落江井棄井作業(yè)平臺(tái)施工

劉子君

(鐵道戰(zhàn)備舟橋處，山東齊河 251100)

0 引言

為了消除和防止落江井棄井對松花江流域產(chǎn)生壞境污染事故，須對吉林油田X28-8，X28-9，T73三口井進(jìn)行封井作業(yè)。封井施工先利用水上浮吊在落江井旁搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)和鋼護(hù)筒，再采用修井機(jī)在作業(yè)平臺(tái)上封井作業(yè)。本文以T73井為例，闡述搭設(shè)水上作業(yè)平臺(tái)在落江井治理中的應(yīng)用。

1 工程概況

扶余油田地理位置位于吉林省松原市轄區(qū)內(nèi)，緊鄰第二松花江，是一個(gè)已開發(fā)四十多年的老油田，由于長期注水開發(fā)、頻繁措施作業(yè)以及自然因素等影響，油水井報(bào)廢和停產(chǎn)現(xiàn)象日趨增多。其中T73井是一口重點(diǎn)隱患井，該井落入江中時(shí)間長達(dá)20年左右，存在嚴(yán)重安全隱患。

該井口處水深2.5m，流速1.4m/s左右，井口距江岸距離80m，江底地形呈斜坡。地質(zhì)自上而下依次為:壤土層:黃褐色，密實(shí)，厚度3m;細(xì)砂層:黃褐色，灰綠色，稍密，厚度8m;中砂層:黃褐色，稍密，厚度 2.6m ～7.2m。

2 落江井治理的重要性

1)該井由于以前沒有采用永久的封井方式，隨著時(shí)間的延長很可能出現(xiàn)封隔器失效、套管腐蝕和套外泛油事故，一旦原油外溢將對松花江水域造成嚴(yán)重污染，對沿江兩省的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，后果不堪設(shè)想;

2)該井的套管頭在江底裸露，在枯水期套管頭極易被行船撞壞，造成污染事故;

3)由于目前地層的壓力低于飽和壓力，井底原油極易脫氣溢出，如果封隔器失效，必將造成環(huán)境污染事故。因此，為了防止油氣泄漏、污染環(huán)境，消除安全環(huán)保隱患，對該井必須采取治理措施。

3 落江井治理方案選定

如果采用筑島的臨時(shí)措施，所需工期長、填筑面積大，會(huì)造成江水的污染，且工程施工完畢后很難將填筑物從河道內(nèi)清除，不符合環(huán)保要求。而采用水上浮吊搭設(shè)鋼棧橋、作業(yè)平臺(tái)的施工辦法，既能保證施工進(jìn)度，也避免了水質(zhì)污染和河床破壞，且更為經(jīng)濟(jì)。先在T73落江井旁搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)(面積為8m×18m)，并在井口處打設(shè)鋼護(hù)筒(直徑2.3m)。將修井機(jī)布置在作業(yè)平臺(tái)上，達(dá)到永久封井的目的。

4 作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式

作業(yè)平臺(tái)采用φ720mm×10mm鋼管樁作承力基礎(chǔ)。為增強(qiáng)鋼管樁基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，相鄰兩根鋼管樁間采用槽鋼［30a作連接系。以2Ⅰ45b工字鋼作下墊梁，墊梁間要焊接牢固，在下墊梁上布置Ⅰ45b@1m工字鋼作縱向分配梁。平臺(tái)平面系以Ⅰ16@0.3m工字鋼作橫向分配梁。最后直接在橫向分配梁上滿鋪8 mm厚的花紋鋼板作面板，作業(yè)平臺(tái)布置圖見圖1。

圖1 作業(yè)平臺(tái)布置圖

5 作業(yè)平臺(tái)施工

作業(yè)平臺(tái)施工采用水上浮吊配合振動(dòng)錘打設(shè)鋼管樁、浮吊架設(shè)平臺(tái)上部結(jié)構(gòu)的施工方法，通過運(yùn)輸船進(jìn)行材料運(yùn)輸。

1)作業(yè)平臺(tái)拼裝施工流程，鋼管樁接長→測量配合安裝導(dǎo)向架→打設(shè)鋼管樁→鋼管樁平聯(lián)、牛腿安裝→樁頂縱、橫梁、主梁架設(shè)→橋面鋼板鋪設(shè)→欄桿及照明設(shè)施安裝。

2)鋼管樁下沉采用20 t浮吊配合DZ90振動(dòng)錘施工。整根鋼管樁一次性打設(shè)到位。首先，浮吊進(jìn)行拋錨定位，然后起吊鋼管樁，在測量人員配合下，鋼管樁精確定位。測量復(fù)核導(dǎo)向架垂直度和平面位置滿足設(shè)計(jì)要求后，方可進(jìn)行沉樁施工。在打設(shè)鋼管樁的過程中要不斷的檢測樁位與樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差要及時(shí)糾正。按此方法，逐步完成每根鋼管樁的施工。鋼管樁打設(shè)至設(shè)計(jì)位置后，立即采用連接系將相鄰兩根樁連接起來。

3)上部結(jié)構(gòu)安裝。上部結(jié)構(gòu)在加工廠加工成型后，通過運(yùn)輸船運(yùn)輸至現(xiàn)場，利用20 t浮吊進(jìn)行安裝。

4)水上平臺(tái)施工完成后，緊接著進(jìn)行鋼護(hù)筒的打入施工。首先在平臺(tái)上對樁位進(jìn)行測量放樣，按設(shè)計(jì)要求安裝導(dǎo)向框架。鋼護(hù)筒在規(guī)定廠家加工，直接運(yùn)至施工現(xiàn)場。在浮吊配合下，將鋼護(hù)筒沿導(dǎo)向框架內(nèi)徐徐下放到河床面，靠鋼護(hù)筒自重下沉到一定深度，然后用浮吊起吊振動(dòng)錘將鋼護(hù)筒打設(shè)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。在下沉?xí)r用靠尺控制鋼護(hù)筒的垂直度。在該過程中，要用測量儀器進(jìn)行全程監(jiān)控，以防鋼護(hù)筒偏位、傾斜等，其值要符合規(guī)范要求(傾斜度不超過1%，中心位移不大于5 cm)。鋼護(hù)筒埋設(shè)完成后，用鋼構(gòu)件將平臺(tái)與鋼護(hù)筒連接成整體，以增加平臺(tái)和鋼護(hù)筒的穩(wěn)定性。

6 作業(yè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)計(jì)算

1)設(shè)計(jì)荷載。根據(jù)通航孔段地質(zhì)、水文及航道等級(jí)等條件，該平臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的荷載有平臺(tái)結(jié)構(gòu)自重、施工活載、水流力、冰壓力、波浪力及風(fēng)荷載。該修井機(jī)型號(hào)為THS260XJ，走行時(shí)自重40 t，修井機(jī)工作狀態(tài)前支腿受力90 t，后支腿受力15 t。

2)計(jì)算工況。工況1:修井機(jī)行走就位工況。主要荷載有作業(yè)平臺(tái)自重、修井機(jī)自重、水流力、波浪力、冰壓力及風(fēng)荷載。工況2:修井機(jī)工作工況。主要荷載有作業(yè)平臺(tái)自重、修井機(jī)自重、修井機(jī)工作時(shí)的沖擊荷載、風(fēng)荷載。

7 計(jì)算模型及結(jié)果

1)計(jì)算模型建立。根據(jù)本平臺(tái)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及實(shí)際工程地質(zhì)情況，采用MIDAS/Civil建立三維有限元模型。模型中包括鋼力柱、橫向平聯(lián)、主梁、縱向平聯(lián)、上、下分配梁等構(gòu)件。在采取MIDAS/Civil建立三維有限元模型過程中，以上構(gòu)件單元類型均采用梁單元。樁底處按固結(jié)處理，計(jì)算模型見圖2。

圖2 作業(yè)平臺(tái)計(jì)算模型

2)計(jì)算結(jié)果分析。通過整體模型計(jì)算分析，作業(yè)平臺(tái)在各種最不利情況下能抵抗波浪力、水壓力及流冰荷載，作業(yè)基礎(chǔ)鋼管樁、連接系及梁體均能滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。鉆孔平臺(tái)受力分析結(jié)果見表1。

表1 作業(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)桿件受力檢算

8 結(jié)語

1)采取搭設(shè)水上作業(yè)平臺(tái)的輔助措施，保證了修井機(jī)作業(yè)的安全可靠，達(dá)到了永久封井的目的。

2)采用水上搭設(shè)平臺(tái)的方法，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了費(fèi)用，且符合環(huán)保要求，為今后類似落江井的治理提供了參考。