定向鉆穿越中管道外防腐層的保護策略分析

宋佳朋

（大慶油田第四采油廠基建管理中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

定向鉆穿越與其他技術相比，具有更強的穿越性能以及穿越的精度，因此在公路、鐵路、大中型水域等難度較高的穿越施工中應用廣泛，該該技術在油田管道的鋪設中也有著廣泛的應用空間。定向鉆穿越技術雖然在穿越精度和穿越距離上有著巨大的優勢，但也存在明顯的技術缺陷。如在穿越目標的地質環境相對惡劣的工程中，在回脫施工環節管道管體的焊縫等凸起位置會容易受到更多的摩擦與刮碰遭到破壞。雖然在現階段的穿越施工中，會針對穿越目標制定詳細的勘探計劃，對穿越中可能存在的障礙信息都逐一排查確認，但在穿越過程中，鉆孔、擴孔等環節不可避免的會產生大量的巖屑和碎石，這些碎石最終會導致回拖緩解中的管線外防腐層受損[1]。

目前我國油田使用的外防腐層主要有擠壓聚乙烯涂層技術、雙層溶解環氧粉末涂層技術等兩種，其中擠壓聚乙烯涂層技術應用最廣。在針對定向鉆穿越位置的管線，會使用更高強度級別的聚乙烯涂層技術，并加設熱收縮外層套進一步提高其抗外力強度。該模式也是國內應用最早的外防腐層保護技術。該技術成本較低，技術簡單，自出現以來迅速應用于各大油田，但在不斷的應用中該技術也暴露出許多弊端與不足，如在定向鉆的回拖環節中，熱收縮套以及高強度的聚乙烯涂層技術仍容易被碎石、巖屑等劃傷，導致防腐效果變差。因此，加強管道外防腐層保護，對防止回拖過程中外防腐的保護具有更高的意義[2]。

1 保護層的結構及材料

定向鉆穿越中可能對外防腐層造成的損壞均為來自外界應力和摩擦力的物理損壞，因此在穿越段管線外加上外保護層，是相對熱門切有效的解決方案。目前保護層材料主要有環氧玻璃鋼保護層、石夾克保護層、光固化套保護層等三種，不同類型的保護殼有著不同的性能特點，適用于不同的環境。

1.1 環氧玻璃鋼保護層

環氧玻璃鋼保護層才用多層結構設計，采用環氧樹脂和玻璃布復合疊加制成。蓋材料問世時間較早，受其極強的隔斷以及防腐特點決定，材料在初期階段主要用于大型儲罐的內壁防腐工作中，蓋材料不僅防腐效果良好，受其多層結構決定，也具被極強的抗壓、抗磨能力，同時受其多層結構決定，可以根據實際的使用需求調整最終的安裝層數，在管線外防腐保護層中有良好的表現，可有效降低巖屑、砂石在回拖階段對管線外防腐層的傷害[3]。

但環氧玻璃鋼保護層的施工相對復雜，施工工序繁多，為了強化保護層與管線外防腐層之間的附著力，在施工前還需要對外防腐層進行以打磨為主的預處理工作，導致外防腐層在施工階段則出現一定損傷。環氧樹脂材料的干燥期十分漫長，因此也決定其施工周期較長，需要48h以上的施工時間，極大的影響了定向鉆穿越的施工效率。因此該技術一般采用預訂的方式應用，也決定了該技術的施工容錯率極低。

1.2 石夾克保護層

石夾克保護層技術最早是加拿大研發的一種防腐外層的保護技術，我國與2000年初引入。該技術在公路、江河等穿越工程的管線外防腐層保護中效果良好。石夾克保護層技術在穿越位置的管線外防腐層外安裝一層混凝土保護層，從而有效的降低在施工過程中外防腐層受到損傷的可能性。

石夾克保護層以側纏繞法為基礎工藝，在管線外防腐層外安裝鍍鋅的金屬網，并使用混凝土澆筑，隨后包裹開孔聚乙烯帶。輕質鍍鋅技術網可以有效提高混凝土的綜合去昂度，開孔聚義帶則很好的克服了傳統混凝土容易散落的問題，并為混凝土的養護提供良好的環境。在施工現場進行焊縫補口外防腐層保護處理時，可采用兩種方法:一種方法是采用石夾克補口工作包（寬279.4mm、厚4.8～6.4mm的用金屬網增強的聚乙烯纏繞帶），直接包覆到焊縫補口的熱收縮套上;另一種方法是混凝土補口保護，即在施工現場使用增強網、隔板在焊縫補口段模注混凝土砂漿。

在石夾克技術的早期階段，該技術被北美、澳洲等幾家防腐公司壟斷，該時期受技術限制僅僅可以在小管徑管道中應用，加拿大的百邵公司研發出移動式石夾克生產線后，極大的提升了高技術的應用空間和應用價值，其最大的應用管線外徑也增大到1219mm，但該技術在我國應用較少。

1.3 光固化套保護層

光固化套保護層是在管線的外防腐涂層外，涂覆一層具有光聚合以及光交聯反應的固化環氧材料。在涂覆后，置于強化下，蓋材料會在光照的影響下迅速固化，迅速形成一層具有較高強度以及耐磨性能保護外層，該保護層具有足夠的抗應力強度，可以有效的保護管線外防腐層不會在回拖作用中受到巖屑和砂石的損害。

光固化保護層采用多層設計，不同層段有著不同的功能，最底層為粘性表層的保護貼膜，在使用時先去除地層保護膜，讓黏性表層與管線基礎，并迅速膠合，緊密吸附。該黏性表情對于金屬管線、環氧涂層等材料具有極高的粘接力，但與pe層粘結里則較低，因此pe層管線在使用該技術時需要對pe表面進行預處理，以求提高粘結效果。光固化材料在強光照射的固化過程中，會出現一定的收縮，配合中層的黏性層可以極高的與管線外防腐層進行貼合，確保在回拖過程中，保護層不容易脫落，實現有效的外防腐層防護。光固化保護套可以在現場進行施工，不需要進行預期施工，具有極強的現場施工容錯率，但受其材料特性決定，應建設遮陽棚對其妥善的保管。