王 晨,乾偉杰

(1.深圳鉆通工程機械股份有限公司,廣東深圳 518013;2.江漢石油管理局油田建設工程公司,湖北潛江 433123)

鉆通ZT-400鉆機成功穿越潦河

王 晨1,乾偉杰2

(1.深圳鉆通工程機械股份有限公司,廣東深圳 518013;2.江漢石油管理局油田建設工程公司,湖北潛江 433123)

潦河定向鉆穿越工程位于西氣東輸二線東段,地層復雜,管道口徑大,施工難度大。本文詳細介紹了該工程的施工過程和所采取的技術措施。

鉆機;水平定向鉆進;穿越施工;管道

1 工程概述

西氣東輸二線東段潦河定向鉆穿越工程位于江西省安義縣東陽鎮(zhèn)與萬埠鎮(zhèn)交界部位,穿越北岸(入土側)為安義縣東陽鎮(zhèn)塘口村屬地,南岸(出土側)為安義縣萬埠鎮(zhèn)石窩雷家村屬地,穿越位于第26標段,設計范圍為樁 GD016-GD017.穿越管道處設計壓力為10MPa,管徑為 Ф1219×22mm,為大型定向穿越工程。硅管套管穿越管徑為 Ф114×6.4mm,硅管套管在輸氣管道的上游8m。

此次穿越主要在強風化花崗巖中通過,局部有約120m的中風化花崗巖閃長巖,管道在河床下的最小埋深為13.64m,穿越入土角為7°;出土角為6°,穿越入土端卵石層厚約4.4m,管道穿越入土端處理鵝卵石采用夯套管預埋 Ф2000×32mm L425MB螺旋縫埋弧焊鋼管,長度為43m。穿越南北岸均有大堤,入土點距北岸大堤腳117m,出土點距南岸大堤腳195m。定向鉆穿越水平長度923.69m,穿越實長925.3m,穿越曲線段曲率半徑為1828.5m(1500 D)。

表1 鉆機主要技術參數(shù)

圖1 施工現(xiàn)場

2 施工過程

2.1 導向施工

在導向施工前先在入土側下入 Ф2m鋼套管阻止地層不穩(wěn)定可能對孔道造成的影響,之后又在平行鉆進軸線一定距離的位置首先鋪設了一條用于泥漿循環(huán)使用的 Ф110mm的管道。至此準備工作結束,開始導向施工,導向孔使用的是 PD400型鉆機,導向施工嚴格控制每根鉆桿改變的角度,按照設計軌跡施工,導向最深25m,每根鉆桿改變的角度控制在0.1%左右,順利完成導向施工。

2.2 逐級擴孔

第1級:6寸扶正器+16寸牙輪擴孔器;

第2級:16寸扶正器+26寸牙輪擴孔器;

第3級:26寸扶正器+36寸滾刀擴孔器;

第4級:36寸扶正器+46寸滾刀擴孔器;

第5級:46寸扶正器+56寸滾刀擴孔器;

圖2 回擴鉆具

第6級:56寸扶正器+66寸滾刀擴孔器。

前五級擴孔在控制拉力的情況下,扭矩不是很大,但在進行最后一級擴孔還有300m出土時進尺困難,疑似遇到障礙,經(jīng)過三天回擴最終出土才發(fā)現(xiàn)前扶正器焊縫開裂,整體掉入孔中。不進尺原因很可能是滾刀鉆頭與扶正器對磨所致。

2.3 洗孔和清空

經(jīng)過多級擴孔后,此時的孔道已經(jīng)很大,孔壁穩(wěn)定性是一個新的問題,應及時調(diào)整泥漿各項性能,既維持孔壁穩(wěn)定又具有良好的攜砂能力。此時用48寸滾刀回擴器并給予大泵量沖洗,泥漿排量從擴孔時的 1.9m3/min升至 2.48m3/min,原漿比重為1.08,上返的泥漿比重為1.18.孔道的鉆屑被充分地攜帶出來,使孔道通暢。本工程出土端對上返泥漿進行二級除砂(20和40目)后泵送至入土端經(jīng)過二級除砂(40和120目)再進過旋流器除泥(10～100um),每小時效率達到240 m3,最后泵入罐內(nèi)待用。

表2 擴孔記錄

洗孔結束后要對孔道進行清空來獲得最適宜拉管的孔道環(huán)境,首先用62寸筒式回擴器進行清空,但由于孔道的完整性可能不好,因此應用筒式回擴器的扭矩很大,出現(xiàn)多次卡鉆的情況,專家及時做出調(diào)整,將整個扶正器從后端緩慢推出,換上62寸滾刀回擴器進行清空,順利完成。經(jīng)過對回擴時拉力,扭矩及回擴器磨損情況綜合分析后,采用56寸筒式回擴器(加焊耐磨焊條及合金),在拉力,扭矩都不大的情況下順利完成。

2.4 成品管道回拖

(1)回拖前的準備工作

在管道回拖之前對管道在孔內(nèi)的浮力進行精確計算,為了平衡浮力在成品管中預置 Ф630 PE管并注滿水。焊接拉管頭;由挖掘機沿鉆進軸線開挖拉管水槽,在槽內(nèi)注滿水,使成品管道漂浮在水槽內(nèi),盡可能減少了拉力同時也保護了管道不被磨損。

(2)回拖

成品管回拖從2010年8月12日下午16∶00開始,經(jīng)過22小時不間斷回拖,順利完成。

圖3 預置PE水管

3 施工技術措施

(1)選擇了優(yōu)良的機械設備及配套設施:鉆機是水平定向鉆的“心臟”,在長達8個月的漫長穿越施工中,ZT-400型鉆機一直維持了較好的工作狀態(tài),并與其它如泥漿泵,各種動力設施配合良好,是工程順利完成的一個可靠的保證。

(2)泥漿循環(huán)用管線的鋪設:為了方便泥漿的循環(huán)利用,在導向孔施工前先鋪設一條用來運送泥漿的管線,節(jié)約成本,也為施工帶來了極大的方便。

圖4 開挖水槽

圖5 成品管回拖成功

(3)合理的泥漿配置:在最大66寸的孔道施工中,孔壁坍塌及巖屑的返排是兩大難題,在本次施工中,對泥漿的性能進行了細致的推敲,從每一級擴孔的泥漿性能變話中尋找線索,及時調(diào)整來滿足攜帶和護壁的要求。經(jīng)過對原漿和上返泥漿性能的對比,確定返渣率,隨時調(diào)整泥漿性能來獲得一個通暢的孔道。

(4)綜合應用:在小孔徑的擴孔施工時選用牙輪擴孔器,在大直徑擴孔時則換為滾刀回擴器來保證在大扭矩條件下鉆具不損壞,掉落;合理控制擴孔拉力,扭矩,擴孔速度及轉速,使切削下的鉆屑細小,同時提高鉆速和增大泥漿排量,保證切削下的鉆屑充分排出;再次,施工選用61/2寸鉆桿,大強度鉆桿有效降低了鉆桿斷裂或脹扣的風險。

4 結論

(1)管理人員在施工中細致分工,各司其職,每一道工序都嚴格按相關質(zhì)量管理標準進行施工。

(2)技術人員在施工現(xiàn)場嚴格把握穿越的各項技術指標,遇到突發(fā)情況下立即采取措施。

(3)此工程回拖成品管直徑達DN1219mm,壁厚22mm,水平穿越距離925m,在如此長距離,大管徑的施工各項環(huán)節(jié)都做到萬無一失,施工的各環(huán)節(jié)連接順暢,施工質(zhì)量較高。

(4)從此穿越施工中獲得了從事長距離,大管徑施工寶貴的經(jīng)驗,同時也極大的增強了穿越施工人員的信心。另一方面,亦充分證明了鉆通鉆機的優(yōu)越性能和威力!

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A

1009-282X(2011)01-0034-03

2010-08-23

王晨,深圳市寶安區(qū)沙井鎮(zhèn)步涌工業(yè)區(qū)D區(qū)F棟,518103,Tel:0755-29546175,E-mail:drilltowang@gmail.com。