ｄｏｉ：１０．３９６９８．ｉｓｓｎ．１６７１—５１５２．２０１８．１０．００２ 水平定向钻穿越管道与 既有深埋钢质油气管道交叉垂直净距的探讨 口杭州市城乡建设设计院股份有限公司（３１ ０００４）吴丹琪顾紫娟李威信黄俭王胜炎 口富阳华润燃气有限公司（３１ １４０２）赵冠华 摘 要：当新建水平定向钻穿越施工管道与既有非开挖深埋铜质油气管道交叉敷设时。往往会出现 物探不准确、竖向标高设计不合理等问题。本文通过对水平定向钻施工偏差与管道物探技 术应用的分析，结合实际工程案例，对新建水平定向钻穿越管道与既有深埋铜质油气管道 交叉垂直净距的合理控制值进行探讨。 关键词：水平定向钻管道净距控向精确物探 Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｎｅｔ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ａｎｄ Ｂｕｉｌｔ Ｄｅｅｐ Ｂｕｒｉｅｄ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ Ｗｕ Ｄａｎｑｉ，Ｇｕ Ｚｉｊｕａｎ，Ｌｉ Ｗｅｉｘｉｎ，Ｈｕａｎｇ Ｊｉａｎ，Ｗａｎｇ Ｓｈｅｎｇｙａｎ，Ｚｈａｏ Ｇｕａｎｈｕａ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗｈｅｎ ｎｅｗ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｒｏｓｓｅｓ ｂｕｉｌｔ ｏｉｌ－ａｎｄ—ｇａｓ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｔｒｅｎｃｈｌｅｓｓ ａｎｄ ｄｅｅｐ—ｂｕｒｉｅｄ，ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｕｓｕａｌｌｙ ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｎｏｔ ａｃｃｕｒａｔｅ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｕｎｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｏｒ ｓｏｍｅｔｈｉｎｇ ｅｌｓｅ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｓｅｓ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｎｅｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓｉｎｇ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｅｗ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ａｎｄ ｂｕｉｌｔ ｄｅｅｐ－ｂｕｒｉｅｄ ｏｉｌ—ａｎｄ—ｇａｓ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅｌｉｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｎｅｔ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｃｃｕｒａｔｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ １ 引言 ２０１４年７月，中石油大连新大一线输道在一 次电缆水平定向钻穿越施工过程中被钻破，导致原油 泄漏，并引发大火，所幸无人员伤亡。图１为事故现场。 尤其当新建水平定向钻穿越管道与既有深埋油气管道 交叉敷设时，往往存在竣工资料与实际不符、物探不 准确等问题，一些重要既有油气管道被钻破往往造成 重大财产损失甚至人员伤亡，因此有必要对水平定向 钻穿越管道与既有深埋油气管道交叉垂直净距的合理 控制值进行分析探讨。 非开挖施工挖断既有油气管道的事故频繁发生， 城市燃气２０１８／１０总第５２４期Ｉ ９ 图１大连金州区新大一线输道事故 ２ ＋ｉｌ父规范对交义 Ｉｈ］ｌ￣ｌｉ的规定 （１）水 定 穿越施Ｔ管道 ｊ既仃油气管道 的ｌ ｉ ｌ十Ｈ火姚池规定： 《 １１ ｔ，． ｌｉｌ ｊＩｊ送管道 水 定… 穿越没汁规范》（ＳＹ／Ｉ、６９６８—２０１３）销５．０．４ 条：定… 越轴线心符合的 求：毹：道交义或卜卜 越ｔＩ、ｆ’睡 不 小ｒ６ｍ ｉ２）《水平定 法Ｉ＿＾：道穿越Ｉ 技术规程》 （（ Ｉ·３：￥３８２—２０１４） ５．３．８条：从 仃地下管线上部 交义煅没Ｈｌ『， ，『｝埘 幢人Ｊ：０．６ｍ，／』【１ 淤泥质地Ｊ ｌ１１ 越， ｝｛ｉ－＿，ｆｚ ｔ 、 人 ．Ｏｍ；从 ，ｆ 地下管线下 交义煅 ｌｌｌｆ，乖ｉ ｊ：净埘 符 下列 定： １） ｉ —卜地 Ｊ 人ｆ 孔白 ｎ，ｊ１倍 ２）粉上地层应尺丁扩孔“径的１．５俯 ３）砂上地 应人Ｊ 扩孔 径ｎ／，ｊ２ｆｆｆ ４）小ｒｆ 管道（Ｉ）≤ｌ１ ０Ｉｌｌｎ１） ｆＩ：ｉ，『｝距不得小 Ｊ ０．５ｎ１ Ｉ 述姚 条口ＩｌＩ’符道 』Ｃ他水半定向钻穿越交 义ｌ｛ｌＪ， ｛ｆ１１天然气＂、Ｉｌ，｛＝，ｊ＿＝准推荐垂 － ，ｔ ｒ ｔ 为 阿小ｊ ６ｎ ，『ｌｌ Ｉ 迎设 会怀准垂直 求较小， 小 【１ｆ拨 ｍ争 （）．５ｎ （２）水平定 越施丁管道扩孔Ｉ Ｉ： ，相火 觇池 定：《水平定… 法符道穿越Ｉ 技术规程》 （（：Ｉ．；（：Ｓ３８２—２０ｌ４） ５．５．１条：穿越１－＾：道所需的铺孔 最终扩孔『 Ｉ： Ｊ、 根 敝没竹道“径，『』【 】示 除Ｉ 述规范外 《油气输送管道穿越Ｉ 程施ｌ 规 》（１；Ｂ５０４２４—２０１５）以及《 ｎｆＩ１人然气建设ｌ 施 验收觇 一１＿＾：道穿跨越１ 》（ＳＹ４２０７— ２００７）等觇池Ｉｔ 类似条艾规定 １０ 城市燃气２０１８／１０总第５２４期 表１穿越管道所需的钻子Ｌ最小扩孔直径要求 穿越管道的直径ＤＮ（ｍｍ） 最小扩孑Ｌ直径（ｍｍ） ＜２（１（１ Ｉ】＼＋Ｉ（１（１ ２（Ｎ）～６（）（） （１．！～Ｉ ５）１）＼ ＞６０｛） １） ＋（３ｆ）０＋４０ｆ）） （３）水平定向钻穿越施Ｉ 梢 ，卞只火 Ｉ Ｉ－姚定： Ｉ 《水平定 法管道穿越Ｉ 技术规 （ＣＩ·：Ｉ：５３８２— ２０１４） ７．４．４条：管道［ＩＩ】拖』 。埘管道 轨迹进仃 洲醍，管道 际轨迹洲 ｌ 篪Ｊ、 满 没汁 求，１ ｌ／ｆ 庸超ｆＩ｛表２ｌＩＩ的限值，其Ｉｆ１Ｈ为最夫岬 《城锁燃 管道穿跨越１ 技术觇 （ＣＪＪ／ｒｒ ２５０—２（）ｌ６） ５．３．７条： Ｉ＋，Ｊ４Ｌ允许偏 符合 ３的规定，【ｌ＿ 左 不应大＿丁穿越ｋ 的１％ 表２管道实际轨迹测量限差要求 水平限差 ±（０．１＋Ｏ．０５Ｈ）ｍ ｌ ｌ５ ±（（）．２＋０．（）５｝Ｉ）『】１ 表３导向孑Ｌ允许偏差（单位ｍ） 导向孑Ｌ曲线 出土点 管材 横向偏差 上下偏差 横向偏差 上下偏差 铡竹 ±２ ＋ｌ～一２ ±２ ＋５～一２ ｌ １ ： ±ｌ ＋１～一ｌ ±（）．５ ＋ｌ～一ｌ 除＿Ｊ 述观 外，《油 输送Ｉ ：道穿越Ｉ 泡ｌ 地》（ＧＢ５０４２４—２０１５）以及《 ｛人然 没Ｉ 施ｒ 质 验收 ３ １－一僻道穿跨越ｒ 》（ 、 ４２０７—２００７）等 规范Ｉｆ１也仃类似条史规定 ３ 水 定Ｉ，ＩＪ钻棒Ｉｈｌ＋，’ 蔓分析 水平 技术卜‘ 分尤线 、仃披 种近‘卜术 外…脱『坨蜡 辽．Ｖ－…埂旋 々 术， Ｈ内尚术ｆ牛及推Ｊ 尤线 ｍ通川丁穿越 离较 瞍较浅、 Ｉ：扰或１－扰较小的简单地Ｊ 迦无线 ｌ！能伶洲 ｌ５ｍ以内的 瞍，近年也仃愉测深发达２（）『ｌｌ『１ Ｊ ：ｌｌ１ｌＩＩ投 入应用， 符附近行 卜扰物（ 琏、ｆ 缆 ）『Ｉｌｆ， 蔗较大 吴丹琪等·水平定向钻穿越管道与既有深埋钢质油气管道交叉垂直净距的探讨 有线控向配合人工磁场控制精度高，能够满足长 距离、深度较深、有Ｆ扰的复杂地层。目前国内采用 有线控向配合人工磁场技术已经完成长度达２．６３ｋｍｆｌ（Ｊ 大型穿越。ＩＩＩ 气公司从地向打孑Ｌ榆测到泄漏天然，．ｃ，随 施Ｉ ‘做 深基坑沉井挖出事故 作而， 实际工程实践中，控向精度受到控向设备精度、 施Ｔ人员操作水平、穿越长度、穿越深度以及地层周 同干扰源等多种【天１素影响，控向精度差异较大。目前 同内普及使用的水平定向钻机及施丁队伍质量参差不 齐，对于存在深埋管道交叉施Ｔ安全风险的穿越Ｔ 程，必须优选水平定向钻机及其控向系统，无论选择 采用无线控向、有线控向，还是无线控向加有线控向 或者有线控向加人丁磁场．控向系统应能克服周边干 扰，深度量程范围满足所需穿越的深度，控向精度经 过校验合格方可使丹ｊ 此外，ｔｈ于钻杆在进行导向孔施－［过程巾，钻头 图２某市顶管施工顶破高压燃气管道 电磁波法物探存在被周边磁场｛ 扰Ｉｎｆ导敛误笳偏 大、甚至失真的情况，通常５ｍ以下的深 钢质管道 单纯依赖这种物探方法风险ｌ 大， 经被包括上述案 例在内的多起事故所证明 对深埋钢质油气管道可以做到精确物探定位的址 基于人工地震法、磁梯度法、电磁波法等多干叶１疗法川 互校验的组合物探疗法。 人Ｔ地震法是采用锤击激发震源的形 ，仵离 震源一定距离处设置单道检波器接收地下反射波，ｊｉ 及钻杆受到来自地层的阻力及阻力矩会随着穿越长度 的增加而增大，导向孑Ｌ方向精确控制将更困难，冈此 建议管道交叉点应靠近入土点设置。１２１ 以ＤＣＩ公司猎鹰定位系统为例，产品承诺深度精 度５％，深度量程范同３０．５ｍ。从表４可以看｝Ｉ：，在克 服干扰的情况下，控向精度误差值随着穿越深度的增 加而逐渐加大，当穿越深度达到１５ｍ，误差可能达到 ０．７５ｍ，仅控向误差已超过０．５ｍ。 表４某系统控制精度对应埋深关系表（单位ｍ） 穿越深度 ５ ｌ０ ｌ５ ２０ １．００ ２５ １．２５ ３０ １．５０ 南地震仪记录显示，逐点进行激发接收 检波器 源同时等距同向平移，来获收地下ｌｉ富的波场特 资 料．对采集到的地震记录，经计 机存时 域 率域上进行处理后，町推断地下地层及符线等结构 信息。 表４中的控制精度满足表２中定向钻穿越管道实际 轨迹测量限差要求。由此可 ，即使定向穿越在技术 上可以满足规范要求，当穿越段管道埋深较深时。轨 磁梯度法探测ｉ１『作为保证探测管道深度ＩＩ『靠 ｆｌ－（（，ａ 验证于段，通过比较磁梯度和 他卞ｆＩｌ火物探厅法的探 测结果，评价其他相父物探 法的仃效性 一股深 钢质管道属１『＝强铁磁性物质，存其川 域分竹ｉ彳丁较 控向精度 ０．２５ ０．５０ ０．７５ 道钻进的轨迹仍存在较大的偏离误差 强的磁场。野外作业时， 卡｝！据其他物探力‘法定位…的 ４ 既有管道物探精度分析 ２０ｌ３年１２月２７日，某市污水十管工程，采用泥 水平衡法顶管工艺，施Ｔ过程中把ＤＮ６００高压燃气管 道顶破。该Ｔ程采用传统物探电磁波法，物探成果提 示既有管道埋深在８．２ｍ处，实际顶管施工时，在埋深 ｌ１ｍ处顶管机头碰到既有管道。事故发生１周后天然 深埋管道一侧钻孑Ｌ，成孔后将伞心 料符卜 孔ｒ｝１， 随即将磁梯度仪的探头放刮塑料管ＩＪ、ｊ，从孔 开始以 ０．２０ｍｆｌＯ，间隔依７久 Ｌ测｝ 符点的磁悌度他， 梯度值的变化可以准确地确定地下竹线的埋深 以上通过多种方法相 ：验证扶得的 咖物探成 果，误差可控制存３００ｍｎ 以Ｉ』、】，并｝ｌＩ．ｎ『以川水下搬像 仪将物探成果交南业主方验｝＿Ｆ，从 确保ｂ 的 实 城市燃气２０１８／１０总第５２４期 １１ 性和唯一性。 Ｉ￣２５０－７６ｏ 、．河流 》 僦管 ＼＼ — Ｓ 合理垂直净距探讨 为确保既有深埋管道安全，在水平定向钻设计方 ｉ 尊 案中必须根据既有管道精确物探资料及新建管道水平 定向钻控向系统的精度水平来确定合理的垂直净距。 ５．１垂直净距公式 鉴于水平定向钻控向精度与深度相关，我们提出 如下水平定向钻穿越管道与既有深埋钢质管道垂直净 距计算公式： Ｈ＝ ｌ＋ｈ２＋ ３＋ｄ＋ｋ 式中 Ｈ——穿越管道与既有管道垂直净距，ｍ ｈ ——定向钻穿越管道控向误差最大值，ｍ ｚ——既有管道物探误差最大值，ｍ ＪＩ），——直埋管道之间允许垂直净距，取０．３ｍ ｄ——扩孑Ｌ直径，ｍ ｋ——安全富余值，取０．５ｍ 上述公式中，ｈ 与穿越设备控向系统的性能及穿 越深度有关；ｈ ２取决于物探手段的精度，对深埋钢 质管道，应采用多种方法相互验证的精确物探手段； 为相关规范对直埋管道之间的净距要求， 为扩孔 尺寸，比导向头直径大许多倍，考虑净距时应将其计 算存内。 ５，２实例分析 某项目一条沿县级公路余马线边敷设的Ｄ。２５０污 水管道拟穿越河流及其两侧的天然气管道（管径为 ＋４０６）和附属通讯光缆，河底标高为±０．Ｏ０，交叉段天 然气管道和附属通讯光缆均采用非开挖敷设，见图３。 污水管道倒虹管施工前，管线物探单位对已建天然气 管道进行了精确物探。天然气管道探测误差为０．３ｍ。 精确物探成果显示，已建天然气管道的管顶高程 在一７．５４ｍ。未进行物探前，原污水管管顶标高按一６．５０ｍ 设计（如图４中虚线管道所示，拟上穿已建天然气管 道），如按此实施，在不考虑探测误差的情况下，污 水管道与已建天然气管道的净距理论值仅为０．７９ｍ。 按前述公式计算，需控制的净距数值Ｈ：２．０ｍ． 大于０．７９ｍ，对深埋交叉的管道而言，按此方案施工 风险极大，在定向钻施工过程中稍有偏差可能钻破已 １２｛城市燃气２０１８／１０总第５２４期 马。 线 鸯 ８ 蕾， Ｎ３余马线已建天然气管道与设计污水管道交叉平面 Ｎ４余马线已建天然气管道与设计污水管道交叉断面 建天然气管道。 在精确物探成果的基础上，设计单位对污水管道 定向钻穿越方案进行了调整。考虑到光缆浅于天然气 管道及河流下埋深的要求，污水管道选择下穿天然气 管道，按前述公式计算需控制的垂直净距为２．３ｍ，综 合考虑污水管道倒虹管的埋深高差及与天然气管道 的安全风险因素，最终设计方案按３ｍ垂直净距进行 控制，污水管道的管顶高程取一ｌＯ．９５ｍ，项目顺利完 成施工。 非开挖施工行业对水平定向钻穿越管道与既有深 何智·物联网时代的燃气表功能探索 物联网时代的燃气表功能探索 口平昌港华燃气有限公司（６３６４００）何智 摘 要： 未来是一个万物皆物联的时代，目前燃气物联表的作用还仅仅局限在单一的抄收层面，本 文对物联表提出了更高的安全管理要求与用户使用体验，对燃气物联表的功能开发提出了 新的想法。 关键词： 燃气物联表功能探索 １ 前言 物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也 是信息化时代的重要发展阶段。２０１２年２月１４日，中 国的第一个物联网五年规划《物联网“十二五”发展规 划》由工信部颁布。２０１７年１２月１３日，高新兴物联与 埋钢质管道垂直净距有一个经验值３ｍ，若按前述公 式，假设既有管道直径为ＤＮ１ ０００，埋深２０ｍ，ＤＮ８００ 限，无法满足６ｍ要求时，应经计算确定，并尽量将 人土点设置在靠近交叉点的一侧。 （２）应根据地层周边干扰情况确定水平定向钻 控向系统是采用无线控向、有线控向、无线加有线控 向或有线加人工磁场控向的方式，如遇重要既有管道 应尽量选用精度高的控向方式。 （３）深埋既有管道应采用经多种方法相互验证 的精确物探获知管道的确切位置。 新建管道拟从其下部穿越，扩孑Ｌ直径为１．１ｍ，则垂直 交叉净距应控制在３．２ｍ，但若埋深３０ｍ，则需控制净 距为３．７ｍ，可见石油天然气标准规定的６ｍ净距相对 比较可靠。在能确保水平定向钻控向精度及既有管道 的物探精度的前提下，所谓的行业经验值能够满足多 数工程情况，但若遇到既有管道为重要管线，还是应 落实各项安全措施，将各种风险充分考虑在内，方能 实现安全生产。 ６ 结论及建议 （１）水平定向钻穿越管道与既有深埋钢质管道 垂直净距应在确保水平定向钻控向精度及既有管道物 探精度的前提下经计算确定。在水平定向钻穿越管道 与既有钢质深埋管道交叉时，如条件允许，应尽可能 按照６ｍ的规范要求进行垂直间距控制。如因地形受 城市燃气２０１８／１０总第５２４期 １３
