钻通ZT-400钻机成功穿越潦河

王 晨,乾伟杰

(1.深圳钻通工程机械股份有限公司,广东深圳 518013;2.江汉石油管理局油田建设工程公司,湖北潜江 433123)

钻通ZT-400钻机成功穿越潦河

王 晨1,乾伟杰2

(1.深圳钻通工程机械股份有限公司,广东深圳 518013;2.江汉石油管理局油田建设工程公司,湖北潜江 433123)

潦河定向钻穿越工程位于西气东输二线东段,地层复杂,管道口径大,施工难度大。本文详细介绍了该工程的施工过程和所采取的技术措施。

钻机;水平定向钻进;穿越施工;管道

1 工程概述

西气东输二线东段潦河定向钻穿越工程位于江西省安义县东阳镇与万埠镇交界部位,穿越北岸(入土侧)为安义县东阳镇塘口村属地,南岸(出土侧)为安义县万埠镇石窝雷家村属地,穿越位于第26标段,设计范围为桩 GD016-GD017.穿越管道处设计压力为10MPa,管径为 Ф1219×22mm,为大型定向穿越工程。硅管套管穿越管径为 Ф114×6.4mm,硅管套管在输气管道的上游8m。

此次穿越主要在强风化花岗岩中通过,局部有约120m的中风化花岗岩闪长岩,管道在河床下的最小埋深为13.64m,穿越入土角为7°;出土角为6°,穿越入土端卵石层厚约4.4m,管道穿越入土端处理鹅卵石采用夯套管预埋 Ф2000×32mm L425MB螺旋缝埋弧焊钢管,长度为43m。穿越南北岸均有大堤,入土点距北岸大堤脚117m,出土点距南岸大堤脚195m。定向钻穿越水平长度923.69m,穿越实长925.3m,穿越曲线段曲率半径为1828.5m(1500 D)。

表1 钻机主要技术参数

图1 施工现场

2 施工过程

2.1 导向施工

在导向施工前先在入土侧下入 Ф2m钢套管阻止地层不稳定可能对孔道造成的影响,之后又在平行钻进轴线一定距离的位置首先铺设了一条用于泥浆循环使用的 Ф110mm的管道。至此准备工作结束,开始导向施工,导向孔使用的是 PD400型钻机,导向施工严格控制每根钻杆改变的角度,按照设计轨迹施工,导向最深25m,每根钻杆改变的角度控制在0.1%左右,顺利完成导向施工。

2.2 逐级扩孔

第1级:6寸扶正器+16寸牙轮扩孔器;

第2级:16寸扶正器+26寸牙轮扩孔器;

第3级:26寸扶正器+36寸滚刀扩孔器;

第4级:36寸扶正器+46寸滚刀扩孔器;

第5级:46寸扶正器+56寸滚刀扩孔器;

图2 回扩钻具

第6级:56寸扶正器+66寸滚刀扩孔器。

前五级扩孔在控制拉力的情况下,扭矩不是很大,但在进行最后一级扩孔还有300m出土时进尺困难,疑似遇到障碍,经过三天回扩最终出土才发现前扶正器焊缝开裂,整体掉入孔中。不进尺原因很可能是滚刀钻头与扶正器对磨所致。

2.3 洗孔和清空

经过多级扩孔后,此时的孔道已经很大,孔壁稳定性是一个新的问题,应及时调整泥浆各项性能,既维持孔壁稳定又具有良好的携砂能力。此时用48寸滚刀回扩器并给予大泵量冲洗,泥浆排量从扩孔时的 1.9m3/min升至 2.48m3/min,原浆比重为1.08,上返的泥浆比重为1.18.孔道的钻屑被充分地携带出来,使孔道通畅。本工程出土端对上返泥浆进行二级除砂(20和40目)后泵送至入土端经过二级除砂(40和120目)再进过旋流器除泥(10～100um),每小时效率达到240 m3,最后泵入罐内待用。

表2 扩孔记录

洗孔结束后要对孔道进行清空来获得最适宜拉管的孔道环境,首先用62寸筒式回扩器进行清空,但由于孔道的完整性可能不好,因此应用筒式回扩器的扭矩很大,出现多次卡钻的情况,专家及时做出调整,将整个扶正器从后端缓慢推出,换上62寸滚刀回扩器进行清空,顺利完成。经过对回扩时拉力,扭矩及回扩器磨损情况综合分析后,采用56寸筒式回扩器(加焊耐磨焊条及合金),在拉力,扭矩都不大的情况下顺利完成。

2.4 成品管道回拖

(1)回拖前的准备工作

在管道回拖之前对管道在孔内的浮力进行精确计算,为了平衡浮力在成品管中预置 Ф630 PE管并注满水。焊接拉管头;由挖掘机沿钻进轴线开挖拉管水槽,在槽内注满水,使成品管道漂浮在水槽内,尽可能减少了拉力同时也保护了管道不被磨损。

(2)回拖

成品管回拖从2010年8月12日下午16∶00开始,经过22小时不间断回拖,顺利完成。

图3 预置PE水管

3 施工技术措施

(1)选择了优良的机械设备及配套设施:钻机是水平定向钻的“心脏”,在长达8个月的漫长穿越施工中,ZT-400型钻机一直维持了较好的工作状态,并与其它如泥浆泵,各种动力设施配合良好,是工程顺利完成的一个可靠的保证。

(2)泥浆循环用管线的铺设:为了方便泥浆的循环利用,在导向孔施工前先铺设一条用来运送泥浆的管线,节约成本,也为施工带来了极大的方便。

图4 开挖水槽

图5 成品管回拖成功

(3)合理的泥浆配置:在最大66寸的孔道施工中,孔壁坍塌及岩屑的返排是两大难题,在本次施工中,对泥浆的性能进行了细致的推敲,从每一级扩孔的泥浆性能变话中寻找线索,及时调整来满足携带和护壁的要求。经过对原浆和上返泥浆性能的对比,确定返渣率,随时调整泥浆性能来获得一个通畅的孔道。

(4)综合应用:在小孔径的扩孔施工时选用牙轮扩孔器,在大直径扩孔时则换为滚刀回扩器来保证在大扭矩条件下钻具不损坏,掉落;合理控制扩孔拉力,扭矩,扩孔速度及转速,使切削下的钻屑细小,同时提高钻速和增大泥浆排量,保证切削下的钻屑充分排出;再次,施工选用61/2寸钻杆,大强度钻杆有效降低了钻杆断裂或胀扣的风险。

4 结论

(1)管理人员在施工中细致分工,各司其职,每一道工序都严格按相关质量管理标准进行施工。

(2)技术人员在施工现场严格把握穿越的各项技术指标,遇到突发情况下立即采取措施。

(3)此工程回拖成品管直径达DN1219mm,壁厚22mm,水平穿越距离925m,在如此长距离,大管径的施工各项环节都做到万无一失,施工的各环节连接顺畅,施工质量较高。

(4)从此穿越施工中获得了从事长距离,大管径施工宝贵的经验,同时也极大的增强了穿越施工人员的信心。另一方面,亦充分证明了钻通钻机的优越性能和威力!

P634.7

A

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

2010-08-23

王晨,深圳市宝安区沙井镇步涌工业区D区F栋,518103,Tel:0755-29546175,E-mail:drilltowang@gmail.com。