定向鉆回拖海管登陸技術(shù)配套施工機(jī)具的應(yīng)用

李盼 劉 洋 吳育才 劉 文 海洋石油工程股份有限公司

武學(xué)佳 天津開發(fā)區(qū)安能石油技術(shù)發(fā)展服務(wù)有限公司

整個(gè)工程項(xiàng)目包括定向鉆孔鉆進(jìn)、海管回拖登陸及平管段鋪設(shè)三個(gè)階段，在各個(gè)階段中分別發(fā)現(xiàn)不同的問題影響施工進(jìn)度，如鉆孔內(nèi)掉落的鉆頭、扶正板、鐵塊等阻礙繼續(xù)鉆進(jìn)，發(fā)生卡鉆；現(xiàn)場鉆桿擺放占用施工較大空間，鉆桿如何擺放等，針對遇到的問題，項(xiàng)目現(xiàn)場進(jìn)行配套機(jī)具設(shè)計(jì)，多次應(yīng)用并不斷改進(jìn)，成功解決了各施工階段難題，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。下面主要介紹配套打撈工具、鉆桿擺放及鉆桿固定卡具等工裝。

1.定向鉆孔內(nèi)雜物打撈工具

在定向鉆孔施工過程中，由于登陸段所處山體地質(zhì)偏硬，造成鉆頭磨損嚴(yán)重，鉆頭零件及部分扶正板脫落掉進(jìn)鉆孔，發(fā)生卡鉆，損壞設(shè)備，嚴(yán)重影響鉆進(jìn)效率。此種情況下，只能逐漸退出鉆桿，把鉆孔內(nèi)的掉落物打撈出來以便繼續(xù)鉆進(jìn)。經(jīng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)和反復(fù)實(shí)驗(yàn)，最終開發(fā)出了兩種鉆孔內(nèi)雜物打撈工具，能夠有效、快速的將不同類型的掉落物打撈出孔以便繼續(xù)鉆進(jìn)。

1.1 打撈筒

打撈筒由收納筒和防掉螺旋組成，使用時(shí)通過連接螺紋安裝在鉆桿前端，鉆機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)打撈桶旋轉(zhuǎn)，通過不斷接長鉆桿下鉆至孔內(nèi)雜物位置，通過防掉螺旋將雜物逐步旋轉(zhuǎn)至收納筒內(nèi)，收納筒內(nèi)壁附有工業(yè)級磁鐵，金屬雜物（破碎鉆頭、扶正板等）被吸附在內(nèi)壁，從而實(shí)現(xiàn)清除雜物的目的。現(xiàn)場的工程應(yīng)用中，施工團(tuán)隊(duì)通過打撈筒多次打撈，逐步將孔內(nèi)掉落物清楚干凈，有效的避免了卡鉆現(xiàn)象。見圖1。

圖1 打撈筒示意圖：1-防掉螺旋，2-收納筒，3-連接螺紋。

1.2 絞籠

本絞籠由芯軸、絞籠螺旋和牙輪破碎鉆頭組成，適用于打撈尺寸小于絞籠螺旋高度的雜物（鐵塊，牙輪等）。絞籠使用時(shí)安裝在鉆桿前端，鉆機(jī)正轉(zhuǎn)帶動(dòng)絞籠旋轉(zhuǎn)，下鉆至孔內(nèi)雜物位置，破損牙輪將雜物碎裂成小塊，通過絞籠螺旋將雜物逐步順至洞口方向，實(shí)現(xiàn)清除雜物的目的。見圖2。

圖2 絞籠示意圖：1-連接螺紋，2-芯軸，3-絞籠螺旋，4-牙輪破碎鉆頭。

圖3 打撈錐示意圖：1.鉆桿接頭螺紋，2.泥漿孔，3.打撈螺紋，4.排泄槽

1.3 打撈錐

本打撈錐由打撈螺紋、排泄槽、泥漿孔等組成，本實(shí)用新型專利使用時(shí)安裝在鉆桿前端，下鉆至泥漿馬達(dá)處，母錐套住泥漿馬達(dá)后，加適當(dāng)鉆壓，并轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，迫使打撈螺紋擠壓吃入泥漿馬達(dá)外壁，再通過回拔鉆桿撈出泥漿馬達(dá)。實(shí)現(xiàn)清除雜物的目的。如圖所示，打撈錐通過鉆桿連接螺紋1與鉆桿相連，下鉆至孔內(nèi)泥漿馬達(dá)處，打撈螺紋3套住泥漿馬達(dá)后，加適當(dāng)鉆壓，并轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，迫使打撈螺紋擠壓吃入泥漿馬達(dá)外壁，再通過回拔鉆桿撈出泥漿馬達(dá)。見圖3。

2.鉆桿擺放工裝

定向鉆鉆孔是通過不斷接長鉆桿來實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)的，項(xiàng)目中穿越段總長約866m，單根鉆桿長度為9.6m，共需約91根鉆桿。為了合理布置施工現(xiàn)場空間，同時(shí)防止鉆桿滾動(dòng)，開發(fā)設(shè)計(jì)出一種鉆桿擺放工裝，合理有效的利用了施工空間，同時(shí)避免了鉆桿發(fā)生滾動(dòng)、倒塌。鉆桿擺放工裝主體結(jié)構(gòu)為帶有弧形凹槽的橡膠軟架，鉆桿依次擺放在弧形凹槽內(nèi)，限制了鉆桿的滾動(dòng)，同時(shí)軟架能夠?qū)訉盈B放，使得鉆桿可以堆放起來，節(jié)省了施工現(xiàn)場空間。見圖4。

圖4 擺放工裝示意圖：1-橡膠軟架，2-鉆桿，3-緊固螺栓。

3.鉆桿固定卡具

定向鉆孔成型后，鋪管船于設(shè)計(jì)位置就位，進(jìn)行作業(yè)線布置，作業(yè)線及托管架滾輪調(diào)整，A/R纜拖拉至托管架上，并在索節(jié)頭上連接相配到索具；同時(shí)陸地端定向鉆機(jī)接長鉆桿至海床出土點(diǎn)，潛水員下水連接索具至小鉆頭，回收小鉆頭至設(shè)計(jì)位置后，用特制的卡具進(jìn)行固定，方便液壓拆卸鉆頭工具卸掉小鉆桿，拆卸該鉆桿是通過陸地端定向鉆機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆桿同時(shí)配合液壓拆卸工具抱死實(shí)現(xiàn)，故需要設(shè)計(jì)一種卡具既能保證鉆桿徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，又能防止鉆桿后竄。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)結(jié)合以往錨纜卡具模型，設(shè)計(jì)出了固定鉆桿卡具。見圖5。

圖5 卡具：1-鉆桿，2-固定卡具，3-旋轉(zhuǎn)卡具，4-鋼絲繩，5-卡環(huán)，6-鋼絲繩卡子。

4.前景展望

此套施工機(jī)具克服了項(xiàng)目施工中的關(guān)鍵制約條件，使得項(xiàng)目得已順利開展。既避免了荔灣投產(chǎn)管線的不關(guān)斷，保障了香港人民生活用氣的供應(yīng)；又將登陸管線經(jīng)地下穿越正在生產(chǎn)的天然氣管線，施工風(fēng)險(xiǎn)降低到最小；同時(shí)對該位置的自然環(huán)境改變最小，十分環(huán)保，具有十分重要的社會(huì)意義。

定向鉆海管回拖登陸技術(shù)適用于各種復(fù)雜地貌的海底管線登陸作業(yè)，推廣前景廣闊，與其相配套的施工機(jī)具也具有良好的推廣前景，后期同類型項(xiàng)目中，可根據(jù)海管尺寸、登陸段地質(zhì)情況等對機(jī)具進(jìn)行適應(yīng)性改造，使其更好的服務(wù)定向鉆海管登陸工程。