商品簡介
本書系統全面地介紹了巖石水平定向鉆技術，既可提供給開展水平定向鉆工作的從業者和研究人員參考借鑒，也可作為大專院校非開挖課程的參考教材。
作者簡介
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序
定向鑽(horizontal directional driUing，HDD)是一種重要的非開挖管道鋪設技術。自從20世紀70年代定向鑽技術被發明以來，迅速成為一種大受歡迎的管道鋪設方法。在過去的50年裡，定向鑽技術不斷得到發展，定向鑽機和鑽具的大型化和自動化得到極大提升，定向鑽的工藝和理論得到7發展與完善，定向鑽鋪設管道的直徑和長度也分別從幾十厘米和十幾米迅速提高到數米和數千米。 ，定向鑽技術還在不斷地發展，是其適用的地層從土層和砂層拓展到岩石層。很長一段時間以來，定向鑽技術被認為是只適用於土層、砂層等強度不是高的地層，而不適用於岩石地層。但是，隨率鑽機和泥漿馬達碎岩鑽具等的應用，使得人年來開始在河底和山體的岩層中嘗定向鑽技術鋪設長距離管道。與工程應用相對比的是，目前大部分的定向鑽和非開挖教材、專著等還是主要關注常規砂土層的定向鑽，因此，本書編著的初衷是適時總結現階段在岩石定向鑽工程中取得的經驗和理論，為岩石定向鑽向更廣闊的空間發展提供參考。
本書基於作者多年來對定向在岩層中應用的研究，是泥漿壓力計算、泥漿洩漏、鑽屑運移理論部分。本書詳細介紹了岩石定向各個階段的工法設備、理論計算以及相關學科的基礎知識，此外還介紹了過程中常見的問題，並考慮採用該方行岩土工程勘察的取芯，既可提供給開展定向工作的從業者和研究人員參考借鑒，也可作為大專院校非開挖技術課程的參考教材。
本書的編著參考並引用了大量定向鑽和岩石力學方面的文獻，借鑒了部分的文字和圖片，在此表示衷心感謝。在本書的編著過程中，研究生朱潤俊、胡永鵬協行了資料蒐集與文字編輯工作，在此表示感謝。本書的編著得到了中南大學經費的支持，在此表示感謝! ’．岩石定向鑽技術方興未艾。由於大規模油氣管道在復雜地層鋪設的需求持續增大，岩石定向鑽技術在未來短期內勢必會有更大的發展，新的施工工藝繼續湧現，理論和計算方法也會在總結大量工程實例的基礎一步完善，定向鑽技術在岩土工程勘察的應用也會異軍突起，這都是本書目前所君法涵蓋的。由於作者有限，本書難免存在錯誤和不妥之處，敬請讀者批評指正。
編者
2020年12月
目次
1.1 水平定向鉆簡介
1.1.1 前期設計與準備
1.1.2 導向孔施工
1.1.3 擴孔
1.1.4 管道回拖
1.1.5 現場整理
1.2 巖石水平定向鉆的發展及前景
1.2.1 應用
1.2.2 .工工藝
1.2.3 應用前景
1.3 巖石水平定向鉆難點
1.3.1 地層條件
1.3.2 施工工藝
第2章 巖石力學簡介
2.1 巖石和結構面的分類
2.1.1 巖石的分類
2.1.2 結構面分類
2.2 巖石和結構面的力學性質
2.2.1 巖石的強度
2.2.2 結構面的強度
2.2.3 巖石的其他力學性質
2.3 巖體的工程分級
2.3.1 工程巖體單因素分類
2.3.2 工程巖體多因素綜合分類
第3章 巖土工程勘察和軌跡設計
3.1 巖土工程勘察
3.1.1 工程勘察的內容
3.1.2 工程勘察的方法
3.2 鉆進軌跡設計
3.2.1 軌跡設計的原則
3.2.2 軌跡設計方法
3.2.3 在某些點受到限制時的設計方案一
第4章 成孔和擴孔
4.1 導向孔的鉆進
4.1.1 導向鉆進方式
4.1.2 導向系統
4.2 巖層中的擴孔技術
4.2.1 巖層擴孔鉆進方法
4.2.2 終孔直徑
4.2.3 巖層擴孔扭矩計算
4.2.4 擴孔級差設計
4.2.5 巖層擴孔鉆頭
4.3 不良地質條件處理
第5章 管道回拖
5.1 管道回拖的影響因素
5.1.1 管土摩擦力
5.1.2 絞盤效應
5.1.3 彎曲效應
5.1.4 流體阻力
5.1.5 管端阻力
5.1.6 工程問題
5.2 管道回拖力計舞
5.2 .礦剛性管道計算方法
5.2.2 絞盤計算法
5.2.3 油氣輸送管道穿越方法
5.2.4 給水排水管道工程方法
5.2.5 AGA方法
5.2.6 凈浮力計算法
5.3 減少管道回拖阻力的措施
5.3.1 穿越軌跡設計
5.3.2 泥漿性能優化
5.3.3 管道發送技術
5.3.4 配重法
第6章 鉆井液理論與技術
6.1 鉆井液的性能參數
6.1.1 鉆井液的流變性
6.1.2 流變參數及其調控原則
6.1.3 流變參數測量
6.2 巖層鉆井液
6.3 鉆井液的設計與配制
6.3.1 鉆井液的一般設計方法
6.3.2 鉆井液的配制
6.4 鉆井液的循環利用和廢物處理
6.4.1 泥漿的循環利用
6.4.2 廢棄泥漿的處理
7.1.2 水平及大斜度油氣井
7.1.3 水平定向鉆鉆屑攜帶機理研究的必要性
7.2 水平孔環空泥漿體系模型
7.2.1 環空混合泥漿
7.2.2 水平油氣井環空泥漿模型
7.2.3 大口徑水平定向鉆孔環空泥漿模型
7.3 鉆屑沉降速度與泥漿性能
7.3.1 鉆屑沉降速度
7.3.2 泥漿的表觀黏度
7.4 鉆井液在孔內的流動
7.4.1 泥漿流動方向分析
7.4.2 影響泥漿返出的因素分析
7.5 層流攜帶鉆屑原理及決策模型的建立
7.5.1 流態判別
7.5.2 紊流攜帶鉆屑理論
7.5.3 層流攜帶鉆屑理論
7.5.4 正向擴孔和單向返漿鉆屑運移
7.5.5 決策模型
7.6 清孔
7.6.1 清孔必要性
7.6.2 清孔措施
第8章 地層冒漿
8.1 冒漿的原因分析
8.1.1 地質條件因素
8.1.2 其他原因
8.2 傳統極限地層壓力計算模型
8.3 裂隙巖體極限泥漿壓力估算
8.4 低強度完整巖體中泥漿壓力估算
8.5 防治冒漿的措施
8.5.1 施工參數控制
8.5.2 軟弱地層的穿越
8.5.3 爺橋接堵漏
8.5.4 水泥堵漏
8.5.5 STP高失水固化堵漏劑
第9章 孔壁穩定性
9.1 孔壁失穩影響因素
9.1.1 地質因素
9.2.2 鉆井液因素
9.2.3 鉆進工藝因素
9.2 孔壁受力分析
9.2.1 水平定向鉆孔力學模型
9.2.2 水平定向鉆孔孔壁應力場
9.3 維護孔壁穩定措施
第10章 水平定向鉆探勘察
10.1 水平定向鉆探優勢
10.2 水平定向鉆探必要性
10.3 水平定向鉆探可行性
10.4 水平定向鉆探的應用
參考文獻
書摘/試閱
早期定向鑽主要用於鋪設石油和天然氣管道，穿越對像大多為河流、鐵路、公路。其後，該技術被應用到建築行業行鋪設市政管線括水管、煤氣管、電信管道、電纜管道等，但在一些舖管工程中，傳統明挖法施工成本更低，因此使定向鑽的發展受到限制。之後，隨著地下管線工程發展，地下空間也逐漸芟r導擁擠，此時採用明挖法施工會不便，定向鑽成為更優選擇。在過30年中，定向鑽技術發展迅速，一方面是由於其技術改良提高，使其應用加強；另一方面則是由於人們對環境保護意識的增強，使定向鑽的優勢得以發揮。據統計，從1992年到2016年，全球銷售了大約4萬台定向鑽機。
因岩石性質特殊，岩石定向鑽發展較慢，直到20世紀80年代才在岩石中實現定向鑽舖管。其後定向鑽在岩石中逐步發展，到20世紀末，有了較多的應用。 1999年10月，Maher AI—Marzooki Est公司使用vemeer公司的鑽機，穿越利雅得市的Taif高速公路，地層為中硬砂岩。 2000年2月，該公司又採用Vermeer公司Rockfire系統穿越了中等長度的完整岩石，該系統採用了風動潛孔錘作為孔底動力裝置。 2000年6月，法國GSL公司穿越了Mars。 ille和Ai。 e。兩省之問的阿爾卡特路，岩石長度為4 km。加拿大商Hoffman採用TT公司研製的鑽機在石灰岩地層中鋪設了一條長度為2l m、直徑101 mm的管道。意大利TIT公司採用Vermeer公司的鑽機在砂岩地層中鋪設3條高密度聚乙烯管道，直徑為315 mm。從第一次使用岩石定向鑽舖管至今，該技術經過約30年的發展，有了長步，目前國外岩石定向鑽技術已經具有相當高的水準，基本可以滿足各種條件下的工程施工。
中石油管道局為解決油氣管道鋪設中的難題，於1985年從美國里丁．貝茨公司一套RB一5型定向鑽機，1986年正式將該技術用於黃河穿越。中石化華東管道公司在2802年採用定向技術穿越長江鋪設油氣管道。如今，定向技術已經成為我國油氣管道和市政管道穿越河流、山體的主要技術手段。
西氣東輸工程開始之前。到2000年為止，我國已經採用定向鑽技術穿越了松花江、黃河、遼河，共計23條大型河流，穿越口徑為800 mm,穿越長度為1340 m，穿越河床深度為18～34 m。
西氣東輸工程開始之後。西氣東輸穿越的第是淮河，於．．．．
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