1 工程概況

某天然气支线管道工程小江穿越施点位于桂平市蒙圩镇以南约2km的小江村附近，勘察期间河床面宽约65m，水面宽度约50m。穿越处地区等级为三级，管道设计压力为10MPa，管径为D323.9×11.9mm，硅管套D114× 6.4mm，穿越方式为定向钻。

2 施工方案选择

为了圆满完成小江定向钻穿越施工，该工程从钻进导向、扩孔清孔以及回托时间等几个工作量方面进行数据统计分析，结合现场实际情况，通过选择分析评价，最终确定合理控制钻进、扩孔、回拖速度为此次定向钻穿越冒浆控制技术方案。

2.1 施工回拖过程中最大回拖力的计算

水平定向钻回拖时的最大拉力按下式计算的1.5～3倍选取。

经计算，316.96m的管道回拖长度，主管Ft=191.4kN、光缆套管Ft=45.6kN。结合该穿越工程同孔回拖实际情况，最大回拖力Ft约237kN。根据经验，钻机选型一般按计算回拖力的1.5-3倍，该工程取3倍的安全系数，钻机回拖力711kN即可满足回拖要求。

2.2 钻导向孔及扩孔选择

导向孔的钻进是整个定向钻施工的关键，导向孔施工要严格按照《油气输送管道穿越工程施工规范》（GB50424-2015）执行。成孔时应采用数级预扩孔，最小扩孔直径为管径的1.5倍，该工程采用同孔回拖工艺，管道外径按438mm计算，最终扩孔直径为660mm（26"）。

3 施工异常分析

小江穿越属于堆积丘陵地貌，河流水面与两岸高差为3.48～3.71m，定向钻地质情况为地层自上而下划分为3个工程地质层：耕土1层、黏土2层、中风化石灰岩3层。2018年05月29日进行Φ430管径扩孔完成后，在钻进导向孔和回拖时没有冒浆，次日准备进行Φ550管径扩孔。30日在Φ550管径扩孔时入土端侧菜地现场场地发生冒浆异常，经分析认为可能是扩孔时的泥浆压力过大，造成冒浆的原因是孔洞中出现憋压或人为增压所致。

通过对回拖现场进行实地勘察和记录比对，冒浆现象泥浆压力与钻具的扭矩成反比，与钻进速度成正比，泥浆压力愈大，钻具的扭矩越小，相应的钻进速度越快。如果为了加快进度而在扩孔不断增大泥浆的压力，就会造成冒浆。现场Φ550管径扩孔部分典型施工记录。

根据现场记录统计表，分析可知造成二次扩孔冒浆的主要原因是：夜晚施工作业时，施工人员为加快扩孔进度提高了转速，从而不断增大泥浆的压力，造成了此次定向钻施工过程现场冒浆异常。

4 防二次扩孔冒浆技术分析

针对二次扩孔产生冒浆具体原因进行分析及相应的应对技术措施如下：

4.1 扩孔器选择不当

憋压情况的出现是因为在粉质黏土层中使用了桶式扩孔器扩孔。桶式扩孔器为圆筒锥状，扩孔时与孔壁完全接触，且自身又是完全封闭的桶状，没有泥浆循环的通道，所以如果孔壁周围的土质是塑性较好且密实的黏土，会造成泥浆循环不畅通，局部升压，在一些土体不密实的地方就会形成冒浆。措施可改换为切削式扩孔器。

4.2 人为增压

泥浆压力与钻具的扭矩成反比，与钻进速度成正比，泥浆压力愈大，钻具的扭矩越小，相应的钻进速度越快。如果为了加快进度而在扩孔不断增大泥浆的压力，就会造成冒浆。因此不能盲目地为了施工进度而忽视了冒浆异常的发生，并带来的经济损失和环境影响。措施为扩孔过程中要将泥浆压力、钻具扭矩、速度调整到一个合理的最佳状态。

4.3 泥浆配比

泥浆是定向钻穿越必备的润滑剂，合理选择泥浆配经，可以保证孔壁不塌方，保持泥浆的饱和度、减小摩擦。在满足定向钻施工要求的前提下，泥浆越稠，泥浆颗粒与颗粒之间就不会有足够多的自由水，此时的泥浆实际上是一种可塑和流动状态的混合体，冒浆时，该混合体从定向钻孔上面的土体的颗粒间隙中通过，如果泥浆比较稠，它通过上面土体的颗粒间隙时就会受到阻碍和约束，从而可以起到阻止冒浆的作用。

4.4 薄弱部位的穿越

冒浆现象基本上都是发生在出入管道埋深较浅和一些地质局部软弱的位置。如果把比较薄弱的部位通过地基处理的方式进行加强，冒浆现象也能得到有效控制。也可采用预压、强夯、换填等整体加固的办法。

5 实施措施和效果

根据分析确定的技术措施，制定出相对应的实施方案和计划。

6 结束语

结合此次小江河流定向钻穿越施工钻进导向、扩孔、洗孔以及回拖过程中发生的冒浆事件进行相关信息收集，根据现场施工记录从理论角度分析了此次小江定向钻穿越施工冒浆事件主要原因并采取相应控制措施控制好扩孔行进速度及泥浆压力，有效控制了定向钻穿越后续施工中冒浆的情况发生，节省了大量施工资源和费用，同时有效保护当地的自然环境，这对类似管道定向钻穿越工程施工将有一定的借鉴意义。