鐵大線渾河定向鉆穿越工程解決的施工技術(shù)問題

黃錦(遼河油田建設(shè)工程公司， 遼寧 盤錦 124010)

鐵大線渾河定向鉆穿越工程解決的施工技術(shù)問題

黃錦(遼河油田建設(shè)工程公司， 遼寧 盤錦 124010)

鐵大安全改造(鐵嶺-鞍山段)河流定向鉆穿越工程施工二標(biāo)段--渾河穿越工程于2014年1月30日回拖成功，穿越長度為1196米，在國內(nèi)大型河流穿越中再次實(shí)現(xiàn)了粉質(zhì)粘土、細(xì)沙、中砂地層長距離穿越，并成功解決了長距離卡鉆施工難題。

長距離；復(fù)雜地質(zhì)；卡鉆；擴(kuò)孔；回拖

1 工程概況

工程名稱：鐵大線安全改造工程(鐵嶺-鞍山段)河流定向鉆穿越工程(第二標(biāo)段)渾河穿越工程。

建設(shè)規(guī)模：定向鉆穿越水平長度1196m。

工程特點(diǎn)：地質(zhì)條件主要為粉質(zhì)粘土、細(xì)砂為主，兩岸有足夠的場地，交通運(yùn)輸較方便，穿越處河道順直，兩側(cè)有堤，河床及岸坡穩(wěn)定性一般。

開工時(shí)間：2013年9月21日，完工時(shí)間：2014年1月30日。

施工過程分為導(dǎo)向孔、擴(kuò)孔和洗孔、回拖三個(gè)階段。

2 工程施工內(nèi)容及技術(shù)措施

2.1 導(dǎo)向孔

本工程鉆導(dǎo)向孔階段，采用鉆具組合為9-5/8″鴨嘴板式鉆頭+無磁鉆挺+5-1/2″鉆桿。在打入第2根鉆桿時(shí)，泵壓表示數(shù)增大不正常。觀察泥漿管、泥漿泵壓力正常分析為堵鉆頭水眼情況。根據(jù)地層以粉質(zhì)粘土、細(xì)沙為主。選用12mm水眼可以保證水力參數(shù)。導(dǎo)向孔達(dá)到150米，打入100米Φ329套管。套管作用為防止塌孔，保證返漿正常，同時(shí)可以有效的保證推力的傳遞，保證單根鉆桿傾角在最小彎曲半徑以內(nèi)，減少鉆桿消耗。導(dǎo)向孔施工完成，符合施工偏差小于3m的要求。

2.2 擴(kuò)孔、洗孔

此管線最大擴(kuò)孔直徑為1000mm，擬定擴(kuò)孔3次，擴(kuò)孔直徑逐級為600mm、800mm、1000mm，由于地層為粉質(zhì)粘土、細(xì)沙、中砂，擴(kuò)孔器選用桶板式。Φ600mm擴(kuò)孔達(dá)到88米，扭矩達(dá)到50KNM以上，繼續(xù)操作困難。遂決定退出Φ600mm擴(kuò)孔器，擬換用Φ300mm擴(kuò)孔器重新擴(kuò)孔。在退出擴(kuò)孔器的過程中，出現(xiàn)了卡鉆問題，準(zhǔn)備進(jìn)行長距離套洗。套洗是用螺桿鉆頭清洗鉆桿淤泥的過程。由于套洗過程中，新打入鉆桿不能轉(zhuǎn)動，而鉆頭要旋轉(zhuǎn)噴射泥漿以清洗鉆頭。所以選用自設(shè)螺桿鉆頭+螺桿馬達(dá)+5″鉆桿。通過自設(shè)鉆頭將鉆頭與5-1/2″鉆桿距離控制在50mm以內(nèi)，以達(dá)到清洗5-1/2″鉆桿目的。在套洗過程中，雖然使用了螺桿鉆具，還是發(fā)生了鉆桿互相纏繞的問題。當(dāng)套洗進(jìn)行到466米時(shí)，套洗鉆桿的扭矩達(dá)到40KNm以上。這就是由于兩套鉆桿發(fā)生了纏繞。如果繼續(xù)向前套洗可能別卡在地下，于是將套洗管拔出，分析纏繞原因。經(jīng)過查閱資料和現(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)，由于鉆機(jī)自身扭矩的傳遞不完全，會使鉆桿每10米向左偏轉(zhuǎn)一度。所以，要求司鉆每前進(jìn)一根向右調(diào)整一度。同時(shí)，司鉆仔細(xì)觀察儀表，當(dāng)扭矩突然下降幅度達(dá)到50%，即為鉆桿纏繞，此時(shí)采取向右旋轉(zhuǎn)一圈，避免纏繞。最終，套洗88根達(dá)到797米。再次活動5-1/2″鉆桿，當(dāng)拉力達(dá)到260T時(shí)，鉆桿活動，解卡成功。1月29日完成擴(kuò)孔。施工進(jìn)展順利。

2.3 回拖管線

根據(jù)以前施工經(jīng)驗(yàn)，主管在回拖過程中會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，這樣會導(dǎo)致焊接在主管上的光纜套管跟隨主管旋轉(zhuǎn)，通過計(jì)算決定在主管線后端采用工字鋼焊接2m力臂，回拖過程中如果主管線發(fā)生旋轉(zhuǎn)，阻止主管線旋轉(zhuǎn)。1月30日3點(diǎn)15分管線回拖成功。

3 工程取得的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

(1)穿越地層主要為粉質(zhì)粘土、中砂，地層連通性好，承壓能力差，極易發(fā)生孔漏。所以在前一百米打入329套管。可以有效的阻止泥漿的滲透，使返漿更明顯。泥漿上，使用抑制性好，防塌能力強(qiáng)的泥漿材料，控制泥漿失水在要求范圍之內(nèi)，改善泥漿的造壁性能，提高其防塌封堵能力。

(2)在相對較軟的地質(zhì)中，較難控制，經(jīng)常出現(xiàn)角度變化快、超深等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)有角度變化快或者有角度變化快的趨勢時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行糾正。控制好推進(jìn)尺和轉(zhuǎn)進(jìn)尺長度，采取多推少轉(zhuǎn)和不連續(xù)轉(zhuǎn)的方法，發(fā)現(xiàn)變化趨勢，及時(shí)采取相應(yīng)對策。由于地磁原因，鉆桿鉆進(jìn)時(shí)，會向右自動偏轉(zhuǎn)，又因?yàn)榈貙榆洝Ｋ钥梢砸怨ぷ鹘嵌?0°±5°緩慢推進(jìn)幾米，然后調(diào)整到320°±5°緩慢推進(jìn)相同長度。經(jīng)常性停機(jī)觀察角度變化趨勢。

(3)地層結(jié)構(gòu)主要為粉質(zhì)粘土、細(xì)砂時(shí)，膠結(jié)不好，極易發(fā)生孔塌及孔漏事故造成工程失敗，要求泥漿抑制性要好，防塌、防漏能力要強(qiáng)，泥漿性能要均勻穩(wěn)定，濾失量要小，失水量控制在10～15ml，泥餅要薄而堅(jiān)韌致密控制在1～2mm之間，切具有良好的流動性。開泵要先小排量，待返出正常后再逐漸加大排量，要進(jìn)行洗孔，以免造成壓力激動而蹩漏地層。

4 結(jié)語

這次工程凝聚了所有領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)人員、各位職工同志的辛勤與汗水，同時(shí)得到了多方面的領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)注與支持幫助。這次工程的完滿結(jié)束，標(biāo)志著遼河一建穿越公司在解決同類工程技術(shù)問題上躍上了新的臺階，同時(shí)又將會面臨新的挑戰(zhàn)。穿越公司全體員工將共同努力，再接再厲，在今后的施工建設(shè)上再創(chuàng)建輝煌。

黃錦(1989- )，男，2012年畢業(yè)于東北石油大學(xué)，助理工程師，在遼河油田建設(shè)工程公司工作。