“两法”形势下的沙漠地区钻前工程施工工艺

李川江 钟仕林 江 维

(四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川 成都 610017)



“两法”形势下的沙漠地区钻前工程施工工艺

李川江 钟仕林 江 维

(四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川 成都 610017)

介绍了《安全生产法》和《环境保护法》实施后，塔克拉玛干沙漠地区钻前工程的创新工艺，并从场面工程和环保泥浆池两方面，阐述了钻前施工要点，提出了防渗膜铺设与混凝土施工质控措施，在符合安全环保要求的基础上，满足了钻井生产使用需求。

沙漠地区，钻前工程，环保泥浆池，防渗膜

0 引言

塔克拉玛干沙漠位于塔里木盆地中心，石油和天然气储量丰富，动植物资源极其稀少，几乎整个地区都缺乏动植物覆盖，生态系统极其脆弱。因此在塔克拉玛干沙漠开展油田勘探开发具有建设风险高、施工难度高、投资费用高等特点。2014年9月发生的腾格里沙漠污染事件[1]，2014年12实施的《安全生产法》和2015年1月实施的《环境保护法》，一系列污染事件的发生，新法律的颁布实施，进一步明确了石油企业的安全环保责任，对新时期油气田勘探开发提出了更高的要求，工程建设管理面临全新的挑战，施工安全环保压力剧增[2]。钻前工程作为钻井工程的前期工程，在新形势下如何为后续的钻试修作业提供安全环保可靠的施工作业平台，做好油田地面建设项目管理[3,4]，成为当前亟待解决的问题。

1 沙漠地区钻前工程施工工艺

1.1 传统工艺

沙漠地区钻前工程传统施工工艺如下：

场面工程：定位放线→推沙→水坠→碾压→戈壁料摊铺→洒水碾压→整修→人工修边→养护→防护工程。

泥浆池：定位放线→推沙→水坠→边坡整形→铺设防渗膜。

传统的场面工程施工操作简单，施工效率高。但实际施工中存在水坠深度不足，使用过程中道路超载，极易造成道路及井场的破坏，影响钻井进度及车辆通行安全。传统泥浆池中防渗膜直接与钻井污水接触，并要经历高温严寒气候，使用环境恶劣，易发生污水池渗漏，造成环境污染。

1.2 创新工艺

《安全生产法》对作业人员提出了更高的安全保障要求；《环境保护法》中对环境污染明确了处罚条款。传统的钻前工程设计标准、施工工艺已不能满足保护环境，保障作业人员安全的要求。因此需对钻前工程场面工程(公路、井场、生活区)、泥浆池工程进行优化设计[5-7]，公路、井场、生活区详细做法见图1，环保泥浆池的做法见图2,图3。

新的场面铺筑设计做法增设土工布，土工布的施工过程中有效减缓了水坠水分的蒸发，提高了路基的整体性，延长了场面工程的使用寿命。新的环保泥浆池增设两层防渗混凝土，该做法避免了钻井污水与防渗膜直接接触，提高了防渗膜的耐候性。

2 施工工艺流程

2.1 场面工程

定位放线→推沙→水坠→碾压→铺土工布→戈壁料摊铺→洒水碾压→整修→人工修边→养护→防护工程。

新的场面工程设计做法中增设了土工布，提高了路基、路面工程的整体性，延长了钻前道路的使用寿命。

2.2 环保泥浆池

定位放线→推沙→水坠→边坡整形→铺土工布→铺铁丝网→底层混凝土浇筑→铺设防渗膜→面层混凝土浇筑→养护→砖砌导流槽→围栏安装。

环保泥浆池设计中，引入了土工布、铁丝网，保证了池体的整体性。采用两层混凝土夹防渗膜的设计，避免了钻井废弃物与防渗膜直接接触，提高了池体的抗渗性能。

3 施工要点

3.1 场面工程施工

1)推沙平场。塔里木油田公司《钻前工程技术标准》对于沙漠石子路设计路基坡度不大于6°，转弯半径不小于400 m～600 m，视距不小于80 m～120 m；路基上宽9 m，路基表面平整度不超过±3 cm。

根据上述要求定位放线，每隔20 m用竹竿标示边界，遇有植被(胡杨、红柳等)应绕行。选用D8N推土机推沙，控制好路基宽度、平整度指标。

2)洒水碾压。推沙过程中，及时进行平面尺寸、坡度、平整度测量，便于及时进行修正。达到设计要求后，采用水车连续性放水[8]，边水坠边碾压，水坠深度不小于50 cm，压实度不小于0.95。

3)铺设土工布。路基压实度检测合格后，为防止沙基水分蒸发导致路基压实度降低，应立即铺设土工布。土工布不宜过紧，不得打皱，接缝重叠不少于30 cm，土工布周边及接缝处用风积沙袋临时固定。

4)铺设戈壁料。土工布铺设后，应立即进行面层戈壁料铺设。路面戈壁料压实厚20 cm，井场生活区戈壁料压实厚15 cm，路面石料要求摊铺均匀，整平并洒水压实，平均厚度偏差不大于1 cm。

5)养护。为保证公路井场生活区的使用寿命，应根据天气、使用情况及时洒水养护。

6)路基防护。因塔克拉玛干沙漠风沙活动强烈，流动性大，为防止风沙对道路的损害，道路两侧沙丘采取防风固沙措施[9]。在挖方路基两侧预留2 m积沙平台，并且在道路挖填方路基路肩以外铺设1 m×1 m草方格，外围设置防沙障。草方格在道路两侧铺设30 m宽，井场生活区周边铺设20 m宽，草方格1.0 kg/m。

芦苇式沙障：为延长草方格使用年限，建议在草方格外侧设置芦苇式防沙障，做法是铁丝绑扎编制芦苇，芦苇把直径8 cm，疏透度20%～30%，芦苇长度在1.5 m以上，埋入沙基30 cm，芦苇用量大于1.0 kg/m。木桩长度1.5 m，木桩底部30 cm加工成楔形，钉入沙中0.5 m后，两侧用铁丝斜拉木桩加固。木桩间隔3 m设置1个，规格为5 cm×5 cm×150 cm，斜拉筋木桩2个，规格为5 cm×5 cm×50 cm。

3.2 环保泥浆池施工

1)基坑推沙水坠。按照设计要求，塔中探区环保泥浆池池边坡要求为1∶2，正钻井泥浆池容积为2 000 m3,完井测试泥浆池容积为1 500 m3。泥浆池应根据井控安全需要进行布置，并尽可能避开植被(胡杨、红柳等)。

根据上述要求定位放线，每隔20 m用竹竿标示边界。选用D8N推土机推沙，控制好基坑长宽尺寸、坡度指标。推沙完成后，按照道路水坠的施工方法进行水坠修坡，做好压实度检测。

2)铺设土工布、铁丝网。压实度检测合格后，池底立即铺设土工布(聚丙烯扁丝编织土工布，重量：120 g/m2)。池底、池壁铺设钢丝网(用14号铁丝编织直径为10 cm的菱形网格)。土工布接缝宽度、铁丝网搭接宽度均不小于20 cm。

3)底层混凝土浇筑。土工布、钢丝网铺设完成后，应立即浇筑底层混凝土。因混凝土10 cm厚，建议选用平板振动器配合人工进行振捣。因塔中地区冬冷夏热，现浇混凝土的池壁、池底在纵横方向设置间距小于4 m的缩缝，纵向设置1道～2道胀缝，间距应根据施工时湿度、区域最高温度等控制在40 m～25 m之间。缩缝、胀缝构造做法见图4,图5。为防止防渗膜破损，应控制好底层混凝土的平整度，在混凝土初凝前、终凝前进行“二次”抹面。

4)防渗膜铺设。因工期原因，待底层混凝土的强度达到1.2 N/mm2后，就可在池底、池壁铺设防渗膜。为满足环保要求，防渗膜选用环保用双糙面高密度聚乙烯土工膜，技术指标满足现行国家标准GB/T 17643土工合成材料聚乙烯土工膜。土工膜接缝宽度不小于20 cm，可采用热熔焊接[10]或粘结，为保证粘结质量，粘结剂建议购买成品。

5)面层混凝土浇筑。待防渗膜铺设搭接检测合格后，可立即进行面层混凝土浇筑。浇筑前做好防渗膜的防破损措施，混凝土振捣应采用人工振捣，防止机械振捣导致防渗膜破损。面层混凝土的缩缝、胀缝设置与底层混凝土相同。

6)养护。因塔中地区冬冷夏热，混凝土应及时进行养护。夏季可选择覆盖薄膜或草帘、棉毡，洒水养护，养护不少于7 d。冬季时应搭设暖棚，防止混凝土发生冻伤。

7)附属设施。为保证人员安全需要，在泥浆池周边设置可拆卸围栏，围栏做法参照02(03)J401钢梯LG5-12，围栏基础为C30混凝土，尺寸为30 cm×30 cm×60 cm，基础居中内设一根φ74×4长30 cm钢管，以便围栏钢管插入。

为了达到环保要求，需要做好钻井泥浆及废液的收集，在靠近循环罐的位置设置砖砌倒流槽，纵坡大于0.3%。导流槽做法为M7.5水泥砂浆砌筑MU10砖，1∶2水泥砂浆抹面，尺寸如图6所示。

4 关键质量控制措施

4.1 防渗膜铺设质量控制

施工气温以 5 ℃～40 ℃为宜，考虑到土工膜的热胀冷缩性，天冷时，土工膜的铺设应紧一些；天热时应松弛。但要注意，在夏天应避免中午时的高温、风力及雨天：风力超过4级或雨天应停止施工；风小时，宜用砂袋压住土工膜，以利施工。焊接边坡时，焊缝长度方向应沿坡度延伸，不能横穿。尽量减少边脚和零星膜的焊接。在焊接操作时应有一位焊接主管人员进行监督。HDPE土工膜表面应清除油脂、水分、灰尘、垃圾和其他杂物。如果焊接在晚上操作，应有充足的照明。在HDPE土工膜搭接处，应去掉褶皱，当褶皱不小于100 mm时，采用圆形或椭圆补丁，补丁大小应超出切口周边50 mm。当环境温度和不利的天气条件严重影响HDPE土工膜焊接时，应停止作业。应对焊接机定时保养，要经常清理焊接机设备中的残留物。

4.2 混凝土质量控制

塔中地区气候恶劣，为保证污水池混凝土施工质量，应采取如下质量控制措施：

1)配合比设计方面，严格控制用水量，引入抗裂组分，可选择膨胀剂和抗裂纤维等。2)施工前应进行确保池底、池壁沉降稳定，并对基层进行检查修复，防止由于沉降变形造成的混凝土产生早期开裂与破碎。3)振捣要充分，不得在混凝土拌合物中平推或拖拉振捣，每处振动时间不宜短于30 s。4)早期养护应加强，应在初凝后及时覆盖保水养护，宜采用保水性好的覆盖材料，可采用节水保湿养护膜、土工毡、土工布、麻袋、草袋、草帘等养生，并及时洒水保湿养生，养护时间不应少于7 d；终凝前不得在混凝土表面直接喷水。5)切缝时间要合理，由于夏季施工时昼夜温差较大，建议使用软切缝，即抗压强度为1 MPa～1.5 MPa，人可行走时进行软切，软切缝时间不应超过6 h。

5 结语

该施工工艺已经在塔克拉玛干沙漠地区钻前工程成功应用。采用的路基水坠施工技术、路基防护措施以及环保泥浆池施工技术满足钻井生产的需要，达到了《安全生产法》和《环境保护法》的要求，取得了良好的工程应用效果，可在沙漠地区推广应用。

[1] 李宇军.生态文明视野下的企业环保责任——“腾格里沙漠违法排污”案例分析[J].杭州师范大学学报(社会科学版),2015,37(6)：119-125.

[2] 郭 蕾,张 亮.石油企业安全环保热点问题探讨[J].北京石油管理干部学院学报,2013,20(5)：42-44.

[3] 王 莉.提高油田地面工程中项目管理水平的探讨[J].油气田地面工程,2009,28(7)：77-78.

[4] 谷旭东.钻前工程施工现场标准化管理初探[J].科技致富向导,2014(5)：113-114.

[5] 王立文.建南探区污水池渗漏原因分析及防治措施探讨[J].江汉石油科技,2013(12)：71-73.

[6] 彭功勋.填埋场边坡防渗膜的安全及边坡的合理坡形[J].湖南城市学院学报(自然科学版)，2005(1)：24-26.

[7] 齐国军.白沙滩灌区工程施工中防渗膜与PP纤维混凝土的结合应用[J].化学工程与装备，2010(5)：102-103.

[8] 范启明,张 鹏.水坠砂技术在靖边气田站场建设中的应用[J].科技创新与应用,2014(7)：269-271.

[9] 龙艳华.草方格固沙技术在国外管道工程中的应用[J].天然气与石油,2014,32(2)：40-42.

[10] 王梓任.防渗膜焊接施工技术在南水北调亦庄调节池的应用[J].北京水务,2014(3)：27-29.

Pre-drilling engineering construction process in the desert area under the new situation of “two laws”

Li Chuanjiang Zhong Shilin Jiang Wei

(SichuanShuyuPetroleumConstruction&InstallationEngineeringCo.,Ltd,Chengdu610017,China)

This paper introduced the innovation process of pre drilling engineering in Taklimakan desert area afterSafetyProductionLawandEnvironmentalProtectionLawimplementation, and from the scene engineering and environmental protection mud area two aspects, elaborated the pre drilling construction key points, put forward the quality control measures of impermeable membrane laying and concrete construction, in accordance with the safety and environmental protection requirements, met the needs of drilling production using.

desert area, pre-drilling engineering, environmental protection mud pool, impermeable membrane

1009-6825(2017)07-0089-03

2016-12-22

李川江(1972- )，男，工程师; 钟仕林(1983- )，男，硕士，工程师; 江 维(1973- )，男，工程师

P634

A