低洼地段油田注水埋地管道定向鉆敷設(shè)應(yīng)用分析

時(shí)來元

大慶油田有限責(zé)任公司第十采油廠

A油田的部分區(qū)域地勢(shì)低洼，地下水位高，地表常年積水。區(qū)域內(nèi)草地、水稻田、魚池較多，注水管道新建、改造施工難度大，夏季無法施工，大部分安排在初冬施工。冬季施工將影響新井投產(chǎn)，且由于施工環(huán)境惡劣，很難保證施工質(zhì)量。如果管道的焊口、補(bǔ)口質(zhì)量不高，管道回填時(shí)，凍土體積較大，會(huì)將管道的防護(hù)層砸裂，加速管道的腐蝕、穿孔，存在安全、環(huán)保隱患，每年管道維修維護(hù)費(fèi)用和土地賠償費(fèi)較高。因此，需要探討低洼地區(qū)埋地管道的敷設(shè)方式，通過技術(shù)優(yōu)選，確定最佳施工方式，減少管道改造及后期維護(hù)費(fèi)用，延長管道使用壽命。

1 埋地管道敷設(shè)方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

埋地管道常見敷設(shè)方式有開挖、設(shè)管堤、頂管、定向鉆等四種方式[1-3]。優(yōu)缺點(diǎn)[4]對(duì)比見表1。

表1 不同埋地管道常用敷設(shè)方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比Tab.1 Comparison of advantages and disadvantages of different common laying methods of buried pipelines

從表1 可以看出：開挖敷設(shè)方式對(duì)地下水位低、地表積水較少的耕地等環(huán)境具有很好的適應(yīng)性；對(duì)于地表有障礙物，或者常年積水的地方，應(yīng)優(yōu)先考慮使用定向鉆敷設(shè)或頂管穿越[5]，其中穿越距離較長的管道采用定向鉆敷設(shè)[6]，穿越距離較短（如公路穿越）時(shí)應(yīng)采用頂管敷設(shè)。

2 埋地管道敷設(shè)方式經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

由于頂管敷設(shè)[7]方式造價(jià)高，ZJ-S010—0021《A 油田管道公路穿越設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》已明確規(guī)定：當(dāng)穿越段水平長度≤15 m時(shí)，采用鋼頂穿越方式；穿趙段水平長度＞15 m 時(shí)，采用定向鉆穿越方式。因此本文僅對(duì)定向鉆敷設(shè)方式和開挖敷設(shè)方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。

為便于比較，暫不考慮由于敷設(shè)方式不同引起的管道壁厚、防腐形式的變化，即假定定向鉆敷設(shè)方式和開挖敷設(shè)方式使用的管道主材相同、防腐形式相同、長度相同，并選用應(yīng)用范圍最廣泛的DN40 的注水管道，從土建施工費(fèi)和征地費(fèi)兩方面進(jìn)行比較，對(duì)比見表2。

表2 注水管道在不同敷設(shè)方式下的施工費(fèi)用對(duì)比Tab.2 Comparison of construction cost of water injection pipeline under different laying methods 萬元

費(fèi)用計(jì)算說明：

（1）占地面積。開挖敷設(shè)方式：注水管道按11 m寬度計(jì)算占地面積。

定向鉆敷設(shè)方式：根據(jù)GB 50424—2015《油氣輸送管道穿越工程施工規(guī)范》[8]6.1.14 規(guī)定，小型鉆機(jī)的安裝場(chǎng)地宜為40 m×40 m，大型鉆機(jī)的安裝場(chǎng)地宜為60 m×60 m。根據(jù)與施工單位現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合，普通的注水管道埋設(shè)深度淺，穿越環(huán)境均為黏土、砂土，施工作業(yè)面小，20 m×20 m的場(chǎng)地即可滿足鉆機(jī)及吊裝等設(shè)備的操作，因此鉆機(jī)側(cè)占地面積按20 m×20 m 計(jì)算，出土側(cè)需組裝管道回拖，按100 m×4 m計(jì)算，總占地面積為800 m2。

（2）征地費(fèi)用。按具有代表性的A縣A鄉(xiāng)綜合地價(jià)46.41 元/m2計(jì)?。ㄅR時(shí)征地按10%計(jì)費(fèi)），青苗補(bǔ)償按玉米地2.1 元/m2計(jì)取，地企協(xié)作費(fèi)按0.5 元/m2計(jì)取，臨時(shí)征地費(fèi)為46.41×0.1+2.1+0.5=7.21元/m2。

（3）管溝土方費(fèi)用。開挖敷設(shè)方式：管溝土方人工費(fèi)占70%，63.91 元/m3；機(jī)械費(fèi)占30%，19.57 元/m3計(jì)算。

（4）穿越費(fèi)用。根據(jù)A油田公司造價(jià)中心2020年12 月24 日補(bǔ)充定額規(guī)定，定向鉆穿越費(fèi)用包括：鉆機(jī)進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)3 597.51 元/處；水平導(dǎo)向鉆進(jìn)765.86 元/10 m；擴(kuò)孔費(fèi)用由穿越管道管徑?jīng)Q定，經(jīng)過1次或多次擴(kuò)孔成型，護(hù)壁、回拖費(fèi)用DN100管徑以內(nèi)76.62元/10 m。

通過對(duì)施工費(fèi)的計(jì)算比較，當(dāng)注水管道長度超過60.5 m，定向鉆穿越費(fèi)用優(yōu)于開挖敷設(shè)，因此推薦采用定向鉆穿越。對(duì)于林帶、水域、低洼草地的注水管道，由于施工難度大，推薦使用定向鉆敷設(shè)。其他不同管徑的敷設(shè)方式臨界點(diǎn)可以通過計(jì)算求得。在某些綜合地價(jià)較高的地區(qū)，也可以通過經(jīng)濟(jì)對(duì)比，確定是采用開挖敷設(shè)還是定向鉆敷設(shè)。

3 定向鉆技術(shù)運(yùn)用實(shí)例

B注水井為A油田的一口更新注水井，設(shè)計(jì)管徑規(guī)格為Φ 48 mm×4.5 mm，全長535 m，由于位于低洼草地，積水嚴(yán)重。2021 年10 月22 日對(duì)該管道實(shí)施了定向鉆穿越施工，并驗(yàn)證定向鉆穿越的技術(shù)可行性。B注水井設(shè)計(jì)管頂埋深2.2 m，根據(jù)鉆機(jī)的安裝位置和管道埋深確定鉆機(jī)入土角為30°，鉆頭按30°方向鉆入，在投影方向前進(jìn)3.81 m后到達(dá)2.2 m 埋深，然后沿水平方向鉆進(jìn)，在到達(dá)B 注水井井口15 m 處，按20°角出土。在定向鉆鉆進(jìn)過程中，隨機(jī)指定一個(gè)位置，導(dǎo)向定位系統(tǒng)[9]接收裝置顯示鉆頭深度為2.23 m。利用挖溝機(jī)開挖，驗(yàn)證定向鉆走向和穿越深度的控制精度：鉆桿位于指定點(diǎn)下方，用鋼卷尺檢測(cè)，管頂深度為2.20 m，控制精度滿足要求（圖1）。

圖1 開挖驗(yàn)證管道埋深Fig.1 Excavation to verify the buried depth of the pipeline

4 結(jié)束語

（1）對(duì)于地表有建（構(gòu)）筑物或其他開挖難度較大的施工場(chǎng)所，定向鉆穿越技術(shù)可推廣使用，管道走向及埋深的精度控制可滿足設(shè)計(jì)要求，具有不需征地、不需開挖土方，施工周期短、作業(yè)安全迅速、綜合成本低、社會(huì)效益顯著等特點(diǎn)[10]。

（2）隨著管道埋深的增加，定向鉆穿越的優(yōu)點(diǎn)越來越突出。因此，在地表?xiàng)l件較好的施工場(chǎng)所，應(yīng)根據(jù)管道埋深、土方工程量及征地等費(fèi)用進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比對(duì)，確定采用開挖敷設(shè)還是定向鉆敷設(shè)方式。