水平定向钻穿越电力管束时管道受力及安全分析

水平定向钻进技术(HDD)在市政电力排管施工中得到普遍应用,由于电力管道施工过程中的多管组合回拖和压密注浆等施工特点,不仅使得回拖时的阻力增加,而且作用在管道外壁上的注浆压力同时会降低管道抗外压能力,与单根管道的回拖施工有明显差别。考虑多管组合回拖效应,利用管束的等效半径和管束与孔壁的等效摩擦系数,对常用的ASTM回拖力计算方法进行改进,使其更适用电力管道回拖力计算;同时将注浆压力作为管道所受外压力,分析注浆时管道的应力,从而保证管道回拖和注浆施工中的安全。     

注水平衡法在非开挖施工中的应用

首先对河北廊坊天堂河穿越工程的概况和施工难点进行了介绍;然后针对工程需要提出了注水平衡法,并对其进行了理论分析;最后对施工过程和结果进行了分析介绍。施工实践证明了理论分析的正确性,且表明：非开挖施工时,在管道中注入适量水能平衡管道所受浮力,减小管道所受摩擦力,能达到减小管道回拖力的目的。     

油气管道水平定向钻穿越回拖力分析

水平定向钻穿越是油气管道穿越最重要的非开挖方式,而管道回拖力的计算是选择穿越设备、校核穿越设备能力的重要基础。目前国内工程设计中采用国家标准《油气输送管道穿越工程设计规范》和行业标准《油气输送管道工程水平定向钻穿越设计规范》中推荐的公式进行计算,在国际上一般采用PRCI报告中推荐的计算方法。通过理论计算和实际工程回拖力对比,推荐采用国标公式进行最大回拖力的计算,同时对国标中摩擦系数和黏滞力系数进行验证,给出了较为确定的数值。经过实际工程的验算,与回拖结果基本相符,可以作为后续的回拖力计算使用。     

定向钻铺管回拖力计算模型

在定向钻穿越铺管的过程中,管道在孔内的受力情况非常复杂,但是回拖力计算又是机具选择的重要参考依据,所以管道受力分析及回拖力计算就显得非常重要。通过分析管道在弯曲段和稳定段的受力情况,分别建立管道弯曲段和稳定段的受力模型,最终总结出计算管道回拖力的方法。经实例计算检验,这种计算方法更加接近实际。      

HDD穿越奥斯汀湖铺设球墨铸铁管的回拖力计算

在管道回拖过程中,球墨铸铁管与钢质、塑料质管道表现出不同的特征。对钢管和塑料管的回拖力计算模型及方法已经被大众接受。这里基于本工程的柔性限位接口球墨铸铁管建立了一个新的回拖力计算模型,经实践获得的数据验证,其方法可行、计算结果可靠。     

水平定向钻法铺设HDPE管的短期和长期反应

在水平定向钻进施工设计时,回拖力的估算是一项重要内容。正确估计管道轴囱应力分布对于预测管道的长期性能极其重要。本文展示了HDD不同施工参数对聚合物管和钢管长期和短期反应的影响调查结果。结果表明,应力、应变在管道的整个使用寿命当中持续变化。一些施工参数对短期回拖力以及长期的轴向应力有着显著的影响,并对其使用寿命有潜在影响。这项研究表明,在施工过程中,最大短期轴向应力的一半可以作为长期轴向应力的一种保守措施。     

导向钻进技术在湖南湘潭某通信管网建设工程中的应用

以湖南湘潭某通信管网建设工程为例，介绍了采用导向钻进非开挖技术进行铺管建设中导向轨迹的设计方法，以及根据工程情况确定所需的最大回拖力，并针对工程特点提出几项施工质量保证措施。     

地下水浮力对建筑工程设计施工的影响

地下水的浮力对结构设计和施工有不容忽视的影响。结构抗浮验算与地下水的性状、水压力和浮力、地下水位变化及意外补水有关。提出设计水位计算浮力的概念，以及抗浮设计的方案及措施。     

非开挖铺管回拖阻力分析

建立了一种新的非开挖铺管回拖阻力分析模型,并进行了实例计算,计算表明新模型计算出的最大回拖阻力与实际阻力值较为接近。理论计算不可能算出完全准确的回拖阻力,但在尽量符合实际情况的前提下进行合适的取值,理论计算得到的回拖力已经能对钻机选择、设备布置、管道的最大承受力验算等施工设计起到很好的指导作用。     

CMS55030大钻机显威黄河—记中石化徐州管道储运公司使用CMS55030水平定向钻穿越黄河成功记实

作者撰述了徐州管道储运公司成功地使用美国CMS55030水平定向钻穿越黄河成功地铺设长813m、直径630m的钢管的情况。该型钻机的回拖力达到2450kN。是我国近年来引进的少数几台大型钻机之一。     

水平定向钻施工中软硬交错地层的处理

在软硬互层的地层中进行水平定向钻施工,扩孔过程中易出现扩孔台阶,导致扩孔施工中卡钻、回拖过程中拖力增大、钻杆疲劳等现象,因此有必要对软硬交错地层处可能出现的扩孔台阶进行施工准备,并制定相应的施工预案。     

东濮凹陷北部沙三段古压力恢复及油气运聚动力构成

综合应用流体包裹体法和盆地模拟法, 恢复了东濮凹陷北部沙三段古压力, 并分析了成藏期油气运聚动力构成。研究结果表明, 沙三段超压分布受构造格局、沉降中心、生烃中心控制明显, 超压幅度表现为洼陷区大、中央隆起带次之、西部斜坡带最小, 受盐岩层发育影响, 濮卫-文留地区盐岩下部层系表现为压力系数高值区。成藏期超压和浮力是研究区沙三段油气运聚的主要动力, 压力过渡带和正常压力带是油气的主要聚集场所。研究区主要存在超压驱动、超压-浮力联合驱动和浮力驱动等3种类型的驱动机制, 其中斜坡带和洼陷带等超压带主要为超压驱动, 部分中央隆起带上的压力过渡带为超压-浮力联合驱动, 西部斜坡带和部分中央隆起带等正常压力带主要为浮力驱动。      

对土体稳定性计算中地下水作用力的探讨

针对在地下水作用力使用中易出现力的概念混淆、重复计算等问题,论述了土体中的孔隙水压力、浮力、渗透力三种地下水作用力的性质,从能量守恒角度论证了稳定渗流环境下的孔隙水压力与水深和水力坡角相关;探讨了浮力、渗透力两种体积力与边界孔隙水压力的等效关系,论述了在稳定渗流环境下的土体稳定性计算采用土水分算与土水合算两种方法时,前者应使用渗透力和土粒浮重度进行平衡计算;后者应使用孔隙水压力和土体饱和重度进行平衡计算。在此基础上,对现行滑坡防治工程的相关规范中,滑坡稳定性计算公式中的地下水作用力的不当使用问题进行了探讨,并采用工程实例对其引起的稳定性计算偏差进行分析。结果显示:相关规范中存在渗流条件下孔隙水压力未考虑水力坡角及孔隙水压力与浮力概念混淆的错误,这两种情况都将造成设计偏保守,工程治理时后者将造成较大的经济浪费。     

对土体稳定性计算中地下水作用力的探讨

针对在地下水作用力使用中易出现力的概念混淆、重复计算等问题,论述了土体中的孔隙水压力、浮力、渗透力三种地下水作用力的性质,从能量守恒角度论证了稳定渗流环境下的孔隙水压力与水深和水力坡角相关;探讨了浮力、渗透力两种体积力与边界孔隙水压力的等效关系,论述了在稳定渗流环境下的土体稳定性计算采用土水分算与土水合算两种方法时,前者应使用渗透力和土粒浮重度进行平衡计算;后者应使用孔隙水压力和土体饱和重度进行平衡计算。在此基础上,对现行滑坡防治工程的相关规范中,滑坡稳定性计算公式中的地下水作用力的不当使用问题进行了探讨,并采用工程实例对其引起的稳定性计算偏差进行分析。结果显示:相关规范中存在渗流条件下孔隙水压力未考虑水力坡角及孔隙水压力与浮力概念混淆的错误,这两种情况都将造成设计偏保守,工程治理时后者将造成较大的经济浪费。     

浅谈水平定向钻穿越设计

本文简要介绍了水平定向钻穿越的技术特点,指出了设计步骤及应注意的技术要点,阐明了水平定向钻技术在管道穿越施工中的优势,及其广泛的应用前景。管道水平钻进的入土角、出土角、曲率半径和穿越深度等设计要素的确定方法,分析了管道强度和回拖力的计算方法。     

威猛V—Rod钻杆

水平定向钻对钻杆的要求是高于石油钻井的,面对高扭矩、大回拖力,使用的钻杆都需要频繁承受弯曲负载,反复使用,而威猛的V—Rod钻杆则专为水平定向钻施工设计,采用独家定制高性能合金材料,拥有特殊的抗磨损和抗弯曲性能,采用单根整体锻造和特殊热处理工艺,整根钻杆的强度和硬度均匀一致,避免了局部应力集中,不像普通焊接钻杆般因杆身软和接头硬而容易断裂。加大的钻管直径提供额外的拉伸强度,     

塔里木盆地克拉2气田异常高压的成因分析及其定量评价

塔里木盆地库车坳陷克拉2气田自始新统以下地层内砂岩储层的实测压力梯度为1．8～2．1MPa／100m，过剩压力达30～35MPa，表现为明显的异常高压。前人认为超压的形成主要受控于构造挤压作用，此外还有高压天然气的注入、构造抬升等因素，基本不存在欠压实作用。本文首先总结了各种成因机制的可能性，以此为依据，定量评价了气柱浮力、欠压实作用和构造挤压作用等因素对砂岩内异常高压的贡献，并提出了克拉2气田超压形成的概念模式。研究发现，该气田不同深度间的过剩压力差异完全是气柱浮力引起的，但气柱浮力对超压的贡献不超过10％；明确指出欠压实作用肯定存在，且对砂岩中超压的形成起着重要作用，其贡献一般为20％～30％，部分层段高达40％～50％；从构造压实作用机理出发，分三种情况讨论了构造挤压对流体增压的影响，认为构造应力能够传递给流体的最大压力为侧向上的最大主应力与沉积压实阶段的上覆负荷之差，其对本地区超压的贡献最大可达40％～50％，部分层段仅20％～30％。克拉苏地区超压形成的时间先后顺序(概念模式)为：首先因欠压实作用而出现超压，形成了封闭体系；其次为天然气的快速注入；而康村期(N1-2k)以来的构造挤压则引起流体压力幅度的进一步增高。     

国内生产威猛D80×100Ⅱ水平导向钻机

北京威猛机械制造有限公司于2008年3月开始生产第一款型号钻机D80×100Ⅱ水平导向钻机,该钻机设计崭新,较第一代的钻机设计更先进,自动化程度更高。D80×100Ⅱ水平导向钻机专门针对操作员而设计。它由John Deere 6068柴油发动机驱动,钻机的回转扭矩为13558Nm,推进回拖力为36287kg。     

“高密度浊流”是砂质碎屑流吗？

习惯上认为，浊流是一种液性流，其沉积物靠液态湍动支撑；而碎屑流是一种塑性流，其沉积物靠基质强度、分散压力和上浮力支撑。“高密度浊流”的概念是指高浓度的、通常是非湍动的液态流，其沉积物主要靠基质强度、分散压力和上浮力支撑。以往认为顶部带有湍流云的牵引毯代表高密度浊流其实是一个错误，因为牵引毯既不是液性流也不是湍流。碎屑流也可能在其顶部带有湍流云。牵引毯／碎屑流与其上面的湍流云在流变学、沉积物支撑机制     

深盆气成藏关键地质问题

深盆气藏是与源岩紧密相连的气水倒置气藏，具有气水倒置、储层致密、源储相连、无水动力驱动、地层普遍含气、含气面积大、地质储量大、通常出现于盆地的构造较深部位且以含煤地层为主要的气源岩等特征。地层内部天然气能量的最初来源是油气生成过程中由干酪根热化学反应所产生的化学能转换，生气作用过程的持续发生赋予了天然气离开气源岩并进入地层孔隙的基本能量，生烃膨胀力作用导致了气水活塞式的排驱过程和特征，形成了宏观上的气水倒置现象。在地层条件下，气水倒置关系的产生只有两种可能：当天然气最初从源岩排入常规储层时，气水倒置现象产生但具有较小的气柱高度(与浮力作用有关)；在深盆气成藏条件达到满足时(如均质性较强、大面积发育且紧邻气源岩的致密储集层发育等)，浮力作用失去效力，产生较大气柱高度的气水倒置。与受浮力作用影响(与气柱高度有关)的典型常规气藏相比，典型深盆气成藏与埋藏深度有关。常规气藏表现为原生的高异常地层压力，但深盆气藏具有较大的异常压力变化幅度，两者均可在成藏动力条件达到平衡时具有相对静止的稳态保存特征。