鉆通ZT-400鉆機(jī)成功穿越潦河

王 晨,乾偉杰

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

鉆通ZT-400鉆機(jī)成功穿越潦河

王 晨1,乾偉杰2

(1.深圳鉆通工程機(jī)械股份有限公司,廣東深圳 518013;2.江漢石油管理局油田建設(shè)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(fù)雜,管道口徑大,施工難度大。本文詳細(xì)介紹了該工程的施工過(guò)程和所采取的技術(shù)措施。

鉆機(jī);水平定向鉆進(jìn);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(yáng)鎮(zhèn)與萬(wàn)埠鎮(zhèn)交界部位,穿越北岸(入土側(cè))為安義縣東陽(yáng)鎮(zhèn)塘口村屬地,南岸(出土側(cè))為安義縣萬(wàn)埠鎮(zhèn)石窩雷家村屬地,穿越位于第26標(biāo)段,設(shè)計(jì)范圍為樁 GD016-GD017.穿越管道處設(shè)計(jì)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(qiáng)風(fēng)化花崗巖中通過(guò),局部有約120m的中風(fēng)化花崗巖閃長(zhǎng)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(yù)埋 Ф2000×32mm L425MB螺旋縫埋弧焊鋼管,長(zhǎng)度為43m。穿越南北岸均有大堤,入土點(diǎn)距北岸大堤腳117m,出土點(diǎn)距南岸大堤腳195m。定向鉆穿越水平長(zhǎng)度923.69m,穿越實(shí)長(zhǎng)925.3m,穿越曲線段曲率半徑為1828.5m(1500 D)。

表1 鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖1 施工現(xiàn)場(chǎng)

2 施工過(guò)程

2.1 導(dǎo)向施工

在導(dǎo)向施工前先在入土側(cè)下入 Ф2m鋼套管阻止地層不穩(wěn)定可能對(duì)孔道造成的影響,之后又在平行鉆進(jìn)軸線一定距離的位置首先鋪設(shè)了一條用于泥漿循環(huán)使用的 Ф110mm的管道。至此準(zhǔn)備工作結(jié)束,開(kāi)始導(dǎo)向施工,導(dǎo)向孔使用的是 PD400型鉆機(jī),導(dǎo)向施工嚴(yán)格控制每根鉆桿改變的角度,按照設(shè)計(jì)軌跡施工,導(dǎo)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(dǎo)向施工。

2.2 逐級(jí)擴(kuò)孔

第1級(jí):6寸扶正器+16寸牙輪擴(kuò)孔器;

第2級(jí):16寸扶正器+26寸牙輪擴(kuò)孔器;

第3級(jí):26寸扶正器+36寸滾刀擴(kuò)孔器;

第4級(jí):36寸扶正器+46寸滾刀擴(kuò)孔器;

第5級(jí):46寸扶正器+56寸滾刀擴(kuò)孔器;

圖2 回?cái)U(kuò)鉆具

第6級(jí):56寸扶正器+66寸滾刀擴(kuò)孔器。

前五級(jí)擴(kuò)孔在控制拉力的情況下,扭矩不是很大,但在進(jìn)行最后一級(jí)擴(kuò)孔還有300m出土?xí)r進(jìn)尺困難,疑似遇到障礙,經(jīng)過(guò)三天回?cái)U(kuò)最終出土才發(fā)現(xiàn)前扶正器焊縫開(kāi)裂,整體掉入孔中。不進(jìn)尺原因很可能是滾刀鉆頭與扶正器對(duì)磨所致。

2.3 洗孔和清空

經(jīng)過(guò)多級(jí)擴(kuò)孔后,此時(shí)的孔道已經(jīng)很大,孔壁穩(wěn)定性是一個(gè)新的問(wèn)題,應(yīng)及時(shí)調(diào)整泥漿各項(xiàng)性能,既維持孔壁穩(wěn)定又具有良好的攜砂能力。此時(shí)用48寸滾刀回?cái)U(kuò)器并給予大泵量沖洗,泥漿排量從擴(kuò)孔時(shí)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?cái)y帶出來(lái),使孔道通暢。本工程出土端對(duì)上返泥漿進(jìn)行二級(jí)除砂(20和40目)后泵送至入土端經(jīng)過(guò)二級(jí)除砂(40和120目)再進(jìn)過(guò)旋流器除泥(10～100um),每小時(shí)效率達(dá)到240 m3,最后泵入罐內(nèi)待用。

表2 擴(kuò)孔記錄

洗孔結(jié)束后要對(duì)孔道進(jìn)行清空來(lái)獲得最適宜拉管的孔道環(huán)境,首先用62寸筒式回?cái)U(kuò)器進(jìn)行清空,但由于孔道的完整性可能不好,因此應(yīng)用筒式回?cái)U(kuò)器的扭矩很大,出現(xiàn)多次卡鉆的情況,專家及時(shí)做出調(diào)整,將整個(gè)扶正器從后端緩慢推出,換上62寸滾刀回?cái)U(kuò)器進(jìn)行清空,順利完成。經(jīng)過(guò)對(duì)回?cái)U(kuò)時(shí)拉力,扭矩及回?cái)U(kuò)器磨損情況綜合分析后,采用56寸筒式回?cái)U(kuò)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(zhǔn)備工作

在管道回拖之前對(duì)管道在孔內(nèi)的浮力進(jìn)行精確計(jì)算,為了平衡浮力在成品管中預(yù)置 Ф630 PE管并注滿水。焊接拉管頭;由挖掘機(jī)沿鉆進(jìn)軸線開(kāi)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(shí)也保護(hù)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(kāi)始,經(jīng)過(guò)22小時(shí)不間斷回拖,順利完成。

圖3 預(yù)置PE水管

3 施工技術(shù)措施

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

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

圖4 開(kāi)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(duì)泥漿的性能進(jìn)行了細(xì)致的推敲,從每一級(jí)擴(kuò)孔的泥漿性能變?cè)捴袑ふ揖€索,及時(shí)調(diào)整來(lái)滿足攜帶和護(hù)壁的要求。經(jīng)過(guò)對(duì)原漿和上返泥漿性能的對(duì)比,確定返渣率,隨時(shí)調(diào)整泥漿性能來(lái)獲得一個(gè)通暢的孔道。

(4)綜合應(yīng)用:在小孔徑的擴(kuò)孔施工時(shí)選用牙輪擴(kuò)孔器,在大直徑擴(kuò)孔時(shí)則換為滾刀回?cái)U(kuò)器來(lái)保證在大扭矩條件下鉆具不損壞,掉落;合理控制擴(kuò)孔拉力,扭矩,擴(kuò)孔速度及轉(zhuǎn)速,使切削下的鉆屑細(xì)小,同時(shí)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(qiáng)度鉆桿有效降低了鉆桿斷裂或脹扣的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

(1)管理人員在施工中細(xì)致分工,各司其職,每一道工序都嚴(yán)格按相關(guān)質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

(2)技術(shù)人員在施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格把握穿越的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),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(dá)DN1219mm,壁厚22mm,水平穿越距離925m,在如此長(zhǎng)距離,大管徑的施工各項(xiàng)環(huán)節(jié)都做到萬(wàn)無(wú)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(zhǎng)距離,大管徑施工寶貴的經(jīng)驗(yàn),同時(shí)也極大的增強(qiáng)了穿越施工人員的信心。另一方面,亦充分證明了鉆通鉆機(jī)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。