鋼木基礎(chǔ)在川西地區(qū)鉆機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)中的應(yīng)用

趙正果

(中石化西南油氣分公司工程技術(shù)研究院，四川德陽(yáng) 618000)

0 引言

鉆機(jī)基礎(chǔ)的功能主要有以下幾個(gè)方面:1)為鉆機(jī)提供鉆井全過(guò)程安全作業(yè)的平臺(tái)，承受并向地基傳遞由上部鉆井設(shè)備傳遞來(lái)的荷載;2)為鉆機(jī)設(shè)備提供相應(yīng)的安裝和工作平面;3)排污和排水，防止鉆井設(shè)施底座受到腐蝕。

鉆井設(shè)備基礎(chǔ)形式可以分為現(xiàn)澆基礎(chǔ)和活動(dòng)基礎(chǔ)兩類(lèi)，現(xiàn)澆基礎(chǔ)可以采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)、素混凝土基礎(chǔ)和毛石(片石)混凝土基礎(chǔ);活動(dòng)基礎(chǔ)可以分為鋼木基礎(chǔ)、預(yù)制鋼筋混凝土基礎(chǔ)、鉆桿排基礎(chǔ)等等。由于鋼木基礎(chǔ)具有安裝方便、可重復(fù)利用、減少固體廢棄物排放、安全環(huán)保的特點(diǎn)，在其他油氣田已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

1 鋼木基礎(chǔ)特點(diǎn)

鋼木基礎(chǔ)是一種采用型鋼為框架，以木材為填充體的鋼木框架結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)采用熱軋工字鋼16型以上，符合GB/T 706-2008的規(guī)定，或熱軋H型鋼HW175(Q235)型以上，符合GB/T 11263-2005的規(guī)定。木材主要采用紅松，抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于32．8 MPa，抗剪強(qiáng)度大于6．3 MPa，且無(wú)腐爛、蟲(chóng)蛀等缺陷，厚度和寬度符合GB/T 153-2009對(duì)厚板的要求;鋼木基礎(chǔ)頂面和底面的木材高于型鋼10 mm～20 mm，木材填充在型鋼框架內(nèi)壓實(shí)，木板之間不能松動(dòng);型鋼內(nèi)外表面噴涂防銹漆，漆膜厚度大于150μm，金屬焊接應(yīng)符合GB/T 12467．4-2009的規(guī)定，焊縫平整、均勻，無(wú)裂紋、無(wú)氣孔、無(wú)未焊透等缺陷;鋼木基礎(chǔ)采用油浸式防水處理，木材的防腐應(yīng)符合GB/T 22102-2008的要求。

鋼木基礎(chǔ)具有結(jié)構(gòu)合理，強(qiáng)度高，承受載荷能力強(qiáng);自身重量輕，減少運(yùn)輸車(chē)輛，降低運(yùn)費(fèi);工作平穩(wěn)性好，減震力強(qiáng);上井施工快捷，不干裂、不怕水、不易變形、經(jīng)久耐用;運(yùn)輸方便，易于回收，貯存占地面積小;外形美觀，成本低廉，實(shí)用性好又可重復(fù)利用;不污染環(huán)境，環(huán)保性能好的特點(diǎn)。

2 鋼木基礎(chǔ)在川西地區(qū)應(yīng)用條件

2．1 地基承載力要求

根據(jù)川西區(qū)域鉆探、原位測(cè)試成果綜合分析，場(chǎng)地內(nèi)巖土層由第四紀(jì)更新統(tǒng)的沖洪積松散堆積物層組成，上部為耕植土、粘土等細(xì)粒物質(zhì)，下部為砂卵石層，地層具有顯著的二元結(jié)構(gòu)。地基土除表層耕土外，其余的粉質(zhì)粘土、粘土、粉土、卵石層承載力均在100 kPa～180 kPa之間，其中(粉質(zhì))粘土層平均達(dá)150 kPa(見(jiàn)表1)。

表1 川西地區(qū)巖土的綜合物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)Q/SH 0163-2008鉆前工程施工技術(shù)要求規(guī)范要求，需根據(jù)地層承載力和現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件選擇鋼木基礎(chǔ)，地基承載力應(yīng)大于100 kPa，川西地區(qū)地基土大部分滿(mǎn)足要求，基礎(chǔ)持力層開(kāi)挖宜淺不宜深，開(kāi)挖深度0．5 m～1 m之間，持力層選擇粘土、粉質(zhì)粘土及卵石層。

以上對(duì)基礎(chǔ)類(lèi)型的選擇做出了簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)類(lèi)型分類(lèi)，而在實(shí)際處理過(guò)程中略有差異。首先，鉆機(jī)設(shè)備包括井架基礎(chǔ)、重漿罐基礎(chǔ)、泥漿罐基礎(chǔ)等，各種設(shè)備基礎(chǔ)對(duì)地基的承載力要求是不同的。對(duì)地基承載力要求高的井架基礎(chǔ)、重漿罐基礎(chǔ)，可采用上述標(biāo)準(zhǔn)，但其他附屬設(shè)備基礎(chǔ)，可適當(dāng)降低標(biāo)準(zhǔn)。其次，針對(duì)地基承載力不足的問(wèn)題，可采用地基處理方法，提高地基承載力。

2．2 基礎(chǔ)類(lèi)型要求

鉆機(jī)基礎(chǔ)分為井架基礎(chǔ)和附屬設(shè)備基礎(chǔ)(循環(huán)系統(tǒng)基礎(chǔ)、泵基礎(chǔ)、重漿罐基礎(chǔ)、油水罐基礎(chǔ))，對(duì)附屬設(shè)備井場(chǎng)均可采用鋼木基礎(chǔ)，但井架基礎(chǔ)建議不使用鋼木基礎(chǔ)，其理由如下:

1)采用鋼木基礎(chǔ)，因地基處理的質(zhì)量要求嚴(yán)格，井架安裝對(duì)基礎(chǔ)平整度要求高，鉆機(jī)打鉆震動(dòng)時(shí)可能引起砂卵石的不均勻沉降，而導(dǎo)致基礎(chǔ)面積井架傾斜，影響鉆井工期;

2)鉆井結(jié)束后，后期需要測(cè)試、酸化壓裂、修井等，需要上修井機(jī)，采用素混凝土基礎(chǔ)可避免二次處理;

3)鉆機(jī)井架底座下的地基只能挖方，不能填方，川西地區(qū)地層表土一般先清除，然后需回填墊高井場(chǎng)，存在填方，故不宜采用。

3 鋼木基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)效益分析

以前中石化西南油氣分公司在川西地區(qū)井場(chǎng)鉆井附屬設(shè)備為現(xiàn)澆混凝土，單口井費(fèi)用在6．0萬(wàn)元～8．0萬(wàn)元之間。鋼木基礎(chǔ)工程費(fèi)用主要包括運(yùn)輸、安裝及鋼木基礎(chǔ)攤銷(xiāo)費(fèi)(對(duì)比按鋼木基礎(chǔ)十年使用壽命攤銷(xiāo))，單井費(fèi)用在1．5萬(wàn)元～2．2萬(wàn)元之間，下面以單口井為例:

例1:以重鉆40510井隊(duì)施工的單口中深井為例，鉆井+測(cè)試+等待周期按3個(gè)月計(jì)，鋼木基礎(chǔ)主要工程量:

鋼木基礎(chǔ)面積:180 m2，單價(jià)0．1萬(wàn)元/m2;

鋼木基礎(chǔ)價(jià)格:18萬(wàn)元，按10年40口井?dāng)備N(xiāo):1．8萬(wàn)元/年，0．45 萬(wàn)元/井;

運(yùn)輸、吊裝、環(huán)保費(fèi)用:1．1萬(wàn)元;

鋼木基礎(chǔ)單井總成本:1．1+0．45+0．1(折舊費(fèi))=1．65 萬(wàn)元。

現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)主要工程量:

C20混凝土:140 m3;

C20混凝土價(jià)格:140×380=5．4萬(wàn)元;

復(fù)耕破碎混凝土價(jià)格:140×40=0．56萬(wàn)元;

鋼木基礎(chǔ)與現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)價(jià)格差:5．4+0．56－1．65=4．31 萬(wàn)元。

使用鋼木基礎(chǔ)單口井節(jié)約施工費(fèi)用在5萬(wàn)元左右，川西地區(qū)年布井在80口左右，這樣可節(jié)約投資達(dá)400萬(wàn)元，從而產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到降本增效的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

鋼木基礎(chǔ)具有可重復(fù)利用、節(jié)約成本、減少固廢物排放、安全環(huán)保的特點(diǎn)。中石化西南油氣分公司在2014年1月開(kāi)展了川西地區(qū)鋼木基礎(chǔ)應(yīng)用研究及先導(dǎo)試驗(yàn)，目前已經(jīng)成功實(shí)施了20口井場(chǎng)，節(jié)約了投資、保護(hù)了環(huán)境、減少了對(duì)耕地的使用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，值得在石油行業(yè)大力推廣和應(yīng)用。

［1］趙金洲．鉆井工程技術(shù)手冊(cè)［M］．北京:中國(guó)石化出版社，2005．

［2］馮 為．鋼木基礎(chǔ)在鉆前工程中的應(yīng)用［J］．科技前沿，2010(11):35-36．

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