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长距离水平定向钻回拖力的预测及分析

2021-09-06单彬彬曹守金李明

特种结构 2021年4期

单彬彬 曹守金 李明

1.中国市政工程中南设计研究总院有限公司 武汉430000

2.中国建筑一局(集团)有限公司 北京100000

引言

水平定向钻进技术广泛应用于石油天然气、电力、通信、给水、排水、煤气、热力等地下管线的铺设,以其对环境、城市交通的最小影响和危害,及其效率和成本等优势,日益受到人们的重视,取得了很好的社会效益和经济效益[1]。

管道回拖是水平定向钻进技术中重要的一环,回拖力预测可为穿越工程设计、钻机型号选择、管道在施工中的稳定性评价、回拖减阻工艺制定等关键环节提供依据,受到大量学者的关注[2-6]。

现有规范中尽管给出了回拖力的计算公式,但参数取值范围较大,公式预测值与实测值有很大偏差,原因之一是未充分考虑回拖力的组成。本文在总结已有研究成果的基础上,充分考虑回拖力的组成,提出新的回拖力计算公式,并用实际工程案例进行验证。

1 回拖力计算

现有规范或规程中回拖力的计算公式大致可分为三类,一是适用于钢管管材,二是适用于聚乙烯管材,三是未作明确适用于何种管材,分类见表1。

表1 回拖力预测公式分类Tab.1 Classification of Drag Force prediction formula

本文选取4 个国内外权威机构或国家标准所提供的回拖力计算方法,并以实际工程的统计数据为基础,将计算结果与实际所测回拖力进行比较分析,供工程设计人员参考。

1.1 CECS382:2014

当敷设管道为钢管时,回拖力按下式计算:

式中:L为穿越长度,m;D为管道内径,m;t为管道壁厚,m;D1为管道外径,m;fh为钢管与孔壁之间摩擦系数,0.1~0.3;……

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