在规划阶段识别了潜在地障碍物，那么最佳的办法就是通过调整钻进规划路径来避开它们。如果无法更改路径，那么何种应对措施方为适当就取决于遇到这些障碍物地频繁程度，障碍物的类型、尺寸以及它与钻进规划路径之间的相对位置，以及地表的限制条件。此类应对措施也取决于合同文件中有关现场状况偏差以及潜在障碍物处理的条款规定。
概括的说，经过障碍物时可以采取的措施包括以下几个方面：
在可能的情况下将钻孔路径移到一个更为合适的地方，最好在规划和设计阶段采取这种方法，而不要在遇到障碍物之后才临时制定应急措施，这样会造成工期的耽误和成本的浪费。
调整钻具的钻进速度和泥浆泵的输送速率，在试图要穿过或者经过障碍物时要缓慢推进，不要发生严重的路径和斜度的变化，造成穿越曲线的严重变化。
将钻杆抽回，重新定向，以转向的方式绕过障碍物。
如果可以接近障碍物的话，则从地表开挖将障碍物清除。
可以尝试固定一个口径较大的扩孔器，然后以反向扩孔对障碍物进行扩孔，穿透障碍物，或者将障碍物清理出原来的位置。
2.1.3液压锁
液压锁是钻井液环流从钻孔断流时发生的一种现象。在施工过程中，如果没有将足够的钻井液泵入钻孔，或者使用不良的钻井液就回出现。经由扩孔器打入钻井液如果完全滞留在
钻孔中，而没有流出时，液压锁便回发生。被泵入钻孔的钻井液在没有排放路径的情况下回开始增压，压力会使管子无法移动，直到钻井液到排放路径为止。当液压锁发生时，液体会停止流动，回拖力会增大到钻机的最大限度，而旋转压力会变得非常低。
应该采取的以下措施来减轻液压锁：
保持钻井液的环流。
沿着钻孔的路径，在怀疑的受压区开挖“排气孔”以释放压力。受压区一般都在钻头或扩孔器的后面。
等待几分钟让压力降低后再行钻进，此时泥浆泵的输送速率和钻进速度要降低。压力完全排放干净，所需时间从几分钟到几小时不等。
2.1.4穿越曲线线性度问题
如果定位和控向不精准，或者因为地层状况司钻无法正确的执行控向员转向指令，那么穿越曲线就有可能发生线性度的问题。除此之外，发射器发出的信号也可能因为干扰的问题而失真，这样也导致钻孔的定位不准。采取以下措施可以减轻这些问题：
更换与地层状况适宜的正确的钻头和钻具。
采用抗干扰能力更强的发射器，这种方式有可能会降低干扰的影响。
控向人员在发射器通过问题区域时采用人工磁场等有效的技术，在干扰区域进行发射器的跟踪定位，这样可以保持定位更为准确有效。
碧绿碧绿的什么?如果存在主动干扰，可以关闭干扰源或者降低其干扰强度。
2.1.5钻孔坍塌
钻孔坍塌的诱因有多种，并且严重影响着钻进施工的成功机率。在水平定向钻作业中，软质和松散的土质尤其会产生高度的坍塌风险。钻孔的坍塌会直接导致旋转扭矩和钻进推拉力的增大，并且会降低钻井液从钻孔中的流出量，甚至导致钻井液断流。为了减轻这种问题：
从坍塌区域恢复钻井液环流，增加钻井液的滤失控制和胶凝强度，然后继续缓慢的钻进。如果穿越卵石层或钻进路线上有大石块，石块容易从顶部或者侧面掉入钻孔。出现这种情
况旋转扭矩会立即增大，而且有可能根本无法进行钻进、扩孔或回拖。为了减轻这种问题：
如果这类问题在导向孔施工过程中发生，应该把钻杆抽回，直到旋转扭矩恢复到正常值为止，然后可以缓慢的连续钻进。此时石块有可能会被推入钻孔周围的地层，或者被钻头切碎并在钻井液环流的携带下从钻孔中流出。如果在预扩孔过程中石块掉入钻孔，通常情况下仍可以继续扩孔。在管道回拖过程中大石块掉入钻杆上会导致旋转扭矩增大，掉到管道上会导致回拖力增大。一般情况下仍可以继续安装管道，但有可能会导致管道损坏、防腐层损坏。在某些情下，管线回拖可能根本无法完成。
可以在钻孔过程中可以安装套管来避免卵石或者大石块掉入钻孔中。
唇部护理2.1.6 管线断裂，钻杆故障或者钻具故障
钻孔的准备不充分，质量不过关或者在设计上存在缺陷，均会导致管线在安装过程中发生断裂。例如如果所选管子的壁厚不够，会导致弯曲能力不足，这样管线在回拖过程中就有可能发生断裂。为了减小管线断裂的可能：
对于管线设计标准尽量设计的保守一些，并且要遵守制造商提供的建议。
一定要采用正确的焊接程序和标准，并且在回拖前要对焊口进行检测。
导向孔的曲线要严格按照设计曲线进行施工，满足曲率半径要求。在回拖之前，要对钻孔进行必要级数的扩孔作业，使得钻孔形成足够好。
钻杆的故障包括：杆体和丝扣的维护保养不当，钻杆的质量低下，丝扣上的太紧，力矩过小或过大，在造斜而导致弯曲半径过当。为了减轻这样的故障问题：
使用高质量的钻杆，并且钻杆的尺寸要与钻机的能力相匹配。
始终遵守钻杆的使用、保养和维护方法。
制定钻杆的检测计划，定期对钻杆进行检测。
不要超过钻杆的允许弯曲半径，钻杆的弯曲半径越大，钻杆的使用寿命越长。
要避免扭矩负荷过量而导致钻杆停钻，扭矩能量的释放可能导致钻具接头松口。
在钻进时要避免钻进速度过快或过慢造成穿越曲线的拐点过多或者未达到设计的弯曲半径，在扩孔时也要避免在钻杆和扩孔器连接处发生动态弯曲效应。
尽量减少孔底钻具中钻具接头的数量。
调整旋转速度，钻进速度，泥浆泵送浆速度，并且合理选择钻头类型，最大限度延长钻头的寿命。
如果钻具掉入钻孔并无法取回时，如果可能应重新选择一条钻进路径。
2.2地表隆起以及建筑物、道路损坏
地表隆起一般都是因为钻井液环流从钻孔中断流之后泵入过量的钻井液造成的，此时将引起地层迅速增压从而导致地表隆起。如果在地表覆盖土不足的情况下，采用桶式扩孔器进行扩孔，钻孔中的切削的土壤会被扩孔器向四周挤扩，可能会导致地表向上隆起。另外一个原因是扩孔或回拖管线速度过快，此时扩孔器切削下的碎屑无法与泥浆充分混合，更无法被循环钻井液携带出钻孔。为了减轻这一问题：
退回钻头或者扩孔器，恢复钻井液环流，然后在继续作业。此时要降低钻进和扩孔的速度，同时要监控返浆中固体物质的含量，然后根据返浆的情况和地质情况调整泥浆配方和送浆速率。
如果无法维持钻井液的环流，应该计算出钻孔的体积，并且尽量限制泵入的钻井液体积不要超过钻孔的体积。