干货丨定向钻穿越进行浅海管道敷设的技能讨论

  在浅海管道的施工中，受制于船舶的吃水深度，惯例的海管敷设作业方法如铺管船敷设很难进入浅水区进行作业，且惯例的海管敷设方法存在管道埋深较浅，管道掩盖物易受洋流冲刷影响，导致管道位移，安全性欠佳等缺陷。为此，水平定向钻穿越以其技能优势，如在安稳层敷设、不易受洋流和时节温度影响、施工周期短、不影响水面通航等长处，逐步出现在海管敷设领域中，特别在国外的海洋管道施工中得到了较多的运用。

  现在，大大都已竣工浅海管道水平定向钻穿越项目，首要会集在美国、澳大利亚等发达国家（见表1），而我国则在2004年杭州湾甬沪宁管道敷设施工中得到了运用，钻机设备安顿在潮汐浅滩处建筑的人工岛上，向海上钻孔并在海床上出土，扩孔后，通过铺管船进行管道回拖。

  按钻机钻进方向和施工地址区别，浅海管道水平定向钻穿越大致可分为陆对海、海对海、海对陆3种穿越方法。在施工前的规划阶段，需归纳考虑穿越施工海域的水深、海面流速、施工总长度及其他多方面要素，将该段的浅海管道规划成全体穿越施工或分段穿越施工后再进行连头。

  陆对海穿越方法进行施工，钻机安置在陆地上，操作场所应通过平坦和硬化，保证能给钻机供给满意的锚固力。一般状况下，与惯例穿越工序相同，需进行以下3个进程的施工：

  钻机拼装并调试完毕，泥浆系统拼装并配浆完结，钻具衔接等相关准备工作完结后，由钻机向海上进行导向孔穿越，导向孔钻进工艺与陆地施工相同，钻头在海床出土后，则由事前安置在出土点邻近的潜水员进行钻头打捞，并通过驳吊等设备将钻杆牵引到出土点邻近的施工渠道上，出土点的操作渠道受力较小，仅需将该操作渠道锚固好即可，一般状况下，出土点的操作渠道可运用一般的平底驳船。

  导向孔完结后，在出土点操作渠道上进行扩孔器与钻杆的衔接，进行惯例的扩（洗）孔作业。扩孔的次数一般依据穿越管径来确认，一般48in以下的扩孔级差可取为8~10in，48in以上的大等级扩孔级差可取为4~6in。每级扩孔期间，通过调查司钻扭矩、返排泥浆的体积、返排泥浆的携沙量等参数，再确认是否安插洗孔作业。一般状况下，为了保证回拖前孔洞的清洁，在扩孔完毕后，需进行一次或一次以上的洗孔作业。

  回拖作业可分两种方法，第一种方法是出土点水深满意的状况下，将扩（洗）孔的操作渠道撤离，直接将铺管船就位，合作钻机进行回拖同步的焊接作业，第二种方法则是在海面流速、风速均比较缓慢的状况下，在陆地上预制回拖管道，待穿越孔洞具有回拖条件时，选用拖船将整条回拖管道牵引至出土点（见图1），现场将回拖管道与穿越孔洞内的钻杆衔接后，再进行回拖作业。

  陆对海穿越方法的施工触及到海上的相关作业，比惯例的陆地穿越施工较为杂乱（见图2）。

  选用陆对海穿越方法进行施工，所需的首要设备资源有：穿越专用设备，如钻机、泥浆混配系统、泥浆泵、泥浆收回设备及配套设备；陆地上运用的管道焊接设备，如焊车、吊管机、试压通球设备等；海洋工程设备，如出土点侧的驳船操作渠道、铺管船、牵引管道用的拖船以及其他用处的船舶。

  海对海穿越方法首要用于浅海管道的中心段，选用该施工方法的首要原因，是因为定向钻穿越的长度受制于钻机、施工渠道以及钻具的功能，需将浅海管道分红若干段进行施工，已完结的管段之间通过连头后，成为一条完好的管道。表1中美国Hubline Natural Gas Pipeline项目在波士顿海湾进行管道敷设，便是将浅海管道分段穿越的实例，该工程管道定向钻穿越总长5，014m，分红4段完结，其间的海对海穿越为两穿，分别为1，307m和1，290m。

  在海对海的穿越中，能够引进对接穿越技能，该技能是在穿越的两头均架起钻机进行对向导向孔施工，并在适宜的区域进行对接，在穿越地层允许下，能够大幅添加穿越间隔，削减管道的分段次数，从而削减海对海穿越的渠道架起次数，下降施工本钱。

  比较较陆对海的穿越方法，海对海穿越方法中的所用施工作业均在海上进行，施工活动受洋流、飓风、潮汐等天然要素的影响较大，施工难度也将大幅添加（见图3）。

  惯例的浅海管道登陆段，以陆对海穿越方法的居多，但在特定状况下，则需选用海对陆穿越方法。如海上规划出土点的水深缺乏，铺管船无法出场施工，且海面流速过快，全体管道浮拖法危险大，不适合进行漂管施工，在此状况下，则只能采纳海对陆施工方法，即钻机在海上渠道上就位，管道在陆地上进行预制，待钻机完结钻导向孔、扩（洗）孔后，再进行管道回拖作业。陆地上的管道则依据管道预制作业带的地势状况，选用开挖发送沟或许安放滚轮架进行管道发送（见图4）。

  比较陆上惯例水平定向钻穿越，浅海水平定向钻触及更多专业，项目在施行进程中将遇到更多难题，需求在规划和施工阶段予以战胜。

  浅海管道定向钻穿越施工时，出土点的操作渠道所受的载荷（首要是水平载荷）较小，一般的平底驳船通过锚固后即可充任该操作渠道，而海上的钻机操作渠道则受力杂乱的多，因为钻机及配套的设备、钻具等自严重，钻机在钻进、扩（洗）孔、回拖时均会对渠道发生很大的推拉力和扭矩，加之渠道自身还遭到洋流和潮汐的外力影响，因而，在钻机渠道的规划阶段，应首要考虑渠道在施工期间的安稳性和安全性。

  现在，国外的海上钻机操作渠道大都为自升式渠道（图5、6），该类渠道能够依据海水的涨落自行升降渠道高度，也可自行移动，能很好地满意长间隔浅海管道分段穿越的施工需求，并且装置及移动进程不需求大型浮吊船进行合作，操作便当。

  在穿越施工的整个进程都需求运用泥浆，其效果首要有：冷却和光滑钻头，软化地层，辅佐破碎地层，带着钻屑，安稳孔壁以及回拖时光滑管道，下降回拖阻力。泥浆在制造、收回使用阶段需考虑几个方面的要素：（1）钻机操作渠道的运用面积有限，因而泥浆系统一般是独自安置在专用驳船上，施工期间该驳船紧挨钻机操作渠道就位，便于与钻机渠道协同作业；（2）考虑水平定向钻穿越期间的冒浆可能性，应选用环保无公害的资料进行配浆；（3）海水中的首要成分NaC1是强电解质，会损害泥浆系统，可在制造泥浆时参加针对海水的专用添加剂，或考虑直接用海水制造泥浆1-21。

  管道回拖是定向钻穿越的最终一环，也是最为要害的工序之一。发动回拖前，应充沛清洗孔洞保证孔内钻屑充沛被泥浆带着出洞，并保证泥浆在孔壁上行成安稳的泥饼，保证孔洞的安稳性。回拖速度也应控制在合理水平，回拖速度过快会形成孔壁（非岩石地层穿越）的失稳崩塌，添加回拖阻力。

  跟着管道施工技能的不断更新和完善，国内油气需求的日益添加，往后我国的浅海管道的建造商场也将大幅添加，结合运用铺管船等海洋工程设备，水平定向钻穿越技能以其特有的技能优势，将成为浅海管道敷设的重要组成部分。

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