浅谈油气长输网址工程监理质量控制


阅读:468    日期:2020-3-2

浅谈油气长输网址工程监理质量控制

陈小敏 郭志海  郭旭辉

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    要:定向钻登陆风险主要来自两个方面:一是登陆安全风险如临时用电、吊装作业、地面塌陷等。二是登陆技术风险如与地质、钻杆钻具、泥浆等工艺有关的技术风险。关于安全风险管理应坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针,严格执行安全管理方面有关法规、标准的要求。对于登陆技术风险由于登陆条件复杂,导向孔钻进、网址扩孔及回拖过程存在不可见性,定向钻穿越登陆时经常出现冒浆、卡管、钻机故障等作业风险,一旦控制措施失当,可能对穿越是否成功造成较大影响,甚至导致定向钻穿越失败。因此,应根据实际情况,并结合定向钻登陆经验,采取有效风险管控措施,提高定向钻登陆风险管控水平。本文结合日濮洛原油网址工程定向钻穿越沂河登陆过程中风险控制措施,对定向钻登陆风险及应对措施进行了初步探讨。

关键词:定向钻导孔 扩孔 回拖 风险管控

近几年来,定向钻穿越技术在世界各国、各个行业得到了广泛的应用。采用水平定向钻技术进行网址穿越登陆,是油气长输管线登陆中穿越大、中型河流,中、小型水库,高速公路,铁路及管线光缆敷设的最佳方案,是不破坏地貌状态和保护环境的最理想登陆方法。定向钻登陆大部分时间处于“看不见,摸不着”的状态,其登陆风险具有其他工程登陆所不具有的特殊性,必须认真对其风险进行识别和评估并及时采取必要的防控措施。在日照-濮阳-洛阳原油网址工程定向钻穿越沂河登陆中,结合现场地质情况和登陆经验采取了一系列风险防控措施,定向钻穿越登陆十分顺利,其主要情况如下:

1  工程概况

日照-濮阳-洛阳原油网址工程定向钻穿越沂河网址设计输送压力为 9.0MPa,采用Φ762×15.9L450M 直缝埋弧焊钢管,网址防腐采用加强级熔结环氧粉末外防腐,外面再加光固化保护层进行保护。通信光缆套管采用Φ121×6 20#无缝钢管。穿越水平长度为1542.39m,穿越相对入土点深度为 29.14m

2  登陆位置

沂河穿越工程入土点位于临沂市河东区新兴村西侧,距沂河河堤迎水面 136m,入土角度为 10°。出土点位于临沂市河东区新河村,距离沂河右岸河堤 124m,出土角度为

3  主要穿越地层

穿越沂河主要地层为:①层黏土,褐黄色,可塑,土质不均匀,切面稍有光泽,干强度及韧性高,顶部含有少量植物根系。该层主要分布于本工程出土点位置,穿越厚度约为 3m 左右。层砂砾,中密~密实,湿~饱和,砂质不纯,含粗砂,该层在本穿越场地广泛分布,层厚 8.30-20.40m,层底高程 60.85-73.54m,层底深度8.30-20.40m层中风化泥质砂岩,该层在本场地均有分布,勘探期间未揭穿该层,最大揭露厚度 33.20m,其抗压强度值为1.1-6.3MPa,其中所夹砾岩天然抗压强度为 5.9-28MPa。本工程入土侧通过砂砾层厚度约为 19.45m,出土侧砂砾层厚度 12m,砂砾层内含有卵石。

4  设备选用

选用美国奥格公司DD-1100 钻机,最大拉力 500 吨,采用国内先进的泥浆回收过滤系统及泥浆泥水分离固控系统,型号为:降低回收泥浆含砂量。

5  光缆套管导向孔

沂河穿越工程光缆导向孔登陆于 2019 4 20 日正式开钻,导向孔钻进至岩石层后,为隔离砂砾层卵石对钻杆进行保护,以避免钻杆顶弯,增加传导力,采用钻机钻进敷设Φ377*12mm 无缝钢管112m。在 4 28 日第 70 根钻杆开始钻进时,返浆变少,回抽 7 根钻杆洗孔,返浆正常后开始正常钻进。4 29 日凌晨钻进到第 86 根,累计长度 812.9m,在沂河东岸 2m 处出现冒浆现象即停止钻进,回抽钻杆,钻杆回抽过程中冒浆点持续冒浆,钻杆全部回抽完后在洞口打浆,冒浆点依然冒浆。在冒浆点附近观察,地面有明显的不规则裂缝,泥浆由裂缝冒出。根据导向孔通过入土侧砂砾层导孔数据分析,数据有跳动,但总体数据较为稳定,可以推断在这一段地层有卵石存在,卵石粒径不大,含量不高,此次成孔较好,冒浆处应为岩层裂隙(高差 10m,若利用此导孔继续登陆,将对河道造成更大的污染,故决定废弃该导向孔,重新导孔。

2019 5 1 日,在钻杆全部回抽后,调整穿越轴线,以原设计为基准,向左偏移 5m,深度增加 5m,重新导向钻进至河边,未出现冒浆现象。导向钻进至 129 根钻杆时其后 3m 推进速度加快,地层变软,入土点开始不返浆,在多次洗孔后开始返浆,但效果不明显;继续钻进至第 130131 根钻杆,分别用时 28 分钟,钻进速度明显加快,之后入土点不返浆,回抽 5 根钻杆并反复洗孔后仍无效果,经巡查,在沂河西岸导向中心线南 10m 河边出现冒浆,疑似有裂隙。考虑到此时累计钻进已达到 1240m(设计穿越水平长度1542.39m),回抽钻杆意义不大,故决定导向孔继续钻进,并派专人沿着穿越轴线巡查冒浆现象,同时采取泥浆回收措施,直至导向钻进完成。

6  主网址导孔及扩孔

本工程主管导向孔登陆设备采用美国奥格DD-1100       500T 钻机,地锚采用钢桩加混凝土浇筑方式,确保钻机稳定。主管导向孔钻具组合采用牙轮钻头 9½"+泥浆马达 1.75°+无磁钻铤+钻杆140mm 组合方式,在导向孔钻进至岩层时,在入土侧采用钻机钻进敷设Φ377*12mm 无缝钢管 112m,隔离砂砾层卵石对钻杆进行保护,以避免钻杆顶弯,增加传导力。

扩孔登陆中,用Φe世博官方动态 "2430364044 岩石扩孔器进行六级扩孔,并根据现场扭矩情况适当调整清孔次数和采用泥浆调配方式进行固孔。

7  主网址回拖

由于沂河主网址场地限制而采用 3 1 方式进行回拖,穿越距离较长,管径较大,回拖过程中须等待时间较长,故管线回拖期间现场配备夯管锤保驾护航。为减少管线三接一时组对、焊接及防腐补口时间,现场配备三台挖机及一台吊车全程配合管线回拖。为减少回拖阻力,将回拖管线全部放在预制滚轮架上。回拖前孔洞内用新配置泥浆更换循环浆以保证泥浆性能。回拖时及时调整管线,严格控制管线入洞角度。

8  风险防控措施

1)导孔登陆中导向困难

处理方法:由于沂河穿越距离较长,入土侧存在软弱地层,导孔登陆遇软弱地层、砂砾层,为防止造成钻杆弯曲,抬头困难,保证穿越导向孔钻进登陆的顺利进行,避免或减少钻杆在传递推力时在钻孔内产生“蛇形”弯曲,不能有效传递推力、扭矩,钻进方向不易控制及抬头困难等,登陆中在钻机侧沿着钻进方向的钻杆上加装套管至岩石层。套管采用钻机的动力,由穿越机通过推力及扭力的作用,将套管推送至预定位置即钻杆钻进至岩石层的位置。本工程在光缆套管及主网址导向孔登陆中,均及时在入土侧加装了套管,套管采用Φ377*12mm 无缝钢管 112m,隔离砂砾层卵石以对钻杆进行保护,避免钻杆顶弯,增加传导力,导向孔结束后拆除。

2)导孔、扩孔冒浆

处理方法:在光缆套管导孔登陆阶段,发生 2 次地面冒浆,根据导孔登陆及成孔情况,初步确定为地层裂隙导致冒浆。针对这一情况,在导孔过程中要时刻注意返浆情况,在每根钻杆钻进完成后洗孔,以保证入土点返浆畅通;在管线穿越过程中,安排专人巡查穿越轴线附近区域,发现冒浆现象,及时根据冒浆点位置及冒浆量大小,回抽钻杆调整导向孔登陆方案,或对冒浆点进行疏导清理,减少泥浆扩散,严防造成环境污染。

3)钻屑堆积造成缩孔卡钻

处理方法:首先应保持泥浆的正常工作,有足够的泥浆往孔内泵送,此时钻杆不可简单地继续往回拉,否则容易将钻头卡死。应在泵送泥浆的前提下继续往前进,耐心进行清孔,同时按照首次钻进记录调整钻头的高边,停止钻杆的旋转往回抽,注意控制好钻机的拉力,然后旋转钻杆前进、清孔,多次反复,直到顺利通过“缩孔”地段。

4)岩石段扩孔卡钻

处理方法:岩石段扩孔时卡钻,卡钻后应立即停止旋转,可采用扩孔器的办法解决扩孔卡钻问题。该工程配备土行孙DDW-1600160 吨钻机,确保及时就位,进行抢险救援。

5)主网址扩孔中塌孔

处理方法:主网址扩孔利用泥浆调配方式进行钻屑悬浮携带、止水、护壁、防止塌孔,泥浆漏斗粘度控制在 70-90s,泥浆回收利用。扩孔阶段使用少量膨润土辅以添加剂提高泥浆的悬浮、携带、护壁等能力,降低泥浆失水率,登陆阶段可邀请厂家现场指导泥浆添加剂配比及性能检测。

6)主网址回拖受阻

处理方法:管线回拖前,应做好回拖受阻应急预案,并根据受阻位置和实际情况区别对待。当管线回拖进入孔洞距离相对较短时,宜采用机械设备等往外回拉的方式处理;当管线回拖接近出土点时,可采取夯管锤助力的方式;当回拖管线位置处于中间阶段,若在软地层受阻,则可考虑用助推方式,若在岩石地层受阻,尽可能往出土侧回拉,以免损伤防腐层乃至母材。在选择回拉和助推的方式时应根据实际情况提前做好准备工作。选用机械设备的优点是设备和卡具准备简单,操作平稳,易与钻机配合登陆,缺点是提供推力、拉力有限。选用夯管操作方式的优点是无需后背力,夯锤提供的冲击力很大,最大瞬间冲击力可达 2000 吨,且可以和管线、钻杆等相连接,前进和后退方向均可调整,解决受阻问题能力强,其缺点是设备租用、运输、卡具加工等时间较长,与钻机配合登陆同步性较差。

7)扩孔结束后,回拖前夯入套管

组织专家论证,增加护壁套管。为保证回拖顺利,在回拖开始前,组织有关专家,通过对导向孔登陆中入、出土侧进入砂层后的导向、司钻数据分析,推断入、出土侧砂层内含有卵石。为防止回拖过程中塌孔造成回拖困难,在出土侧增加夯入了Φ1340*的套管进行保护。

结束语

通过日照-濮阳-洛阳原油网址工程定向钻穿越沂河的成功实施,表明其定向钻穿越风险防控措施是有效的,对今后类似定向钻穿越登陆提供了有益的借鉴。

编辑审核飓风 



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