2011年5月28日，中国深圳钻通工程机械股份有限公司和韩国PROMOLE非开挖公司,在韩国合作完成1300米海底岩石非开挖穿越铺管。此次工程创造了亚洲/世界上单次单向硬质岩石非开挖穿越铺管最长纪录。
一．工程概况：
施工方为韩国PROMOLE公司,中国钻通工程机械公司全程提供技术支持。工程位于韩国光州市新安郡，所铺设管道是为了连接两座岛屿，给岛上居民供应自来水。穿越全长共计1300米，其中1216米位于海面下。所铺设管道为外径110mm和外径90mm的HDPE管两条。全程除入土端40米是黄土层外，其余1260米全部为硬度在100MPa—130MPa之间的花岗岩，其中石英含量约在10%-30%之间。如此之长的硬岩石层非开挖穿越铺管在世界上/亚洲（世界还是亚洲）尚属首次。
二．工程特点：
工程主要特点为，全程1260米全部为高强度无风化硬质花岗岩，且1216米穿越段位于海下。由此将给此次施工带来以下问题：
1.钻孔距离长，返浆困难，进而排渣困难；
2.岩石硬度高，进尺慢，钻具损耗严重；
3.导向定位困难。
三．施工设备：
主体钻机为深圳钻通工程机械股份有限公司生产的ZT-350/300型非开挖水平定向钻机；泥浆泵选用的是山东青能公司生产N3NB350型泥浆泵；所用导向仪器为美国DCI公司生产的SST地磁导向系统。
四．施工设计方案：
1.钻具选择：
目前，在岩层中进行非开挖施工，导向孔的施工是个难题。但，经过非开挖工作者的不懈努力和实践，已经找到了行之有效的解决方法。那就是在岩层中使用泥浆马达和三牙轮钻头进行导向施工。众所周知，现在非开挖导向施工的基本原理是利用带有一定斜度的斜掌板（也称鸭嘴版），在地层中用切削、挤压及水射流的方式进行变向。但是，鉴于岩石层高强度、高密度、不易切削等特点，使得上述方法无法在岩层中使用。而三牙轮钻头的破岩机理是剪切和冲击，这种破碎岩石的方式具有较高的效率；带有一定角度的泥浆马达可以使钻孔变向。两种钻具的完美结合解决了岩石层中的非开挖导向施工难题。鉴于以上情况，此次施工选择了北京石油机械厂生产的泥浆马达和江汉石油钻头股份有限公司生产的三牙轮钻头。
2.导向方案和钻孔轨迹设计：
鉴于此次工程穿越水平距离1300米，有1216米位于海面下，海面时有大风大浪、潮涨潮落无法跟踪定位，且无法实施布置地面磁场。故而选择了无需跟踪且无需布置地面磁场的SST地磁导向系统。
此次钻孔轨迹设计的要点是，在穿越路径上，距离入土点920米处有一深度达30米的海蚀沟。此海蚀沟的存在是此次导向施工的难点。
3.扩孔及修孔方案
因出土端施工场地限制及回收泥浆的需要，此次工程将尝试使用一种新的扩孔方式，正向扩孔。
4.泥浆配置、性能要求及处理方案：
此次工程泥浆配置的特点及处理方案如下，
（1）由于钻机所在为一小岛上，没有足够淡水，只能抽取地下水。而从此岛上抽取的地下水具有一定的盐度，其中含有大量的电解质，给泥浆配置及维护带来了困难。这要求配置泥浆所用 膨润土必须具有良好的造浆性能，且必须选择抗盐添加剂；鉴于此，膨润土采用SUDCHEME公司的THR系列膨润土，添加剂为具有较强抗盐效果的聚阴离子纤维素；
（2）由于钻孔距离较长，返浆阻力大且岩层中含有一定量的石英，钻渣颗粒较大，难以携带排出。要求泥浆必须兼顾流动性和悬浮携带钻渣的能力，通俗的说法为既要粘度高又要流动性好。为达到这个目的，此次工程选用了正电胶这种流型调节剂。此外还有两种常用的PH值调节剂，纯碱（Na2CO3）、烧碱（NaOH）.
（3）泥浆的具体配方为：每立方米水中按顺序加入①0.5KG纯碱+0.5KG烧碱；②40KG THR膨润土；③0.2KG-0.5KG 聚阴离子纤维素；④0.5KG-1KG正电胶。
（4）以上配方在此次具有一定盐度水中所混配形成的泥浆性能如下表所示：
比重PH值马氏漏斗粘度S表观粘度塑性粘度动切力
Pa10S初切力Pa10mi终切力Pa动塑比
1.0451145191274.5100.58
五．施工过程：
1.下套管
入土点距岩石层面有4米厚的流沙层及3米厚的黄土层，地层将会给施工带来两个问题。一是流沙为透水层，泥浆会在这一层漏失，且海水涨潮时海水将侵入钻孔中，破坏泥浆性能；二是钻杆在流沙层中无受力点，在顶进时钻杆会弯曲严重；
鉴于以上情况，决定在入土端铺设外径400mm，壁厚5mm，长40m的钢套管，以解决上述问题。下套管时，首先用宽度为350mm的普通导向斜掌板和普通Eclipse仪器，按照预定导向轨迹打到岩石层；然后用钻机将套管6m每段依次下入，直到下到预定岩石层。此套管成功的解决了上述问题。
2.测量、导向施工
SST地磁导向系统的工作原理是，探棒具有实时测量探棒本身所在直线和地球南北极磁场夹角的功能。使用时只需用探棒测量出穿越入土、出土点连线与地球南北极磁场之间的夹角，就可以为导向施工时导向孔的走向指明方向。所以，导向施工前的一项重要工作就是测量磁偏角。
导向孔施工采用的是北京石油机械厂生产的泥浆马达和江汉油田钻头公司生产的三牙轮钻头。
导向孔钻至水平距离1050米时，SST导向系统显示，此时导向孔向左偏离钻孔预定中心线6米，左偏角度为1.5°。钻至水平距离1220米时已经到达岸边，此时用地面跟踪仪测量发现实际偏差为左偏9米。
3.泥浆维护处理及钻渣检测：
此次工程由于岩层完整，泥浆基本无损耗。回收利用后，所需新浆很少。需要注意的是随着钻孔的加长，钻渣能否及时排出。为此需随时监测钻渣排出情况。
4.事故及处理
事故一，沉渣卡钻。在导向孔进行到300米时，发生了沉渣卡钻的事故。在这段导向孔施工期间，泥浆没有照常维护，加之下雨雨水加入使得泥浆和清水几乎没有区别。这造成两方面的影响。一是钻进速度快，从钻具使用统计表中可以看出；二是钻渣无法及时排出，导致沉渣卡钻；处理方法是，将泥浆性能调整至设计要求，一边打泥浆一边慢转回拉。成功解卡后，依然用满足设计要求的泥浆清孔，将沉渣完全排出后，方继续进行导向施工。
事故二，三牙轮钻头掉入钻孔中。导向过程中共计掉入3个牙轮钻头，其中两个用31/2REG母扣打捞出来。最后一个位于1220米处，无法打捞出。因位于岸上，最终开挖打捞而出。
5.正向扩孔
扩孔采用正向扩孔的方式。导向孔钻至1240m时，回撤钻杆。这样导向孔没有打穿，泥浆仍然从入口处回流而出，利于正向扩孔时泥浆回收利用。扩孔钻具采用的是5LZ165×7.0泥浆马达+9 1/2″三牙轮钻头，此钻具组合所形成的孔径约为253mm满足终孔孔径要求。
6.导向出土、正向扩孔完成
使用5LZ165×7.0泥浆马达+9 1/2″三牙轮钻头扩孔至1240米时，回撤。去除泥浆马达后，只使用9 1/2″三牙轮钻头扩钻至出土点出土，至此导向孔及扩孔完成。当海水退潮时，出土点在海边陆地上；当海水涨潮时，出土点位于海面下约0.5m处。为防止海水从出土点进入钻孔中，侵蚀泥浆，破坏泥浆性能，在出土点沿钻孔轨迹挖开8米长沟槽，放入外径400mm，壁厚5mm的钢套管。然后将套管口密封。如此清孔时，一方面泥浆依然从入土点回流而出，便于泥浆回收处理及维护；另一方面有效防止海水侵蚀泥浆。
7.清孔拉管
清孔采用的是，9 1/2″三牙轮钻头+外径220mm长度430mm的修孔器。清孔比较顺利，返出泥浆中钻渣含量一直极低（小于万分之一）。由此可判断，在导向及扩孔过程中，孔内钻渣已经基本排出，可以进行拉管。
经过计算，此两条HDPE管最高可承受400KN的拉力。如此长的距离，为避免管材受损（变形、断裂）应尽可能减少管材所受阻力。
2011年5月27日9时整，所有准备工作完成，开始拉管。拉管过程中，扭矩逐渐减少；拉力维持在钻机液压压力5.5MPa以下；回拉速度维持在2m/min左右。至2011年5月28日5时，历时29个小时拉管工作顺利完成。
六．结束语
1.创造了单次单向硬质无风化花岗岩水平非开挖穿越铺管世界最长纪录/亚洲最长纪录（世界还是亚洲）；
2.各施工设备经历两个寒暑及低温雨雪恶劣施工环境考验，成功完成任务，验证了设备品质；
3.形成了一整套长距离硬质岩石层非开挖穿越的有效成果，包括钻具选择、钻具使用寿命、泥浆性能要求、泥浆维护、钻渣监测等。为类似工程提供了成功的案例；
4.两类事故的成功处理，为类似事故的处理提供了一种方法；
5.使用了正向扩孔这一新的施工工艺，并使之完善。为以后类似工程提高施工效率、降低施工成本找到了解决方案；