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石油天然气管道定向钻工程施工探索
论文类别:专家论文
作 者:郑维军
所在地区:石油天然气管道定向钻工程施工探索
下载次数:345
摘 要:
摘要:当前阶段,人们生产、生活的能源消耗量整体提升,石油天然气作为重要的能源类型,管道的铺设逐步完善。在管道工程中,建设环境的不同,需要的施工技术也存在差异。其中,定向钻管道建设技术作为现阶段常见的管道穿越应用,无需对地表进行开挖就能够进行地下管道装设,具有施工建设周期短、建设成本低、对环境影响小、导向精确等方面的技术优势,被广泛应用于地下管道铺设工程中。
  关键词:管道装设;钻进速度;泥浆配比
  水平定向管道穿越工程,能够适用于河流、铁路、公路等环境中,保证复杂建设环境下管道铺设工程的有效推进。在定向钻实际建设工程中,由于石油天然气管道大部分处于地下环境中,质量要求较高,因此,施工队伍应加强工程全过程的质量监管,做好技术规范,在依照设计规划逐步落实建设目标的基础上,强化对工程风险因素的控制,全面提升管道定向钻建设施工的整体质效。
  1管道定向钻建设工程的主要施工流程
  1.1定向钻施工
  (1)设计规划。如果定向钻管道需要穿越的环境较为复杂,如河流、湖泊等地点,需要对管道埋深进行合理设计,通常埋深距离需要在冲刷线2.5m后的位置。管道顶端到河床底部长度应控制在管道直径10~15倍之间,一般在6m以上。管道需要穿越公路或铁路时,设计人员应根据不同的地质情况,选择合适的穿越位置,只有选择合适的穿越位置和穿越地层,才能确保穿越的成功。(2)测量放线。测量放线是管道钻进工程的重要质量控制环节,在对控制桩、钻进位置、角度、曲线等进行确定时,不仅要参照工程的平面设计图,对测量数据进行统计、计算、分析,还应通过现场勘查,确定穿越中心线、入土与出土点的具体位置,为钻机的安装、管线线路、管段预制及泥浆池等方面的设定提供有效参考。(3)定向钻工程。定向钻管道的钻进角度通常控制在8~20°范围内,出土角度通常在4~12°之间,具体的角度确定应以工程实际为准。定向钻曲率半径应控制在1200-1500倍管外径参数范围内。在管道入土点和出土点位置外侧,直管段应预留10m以上,同时,不同的管道类型和地质条件下的泥浆配方是不一样的,因此,需要在施工阶段,依照工程实况,对泥浆密度、比例与粘度等进行调整。
  1.2管道装设
  (1)焊接工程。在开展管道扩孔工程前,需要对穿越部分的管道焊接、装设、组对等进行预制,将检测符合质量应用标准后,开展下一阶段的工程。需要注意的是,在开展管道焊接工程时,应依照焊接技术规范、设计要求等,确定实际的焊接方式,然后,形成焊接工艺评定报告,并依据评定合格的报告编写工艺规程,作业人员必须持有符合要求的焊接资格证书。如,焊接的管道属于3PE防腐类型,在焊接工作开展前,需要对管道两端进行技术防护,焊缝焊接均匀,避免出现裂缝问题。焊缝周围受热影响的部分,避免出现熔合低、飞溅、牢固性不达标等缺陷,同时,焊缝余高控制在2mm以下,如果余高超过标准,应进行打磨处理。(2)技术检测。为保证管道装设与焊接质量,应对全部管道进行射线、超声波质量检测。在现场开展无损检测的技术人员应具备相应的检测资格证书,技术等级符合检测要求,管道无损质量合格标准为二级以上。如果管道出现非裂纹性的质量问题,应直接进行复工,重新焊接。如果返修技术与原有的焊接技术存在差别,应依照实际返修技术规程开展修复工作;如果管道出现裂纹,且不超过焊缝长度的5%时,根据返修规程进行修复处理;如果裂缝长度超过5%时,应进行切除;同一焊缝的返修次数应控制在两次以下,根焊返修次数不能超过一次。(3)试压工程。大、中型穿越工程的管段部分需要进行独立试压,小型穿越管段可以与其他线路管段进行合并试压。现阶段,定向钻管道的主要试压工程分为两种,即严密性试验、强度试验。在管道回拖前,应进行清管,然后进行压力试验、初次测径;在管道回拖施工后,进行严密性试验与二次测径。穿越管段强度压力测试的实际数值应超过工程设计压力数值的1.5以上,稳压时间超过4h。试压过程中任意一点的环向应力,不应大于管道规定最小屈服强度的90%。管道试压的严密性参数应大于设计内压数值,管道回拖工程的初次严密性测试,稳压应超过24h,二次测试的稳压应超过4h。(4)穿越工程技术。设计曲线是导向孔钻进施工的重要技术参数,在穿越工程建设时,为保证导向孔位置的准确性,应结合钻杆的不同控向数据,动态调整钻进角度、方向,与施工设计保持一致。应根据不同的穿越管段管径大小、总穿越长度、穿越段地质条件和定向钻机性能来确定最后一级扩孔的直径,保证扩孔最小直径符合技术要求。在扩孔过程中,应依照分级、匀速、多次的原则进行。如果发现扩孔钻具的扭矩过大,应采用洗孔处理的形式,保证工程的有序推进。在扩孔施工完成后,如果测量扭矩、压力与拉力超过标准数值,应在管道回拖前对全部管道应采取电火花检漏的方式进行检测,确保穿越管段的防腐层无漏点。管道回拖工程中,为保证管道的施工与后期使用适量,应对管段端口的防护层进行质量检测,尽量避免贯穿损伤问题。在管道电缆的连接点应设置严密的防水层,保证电缆导电性良好。
  2定向钻管道施工的质量控制关键点
  由于管道穿越工程的建设环境相对复杂、技术要求高、质量管理难度大、工程风险大等方面的特点,有时会出现导向孔设置不合理、扩孔质量不合格、管道回拖不规范、地面塌陷、冒浆等施工质量问题,为此,施工单位应结合管道施工方案与工程实况,加强质量监督与控制,为管道定向钻建设项目的有序、高效推进奠定基础。
  2.1科学规划穿越路径与技术参数
  在开展定向钻建设项目时,设计人员应通过实地环境勘测,对工程相关的信息进行综合分析,再结合管道建设质量标准、技术要求与工程队伍情况等条件的技术上,确定管道穿越的路径、钻孔技术等实际施工内容。对于地质环境复杂的施工场地,应做好安全防护工作,建立动态监管体系,保证施工安全在穿越堤坝、河流、公路等位置时,需要对穿越曲线进行科学的设定,明确变坡点的具体位置,依照工程实况,设置管道埋深、压力情况等参数。
  2.2钻进施工控制
  施工现场的地质条件不同,施工设备的选择与技术的实际应用形式也存在差异。在管道回拖、钻进、扩孔等施工的过程中,应注意过程监管与技术控制。扩孔时的泥浆压力较大,导致出现了人为增压或者憋压的情况,造成憋压的主要原因是扩孔器的选择错误。据定向钻实际工程调查数据显示,定向钻扭矩与泥浆压力呈反比,钻进速度与压力属于正相关。为此,在开展定向钻建设工程时,泥浆压力增加,钻具扭矩越小、速度越快。如果在施工过程中,不考虑实际情况提升钻具速度,将会导致泥浆压力超过施工标准,出现冒浆问题。在工程实践中,建设单位应平衡压力、扭矩与钻进速度之间的关系,加强质量监管,在保证工程进度有效推进的同时,做好安全施工管理,确保管道运输的安全性与效率性。
  2.3泥浆合理配比
  泥浆作为定向钻管道铺设工程的润滑剂,其实际配比方案需要结合工程建设的具体需求进行设定与调整,控制塌方、渗漏与冒浆等质量问题,降低摩擦影响。定向钻穿越施工的过程中,泥浆越稠就会导致自由水比较少,那么其就会形成一个流动和可塑的混合体。当管道施工出现技术、质量相关问题时,混合体有可能通过钻孔间隙渗透。如果泥浆密度粘稠,泥浆经过土层间隙时,会受到较大的阻碍,可以对冒浆、渗透等情况进行有效控制。不同的地质环境、压力、技术标准等条件下,选择的具体泥浆配合比也存在差异,需要对各项影响因素进行综合分析、比对后,确定泥浆实际使用方案。
  3结语
  在石油天然气管道的铺设工程中,定向钻技术由于对建设环境影响程度较低、建设效率高、适用范围广、经济成本相对较低等方面的施工特点,被广泛的应用于穿越工程中,成为地下管道铺设的重要技术选择。现阶段,在工程实际建设过程中,定向钻工程的质量控制要点在于技术规范管理与质量动态监控。因此,为有效控制施工风险,保证施工项目的整体建设质效,工程单位应从设计阶段出发,做好现场勘测、施工信息收集、技术参数设定等方面的工作。在实际施工阶段,依照相关技术规范,强化质量监管,将安全施工理念贯穿于管道铺设施工全过程中,为管道定向钻工程的安全建设与使用提供保障。
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