鉆井井場建設(shè)選址原則及工作程序

劉國發(fā)

(中國石化西南油氣田，四川成都 610016)

0 引言

石油鉆井鉆前工程是石油勘探開發(fā)中最重要的一項土建工程，也是鉆井工藝和建筑工程相結(jié)合的復(fù)合型工程。由于該工程自身的特殊性，除了要遵循建筑行業(yè)規(guī)范和管理程序外，還必須執(zhí)行石油行業(yè)技術(shù)規(guī)程［1］，如果由于前期選址、災(zāi)害評估及隱患治理不到位，輕者影響鉆井安全生產(chǎn)，重者導(dǎo)致井場報廢和人民生命財產(chǎn)受到嚴重威脅，建立西南油氣田井場選址、災(zāi)害隱患治理及井場建設(shè)規(guī)范化體系，完善鉆前工程建設(shè)管理，最大限度降低井場建設(shè)風險和施工成本，促進勘探開發(fā)鉆井的安全實施有著重要意義。

1 鉆前工程井場選址規(guī)劃原則

井場工程選址，除了受社會經(jīng)濟條件因素影響外，井場地貌條件、巖土體條件、構(gòu)造條件及其他環(huán)境地質(zhì)問題是進行井場選址的必選條件，其選址的正確與否決定工程建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟效果乃至工程建設(shè)的成敗，是工程建設(shè)在工程技術(shù)方面較為關(guān)鍵的工作。

1.1 地下為主、地面為輔的原則

鉆前工程地址的選擇，首先應(yīng)滿足地下地質(zhì)目標的要求，當井位的地理條件難以滿足施工要求時，要在地下地質(zhì)目標允許的地面范圍內(nèi)移動井口位置。同時要考慮井場大小滿足鉆井及附屬設(shè)備的擺放，水源條件或供水能力，返排液的排放和處理條件，周邊井及叢式井平臺布局方式等等。

1.2 安全第一、環(huán)保優(yōu)先的原則

鉆前工程選址體現(xiàn)“安全第一、環(huán)保優(yōu)先”的原則。井位選址應(yīng)綜合考慮周邊人口和永久性設(shè)施、水源性質(zhì)、地理地質(zhì)特點、季風方向等，確保安全距離滿足應(yīng)急需要。礦區(qū)選址應(yīng)對礦井坑道分布、走向、長度和深度等進行勘察。井場應(yīng)避開滑坡、泥石流、洪水淹沒區(qū)等不良地質(zhì)地段。應(yīng)避開地下線纜、管線等埋設(shè)物。

1.3 方案優(yōu)化、降本增效的原則

鉆前工程井場選址，應(yīng)在滿足地下地質(zhì)目標的地面范圍內(nèi)，作多點比選;井場布局、公路線路選擇應(yīng)進行多方案比較，選優(yōu)舍劣，達到控制工作量、降低鉆前工程造價和降本增效，從而提高鉆井系列工程投資效益的目的［3］。

2 鉆前工程選址要求

1)在井位勘定工作前，地質(zhì)研究人員應(yīng)在1∶10 000(山區(qū)或1∶50 000)地形圖或高清晰的googie地圖上進行室內(nèi)井位和線路初選;對于山區(qū)井在圖上初看鉆前工作量大，或估計工程難度大的井位，應(yīng)先期開展井位踏勘工作，在踏勘基礎(chǔ)上協(xié)同地質(zhì)、鉆前、測繪、安全和造價等專業(yè)或管理部門人員參加進行井位勘定［2］。2)鉆前工程進場道路選址，應(yīng)在滿足地下地質(zhì)目標實現(xiàn)和利于鉆井工程順利實施的前提下，應(yīng)盡量選擇現(xiàn)有公路或鄉(xiāng)村公路，進場線路選擇應(yīng)盡量避免穿越河道、深溝和農(nóng)田，公路軸線應(yīng)盡量沿地形等高線布置。3)井場規(guī)劃應(yīng)注意的環(huán)境地質(zhì)問題。在選址階段論證，已經(jīng)認為適宜或較適宜井場建設(shè)的場地，仍然還會不同程度地存在著一些地質(zhì)災(zāi)害敏感地段。為了防止井場建設(shè)過程中在上述地段遭受或誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)主動避開地質(zhì)災(zāi)害敏感地段。當不得不利用地質(zhì)災(zāi)害敏感地段進行井場建設(shè)時，必須嚴格限制巖土工程活動對地質(zhì)環(huán)境的擾動，甚至需要有針對性地設(shè)置地質(zhì)災(zāi)害防治工程。4)在鉆前工程選址初步完成后，對于沒有進行地質(zhì)災(zāi)害評價、環(huán)境評價的區(qū)域，首先要開展地質(zhì)災(zāi)害評價、環(huán)境評價，若選址處于采煤、采鹵等礦井區(qū)域，還應(yīng)開展對礦井及其坑道分布、走向、長度和深度等進行勘察。在地質(zhì)災(zāi)害評價、環(huán)境評價后沒有危害的情況下，提交工程地質(zhì)勘查。

3 鉆前工程地質(zhì)勘查要求

3.1 鉆前工程地質(zhì)勘查目的任務(wù)

1)查明場地地層結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、均勻性及各土層的分布，并對各土層物理力學性質(zhì)、承載力及變形特征作出評價;2)查明場地內(nèi)不良地質(zhì)作用，并對場地的穩(wěn)定性作出評價;3)對地基基礎(chǔ)方案進行分析論證，提出地基基礎(chǔ)方案建議;4)對可能存在的巖土工程風險進行評價，并提出防治建議方案。

3.2 工程地質(zhì)勘察方法

1)采用場地周邊地面地質(zhì)調(diào)查(地形、巖石露頭、環(huán)境等)與探孔鑒別相結(jié)合的方法。2)鉆孔采樣鑒別為主要勘察手段。對于地形平坦、巖層露頭好、巖層埋藏淺、巖層穩(wěn)定的鉆前工程，可采用挖掘和圓錐動力觸探方法勘察。

3.3 鉆前工程地質(zhì)勘察勘探點布置

工程地質(zhì)勘察基本勘探點應(yīng)布于各類基礎(chǔ)的外框線、轉(zhuǎn)角點及交叉點處。基本勘探點布置要求是:

1)井架基礎(chǔ)4個～6個點;2)泥漿泵基礎(chǔ)1個～2個點;3)循環(huán)系統(tǒng)基礎(chǔ)2個～3個點;4)廢水、巖屑池3個～6個點;5)高大擋土墻基礎(chǔ)，每20 m～30 m一個點;6)橋梁的每個墩臺中心1個點。

經(jīng)基本勘察點勘察后，現(xiàn)場地質(zhì)情況仍不確定時，應(yīng)補充加密勘探點。

3.4 鉆前工程地質(zhì)勘察鉆孔勘探基本要求

1)工程地質(zhì)勘察鉆孔取芯直徑應(yīng)不小于5 cm;2)對于控制孔鉆孔深度應(yīng)進入基巖3 m～5 m，一般鉆孔應(yīng)進入預(yù)計基巖以下

1 m～2 m。

3.5 鉆前工程地質(zhì)勘察樣品試驗有關(guān)要求

1)工程地質(zhì)勘察應(yīng)據(jù)場地土層厚度及土(石)分布情況選取土和巖石樣品作室內(nèi)試驗。2)土的室內(nèi)試驗應(yīng)提出的主要物理力學指標:含水率、液限、塑限、液性指數(shù)、塑性指數(shù)、容重、內(nèi)摩擦角、內(nèi)聚力指標。3)巖石的室內(nèi)試驗應(yīng)提出的主要物理力學指標:巖石的含水率、容重及抗壓強度。對于樁基礎(chǔ)還應(yīng)提供樁的極限側(cè)阻力和極限端阻力。

3.6 鉆前工程地質(zhì)勘察成果報告有關(guān)要求

《鉆前工程地質(zhì)勘察報告》應(yīng)包括以下主要內(nèi)容:

1)勘察任務(wù)的由來、工程概況、勘察目的、勘察依據(jù)及勘察工作量;2)擬建工程所在地地理位置、地形地貌、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件;3)勘察方案和土(石)性質(zhì)指標的分析選用及技術(shù)說明;4)對場地穩(wěn)定性、工程適宜性和擬建構(gòu)筑物地基穩(wěn)定性、土(巖)均勻性、承載力做出評價;5)預(yù)測環(huán)境變化和施工過程中可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)風險，并提出相應(yīng)的防止措施及施工方法的建議;6)各類基礎(chǔ)建議方案;7)勘察結(jié)論及建議;8)附圖、附表:勘察點平面布置圖、鉆孔地質(zhì)柱狀圖、工程地質(zhì)剖面圖、勘探點工作量表、原位測試成果數(shù)理統(tǒng)計表和樣品試驗成果表等［4］。

3.7 鉆前工程測繪

1)鉆前工程井場測量范圍應(yīng)不小于井口周圍100 m(或地貌突變轉(zhuǎn)折點);公路測量范圍應(yīng)不小于公路中線兩側(cè)10 m(或地貌突變轉(zhuǎn)折點)。2)在測量設(shè)計過程中，測設(shè)單位應(yīng)加強與地勘、地災(zāi)評估、環(huán)境評估單位溝通，響應(yīng)地勘、地災(zāi)評估、環(huán)境評估的評價和提示，充分利用地勘、地災(zāi)、環(huán)境評估的評價與提示，及時調(diào)整井場布局和公路走向，優(yōu)化布局，做出相應(yīng)的防護措施。

4 地質(zhì)災(zāi)害評估

1)當擬選井位點所在場地的環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜、存在潛在地質(zhì)災(zāi)害影響或不能很好滿足相關(guān)安全環(huán)保等要求時，建設(shè)單位根據(jù)已收集基本資料和掌握情況進行論證，并初步評價井場建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟性，決定是否利用或放棄本井位。2)若所選井位位于地質(zhì)災(zāi)害高風險區(qū)或存在其他不利條件，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定對井場及營地區(qū)域開展地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，根據(jù)評估結(jié)果評價本井位建設(shè)方案的適宜性和經(jīng)濟效果，決定進行地質(zhì)災(zāi)害治理或放棄該井位。3)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估，必須對井場工程遭受地質(zhì)災(zāi)害的可能性和該工程建設(shè)中、建成投入使用后引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的可能性做出評價，提出具體的預(yù)防治理措施。4)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估成果，應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定組織專家審查。5)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作應(yīng)委托具有甲級資質(zhì)的專業(yè)地質(zhì)災(zāi)害評估機構(gòu)實施。

5 井場選址工作流程

井場選址主要目的在于規(guī)避地質(zhì)災(zāi)害風險對井場建設(shè)造成的威脅和優(yōu)化井場布局降低井場建設(shè)成本，在整個過程中應(yīng)遵循以下主要工作流程:

1)開展災(zāi)前評估(井場選址階段)，是對一個地區(qū)或一個潛在的地質(zhì)災(zāi)害事件的危險程度和可能造成的破壞損失程度的預(yù)測性評價。它的目的除了為減災(zāi)決策和防治工程提供依據(jù)外，還可以對井場選址規(guī)劃提供參考依據(jù)［5］。2)災(zāi)前評估按工作精細級別分為區(qū)域評估、面評估和點評估，各種類型災(zāi)情評估的基本內(nèi)容為危險性評價、易損性評價、破壞損失評價、防治工程評價，但各個級別評估內(nèi)容在精細程度上又有所不同。這些結(jié)合在一起，構(gòu)成了立體的地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評估體系，它反映了地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評估的總體構(gòu)成。3)區(qū)域評估主要依據(jù)國土資源部門在地質(zhì)災(zāi)害詳查過程中所進行的災(zāi)害區(qū)域劃分圖，根據(jù)井場坐標位置投影初步確定井場區(qū)所屬地段地質(zhì)災(zāi)害危險性，這里的危險性主要是該區(qū)域的地形地貌、地質(zhì)條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等判定災(zāi)害發(fā)育機率。4)面評估在區(qū)域評估的基礎(chǔ)上進一步縮小評估范圍，從井場建設(shè)角度講，具體到油氣勘探開發(fā)區(qū)塊，區(qū)塊范圍的劃分也決定了在整個油氣勘探開發(fā)過程中遭遇地質(zhì)災(zāi)害風險的可能性，同時具體的區(qū)塊、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等也基本決定了油氣區(qū)塊內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的類型。5)點評估在面評估的基礎(chǔ)上具體到各油氣井井場，由于具有特定的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等，井場進行特定的風險評估工作，包括井場區(qū)地質(zhì)災(zāi)害風險性評價、易發(fā)程度評價以及井場建設(shè)的適宜性分區(qū)。6)根據(jù)點評估結(jié)論進行下一步工作流程:a.點評估結(jié)論存在地質(zhì)災(zāi)害風險，在遵循地下為主原則的基礎(chǔ)上考慮是否采取避讓地質(zhì)災(zāi)害措施，如無法避讓則進行地質(zhì)災(zāi)害的勘查、治理工作，根據(jù)治理工程的難易程度最終確定是否棄井。b.點評估結(jié)論不存在地質(zhì)災(zāi)害風險，通過優(yōu)化井場布局、開展工程地質(zhì)測繪、勘查，最終以最小工程量完成井場建設(shè)。

6 結(jié)語

1)井場選址在整個鉆前工程實施過程中最為關(guān)鍵，選址論證恰當可以降低井場建設(shè)風險與鉆前工程投資。2)井場選址過程中應(yīng)當充分注意環(huán)境地質(zhì)問題，尤其是場區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度，開展地質(zhì)災(zāi)害評估是必要的。3)井場工程地質(zhì)勘查、測繪是為評估、后期設(shè)計提供依據(jù)，勘查測繪技術(shù)要求應(yīng)滿足土建專業(yè)相關(guān)規(guī)范要求。4)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作應(yīng)委托具有甲級資質(zhì)的專業(yè)地質(zhì)災(zāi)害評估機構(gòu)實施，在地質(zhì)災(zāi)害評估的基礎(chǔ)上，針對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)應(yīng)盡量采取避讓措施。5)井場選址工作流程:災(zāi)前評估→區(qū)域評估→面評估→點評估→地質(zhì)災(zāi)害避讓或地質(zhì)災(zāi)害治理→井場優(yōu)化布局→工程地質(zhì)測繪、勘查。

［1］王優(yōu)龍.石油工程減災(zāi)問答100例［M］.北京:石油工業(yè)出版社，1993.

［2］湯文良.鉆前土建工程基本知識［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2002:7.

［3］李明義.油氣田工程技術(shù)文集［M］.北京:石油工業(yè)出版社，2001.

［4］GB 50021-2002，巖土工程勘察規(guī)范［S］.

［5］金曉媚，劉金韜.地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評估系統(tǒng)［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，1998(3):30-32.