冰上運輸設備方式在落江井封井作業中的應用

摘要：文章根據施工實例，對位于吉林松花江扶余段水域中的三口油井進行封井作業，關于所用設備的就位方式進行了介紹，為類似的江河湖泊中油井封井作業提供了借鑒，為冰凍地域冰上設備運輸和棧橋設備運輸的選擇提供了對比依據。

關鍵詞：鋼棧橋結構平臺；封井作業；落江井；冰層承重；冰上走車 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP2 文章編號：1009-2374（2017）01-0162-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.078

1 概述

吉林油田有X28-8、X28-9、T73三口落江井，位于松原市寧江區新城鄉農林村小溪浪河屯西南1公里處，扶余采油廠采油三隊南部。

圖1 三口落江井的具體位置 圖2 三口落江井坐標

停井時間：X28-8井，1987年5月停井；X28-9井，1986年8月停井；T73井，1989年3月停井。落江時間：1988年松花江漲水，河道北移，X28-8和X28-9先落入江中；1990年T73落入江中。

1.1 落江井治理的必要性

扶余采油廠的3口落江井所處水域處在第二松花江。第二松花江是松花江南源，發源于長白山天池，在松原市前郭縣平風鄉楊家堡子屯東北與嫩江匯合以下稱之為松花江。這三口井落入江中長達20多年。由于沒有采用永久的封井方式，隨著時間的延長很可能出現封隔器失效、套管腐蝕和套外返油事故，一旦原油外溢將對松花江水域造成嚴重污染，對沿江兩省的生態環境造成嚴重破壞。

1.2 落江井治理需要的設備

落江井治理是將油層徹底水泥封堵，需要利用修井機、泥漿泵、泥漿池、返漿槽、水罐、固井車、灰罐車和泵車等設備，其中關鍵設備如修井機、泥漿泵和泥漿池必須在井口附近。

1.3 落江井治理難點

油井井口在松花江江水里，2010年實測水深為4.5m，水流為1.4m/s。在這種狀況下，如何將修井機等關鍵設備就位在井口，成為了整個落江井治理項目的重點和難點。

2 封井作業主要設備就位方案分析與確定

2.1 水文分析及治理總路線的確定

2.1.1 落江井水域氣候資料。本區屬于北溫帶大陸性季風氣候區，四季氣候變化明顯。據前郭縣氣象站統計，多年平均氣溫4.8℃，最高氣溫36.9℃，最低氣溫-36.1℃，平均年降水量462mm，平均風速3.32m/s，平均日照2824h。最大凍土層深度1.76m。

2.1.2 落江井水域水文資料。扶余縣水文站歷年各月最大流量分析，得出本區的洪水分期：3月26日～6月30日為汛前期；7月1日～9月30日為大汛期；10月1日～10月31日為汛后期；11月1日～3月25日為枯水期。

2.1.3 確定封井作業總路線。結合當地氣候和水文等情況，考慮夏季防汛要求，同時為了節省費用，確定封井作業總路線為：枯水期在井口上方搭建臨時作業小平臺（用來布置封井作業用的關鍵設備：修井機、泥漿泵、泥漿池和返漿槽設備）；等江面冰層凍到足夠承載修井機設備重量的條件下，進行修井機、泥漿泵和泥漿池等設備的就位和運輸工作；然后進行封井作業；在汛前期，將鋼棧橋平臺進行拆除。該路線的難點就在于：冰層何時達到最厚，最厚冰層覆蓋范圍及持續時間，冰層厚度能否承載修井機的行走。

2.2 封井作業井口主要設備布置方式

2.2.1 封井作業井口主要設備明細：60噸修井機一臺（自重31噸，為布置在小平臺上面的最重設備）；400型泵車1臺；30方罐2臺；22方清水池1臺；其他設備（變壓器、鍋爐房等）。

2.2.2 臨時作業小平臺設備布置。修井機及主要設備布置在小平臺上面，轉盤坐落在井口承載梁上，修井機承載支腿也布置在相應承載梁上，轉盤口和井口對中，誤差不超過50mm；泥漿池、沉砂池以及泥漿泵等布置在小平臺一側。如圖3：

2.3 冰情及承重能力分析

2.3.1 冰面行車承載力計算。

冰承載的計算公式：

P=9.8B/N×H2KS×10-5

式中：P為冰層的承載力（噸）；B為載荷系數（B=100）；H為冰層最小厚度；K為溫度影響系數[K=（100-e）/100，e取過去三天氣溫平均值，e只限于負值]；N為強度和考慮冰裂縫系數（無裂縫N取值1.75；有裂縫N取值2.00）；S為含鹽影響系數（淡水為100）。

通過計算，取無裂縫狀態，在連續三天溫差不超過5℃的情況下，環境溫度在-15℃以下時，冰承載能力與冰厚度的關系如圖4所示：

2.3.2 松原松花江往年冰情調查

松原松花江往年冰情調查如表2所示：

結論：從往年冰凌和計算結果來看：考慮松花江上游排污以及雜物較多等問題，確定冰層行走路線厚度至少達到0.77m以上，滿足安全單車（單車重31.2噸）行車需求。

2.4 封井作業設備就位方案確定

通過研究近兩年該流域冰情狀況，江北岸部分水面不能封凍以及利用現有路線的前提下，確定三口井的分別就位方案。同時為減少集中載荷對冰層的破壞，在既定路線的冰面上鋪設厚木板，對木板間進行固定和灑水施工，凍實后使得木板和冰面的接觸為無縫接觸，有效減少因木板的震動造成的冰面載荷集中。并在修井設備冰上行車前，進行既定冰上路線的冰層承載能力實車試驗。

X28-8封井設備就位方案：修井機等設備從江南岸冰面行走上車。

T73封井設備就位方案：因該井距離北岸近，該處有排污熱水流過，存在不能封凍的區域，所以選擇搭設一段棧橋的方案，修井機等設備直接從棧橋上通過到臨時作業平臺。

X28-9封井設備就位方案：該井距離T73井距離較為短，同時這兩口井間流域不存在排污熱水流過，決定修井機等設備，利用T73棧橋上平臺，然后制作斜坡，從T73行走冰面行走到X28-9平臺上面就位。

以下就X28-8封井作業設備就位過程進行分析討論。

3 主要封井設備就位實施

3.1 封井設備重量核實

對每一個上平臺設備進行實體過泵，確定重量。安排專職人員進行記錄和跟蹤。重點關注最重設備重量，修井機實測重量31.2噸。同時準備一輛舊卡車，裝沙石料達到修井機同重量，以備冰面承載試車用。

3.2 冰情監測和冰面路線核查

封江后，安排專人進行冰層厚度的監測，尋找冰層凍結最佳路線；當冰凍厚度達到0.5m以上時，冰面沒有因江水漲落而升降時，對選定路線進行維護。若遇到下雪，應及時對路線上面覆蓋的雪進行清掃；若有超過10mm裂縫時，適時進行填水養護，取水地在路線下游方向8m外。

在選定路線上游和下游交錯選取位置作為冰厚監測點，做好統計，監測冰層厚度變化趨勢和時間，關注未來一周天氣預報，提前一周提供路線試車和上車時間。

3.3 木板鋪設

在冰層厚度達到0.77m的厚度要求時，進行行車路線的檢查。為減少冰面存在的微小暗裂縫和局部冰層夾層的有害影響，在行車路線上鋪設木板，并用鐵絲進行固定，同時灑水進行凍結木板。

3.4 斜坡制作和安裝

當行車路線上下游監測到冰層最小厚度達到0.77m的要求時，并且冰面不再產生上下波動的情況下，進行坡道的安裝和固定，坡道一端焊接在平臺承載梁上，另一端通過墊板與冰面平整接觸，滿足井口平臺上最重設備上下平臺的承載能力。

3.5 冰面試車

在冰層厚滿足厚度要求和木板鋪設完畢后，使用總重為31.2噸的卡車進行試車，檢查行走路線附近冰面的變化情況，對于路線兩側5m內的裂縫變化進行標示。檢查人員佩戴救生衣和安全繩，司機也配備救生衣和安全繩，安全繩長度要在可救援范圍內，現場配備必要的救援人員和設施。

3.6 設備就位

試車合格后，安排井口最重設備修井機上平臺，司機和檢查人員配備救生衣和安全繩，車輛要勻速緩慢行走，減少對冰層的沖擊振動。通過檢查，在行車過程中，冰層有響動，冰面有撓性波動，但沒有出現斷裂、塌陷、冒水和冰面傾斜等險情前兆，修井機安全抵達平臺上面。

4 結語

通過冰道運輸設備，修井機在臨時建造的小平臺上面成功就位，表明在第二松花江松原段實施這種運輸方法的可行。在整個落江井治理項目中，X28-8井作為第一口治理的落江井，該項目的成功實施，尤其是這種運輸設備的方式有著重要意義，為今后治理落江井或落湖井的治理提供了可貴的經驗，降低了高危井治理項目整體費用，也為國內國際冰凍地域的江河湖泊冰面運輸提供了可供參考的經驗。

參考文獻

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作者簡介：孫玉豹（1974-），男，河北人，供職于中海油能源發展股份有限公司工程技術分公司，研究方向：海上油田工程項目施工技術及油田生產油氣水處理技術。

（責任編輯：秦遜玉）