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管道局:创新工艺成就瓯江穿越奇迹
发布日期:2015-09-18 22:45:56 点击量:

 9月5日9时许,浙江省温州市龙湾区灵昆岛。

  一群人屏住呼吸围在一个泥浆池旁,目不转睛地注视着平静的池面。一会儿,池面上冒出几个微小的气泡,随后就像开锅的热水一阵翻腾起来。

  “成功了!”管道局瓯江南支定向钻穿越工程项目经理李勤学说道,沉稳的声音难掩兴奋。只见泥浆池里,一个大大的泥球拖着一条管径为813毫米的钢管钻出池面。这意味着这条管道在瓯江河床下50米深处、长达27个小时的穿行终于顺利完成。现场爆发出一阵热烈的掌声。

  这掌声不只是庆祝浙江甬台温天然气管道瓯江南支定向钻穿越施工提前104天顺利完成,同时也是对一项新诞生的世界纪录的赞叹:此次由中国石油管道局穿越公司承担的管径813毫米、长3200米的管道穿越工程,创造了世界管道穿越的新奇迹。

  工程经验

  管道局穿越公司已累计完成河流、山体穿越928条次,总长度1000公里。穿越公司多次成功完成急难险重施工任务,包括西气东输一线、二线,陕京一线、二线、三线,忠武管道、兰郑长管道、呼包鄂管道,以及中俄原油管道黑龙江穿越、中亚管道伊犁河穿越、中缅管道伊洛瓦底江穿越、苏丹项目尼罗河穿越、印度东气西输管道、伊拉克马季努恩管道等项目,创造了10项定向穿越施工世界纪录和40余项国内纪录。

  技术实力

  穿越公司拥有成系列进口大、中型水平定向钻机16台套,包括亚洲最大的600吨DD-1330钻机和8台回拖力400吨以上钻机,年施工能力达140公里;可成功实施3000米以上超长距离穿越,管径1016毫米、1067毫米、1219毫米大口径砂层、岩层穿越;可完成地层含有卵砾石、断裂带、溶洞,以及破碎岩石、坚硬岩石、地质软硬交错及30度空间转角穿越等复杂工程;能在零上40摄氏度超高温和零下50摄氏度超低温环境下施工作业。

  研发水平

  此次瓯江穿越工程的难度在于管径大、距离长,以及海相沉积淤泥地质造成的土质松软。为了克服地质条件困难,项目部大胆创新,设计了一个“握手”对接的施工方案。这个方案一改以往的定式,使扩孔器在江底与主管道“见面”后“握手前行”,这样就避免了管道“走岔路”的风险,大大提高了穿越成功的概率。精准锥扣“握手”对接工艺的创新,使实施5公里甚至更长距离的穿越成为可能。这是定向钻穿越控向技术的一次重大飞跃。

  企业管理

  积极推行扁平化管理,形成公司、工程处二级管理体制;完善优化项目管理体制机制,变临时机构为固定建制;建立风险评估和应急预案分级管理机制;修订完成《穿越公司制度汇编》;扎实推进HSE、内控体系和ERP资源管理系统建设;强化目标成本管理,优化程序、流程、考核细则;形成以岗位责任制为基础、以“7S”管理为重点的现场管理制度,编发《穿越公司标准化机组建设指南》;探索实践EPC总包管理和联合施工管理。

  当仁不让 中标高难工程敢为先

  瓯江管道穿越工程的成功与否关系到管道局未来能否在浙江市场站稳脚跟,关系到能否在浙江市场树立管道局的品牌。

  浙江温州是中国民营经济的先发地区与改革开放的前沿阵地,商贸业非常发达。然而,这座城市至今未通天然气,当地不仅生活用气都是液化石油气,且其中大量居民使用的仍旧是非常落后的钢瓶液化石油气。

  为推动温州发展城市清洁能源、让当地百姓用上天然气,浙能燃气集团、中海石油公司、温州燃气集团决定投建甬台温天然气管道、温州丽水36-1气田天然气管道及温州东向门站联络线进出龙湾分输站天然气管道。3条管道建成后,将有力助推温州实现其能源结构转型、优化城市发展及改善居民生活的目标。

  愿望固然好,困难也不少。

  难点就在于,获地方政府批准的这3条管道的建设路由极难通行,前后需5次穿行瓯江,包括管径323毫米一穿、610毫米两穿、813毫米两穿,其中610毫米、813毫米管道穿越的距离长达2300米,作业空间却是仅10米宽的管廊,4条管道之间的平行间隔不足2.5米;设计曲线上需通过沈海高速公路,避开市域铁路S1线的4座桥墩;现场作业还要受到同区域海管进站、洪堤加固、桥体维护施工的交叉影响……工程技术要求之高、综合难度之大,可谓空前。项目联合业主担心很难找到有实力的公司承担这项重任。

  由于水系发达,浙江的定向钻穿越技术发展很快,但这么长距离、大口径的穿越还没有人敢尝试。为确保工程万无一失,业主决定面向全国招标,选择最具实力的公司负责这项工程。

  开标后,中国石油管道局穿越公司的技术标凭借近乎完美的表现获得97分,排名第一位。管道局中标了。

  中国石油管道局是中国管道施工建设的国家队,管道局穿越公司则是承担国家油气能源通道和中国石油重点管道关键控制性工程的专业化公司,后者曾无数次创造世界管道穿越的奇迹。尽管如此,项目业主方对工程能否保质保量地如期完成,仍然心存忧虑,毕竟这一项目的施工难度前所未有。

  面对这种忧虑,李勤学并没有急于向业主解释什么,而是把全部精力都投入工程方案的研究细化上。他在内部施工会议上表示:“这个工程的成功与否关系到管道局未来能否在浙江市场站稳脚跟,关系到能否在浙江市场树立管道局的品牌。这个工程必须圆满完成。”
   主钻机与管线回拖一侧保持密切沟通。
   链接扩孔器。

  不畏艰险 两项首创工艺定乾坤

  瓯江穿越的难度在于管径大、距离长,以及海相沉积淤泥地质造成的土质松软。不过,历经众多国内外项目锤炼中国石油管道穿越人并未就此止步。

  干好工程,只凭借满腔热血是不行的,实力才是最重要的。对于管道局穿越公司来说,他们的实力来源于技术创新。

  瓯江穿越的难度在于管径大、距离长,以及海相沉积淤泥地质造成的土质松软。这些难点每一个都足以使普通管道穿越公司望而却步。不过,经过国内外众多项目历练中国石油管道穿越人没有就此止步。为了克服这些困难,项目部创新研发了两项工艺:导向孔精确“握手”对接工艺和松软地层超长距离钻进认孔工艺。两者均为首创,且在瓯江南支穿越施工中取得了良好效果。

  钻头在江底开路时,由于易产生多个钻孔而无法形成管道回拖通道,导致钻头难以沿计划方向推进。为克服地质条件困难,项目部大胆创新,研究设计了一个“握手”对接的施工方案。这个方案一改以往定式,使扩孔器在江底与主管道“见面”后“握手前行”,这就避免了管道“走岔路”的风险,大大提高了穿越成功的概率。精准锥扣“握手”对接工艺的创新,使实施5公里甚至更长距离的穿越施工成为可能。这是定向钻穿越控向技术的一次重大飞跃,对拓展定向钻应用范围具有重大意义。事实证明,这项技术是成熟的,“握手”对接方案使这次3200米的超长距离管道穿越得以一次成功。

  松软地层超长距离钻进认孔工艺同样因浙江特殊的地质条件而生。这种情况下,定向钻穿越最大风险就是抱钻。由于钻孔时间长,超长距离钻孔后泥浆返流困难,松软地质孔洞收缩或黏土黏附在钻具上就会造成抱钻,造成导向孔钻进失败或者整套钻具在孔洞中报废。

  同时,在松软地质中,钻头后端的导向作用很可能导致跟进的钻头不能完全沿已经钻好的孔洞前进,而一旦脱离原孔,就需重新导向。由于钻杆的柔性作用,较大的推力会导致钻杆钻具弯曲断裂,无法完成推送作业,轻者需要进行多次洗孔作业,重者会造成整个导向孔推倒重来乃至更严重的钻具钻杆损失。

  另外,超长距离穿越对接成功后,推送的钻头一般采用边旋转边推进的方式。但在松软的土质中,推进钻头后端的导向机构很可能造成跟进的钻头脱离原孔并钻出新的孔洞,导致整个导向孔推进失败。

  机会总是垂青于有准备的人。面对这些困难,管道穿越人研制的导向孔认孔器发挥出巨大威力,分别在主管和光缆套管施工中应用成功,开创了超长距离极软地层认孔器应用的先河,也为今后进行更长更复杂地层的穿越施工提供了技术储备。
   管道开始回拖。
   卸钻杆。

  精益求精 强化细节管控塑形象

  整个穿越过程没有出现一次泥浆性能不达标、信号线断裂、司钻操作失误、控向操作失误的情况,项目部非常顺利地完成了此次施工。

  “中国石油的施工队伍厉害,在浙江省创造了管道穿越的历史,更造福了浙江人民。”9月9日,浙江省省长李强在瓯江南支特大型定向钻穿越施工现场视察时,由衷地赞扬道。

  说起这个项目的成功要素,高效的执行力和严格的现场管理必不可少。对此,浙江省天然气有限责任公司副总工程师王智雄也深有体会:“管道局的企业管理水平让人佩服。他们不愧是中国管道建设的国家队。”

  的确,在施工前的准备阶段,管道局项目经理会同各专业管理人员对招标文件及合同进行透解性分析,对工程项目进行透彻了解。有了深入了解后,他们着手建立规划大纲,围绕工程目标、环境条件等施工作业的关键因素,制定了工期计划、施工管理制度、安全管理制度等一系列计划安排与制度规范。管理人员对工程进行技术交底,对施工工序进行排列,并对工程进行工程量及所用工程成本进行初步测算,确定所需钻机型号及机组,信息汇总后上报施工所用材料。

  为确保工程稳步推进,项目部建立了《作业指导书》制度,通过对试钻情况进行翔实的分析总结,进一步确定了各施工步骤的具体措施、技术参数、注意事项等,为实际施工作业提供了可靠依据。

  细节决定成败。为提高执行力、确保每一个细节都得到严格管控,项目部对施工数据进行全面记录和统计。据初步统计,此次穿越施工累计接卸钻杆5000次、接信号线8000米、配浆回收调浆6万余立方米(3500余罐),累计泥浆数据测量1.6万余个、司钻操作需注意的数据3.8万余个、控向操作中需要注意的数据7200余个。

  “任何一项操作哪怕只出现一次失误,都有可能造成不可挽回的损失。”项目经理李勤学说,“我们凭借极其认真的工作态度,在操作中严格遵守施工规范与要求,整个穿越过程没有出现一次泥浆性能不达标、信号线断裂、司钻操作失误、控向操作失误的情况,非常顺利地完成了全部作业任务。”

  在施工现场,作为项目业主方的王智雄称赞道:“管道局的穿越队伍素质过硬、技艺精湛、责任心强。他们在施工中克服了持续高温、暴雨不断等恶劣天气带来的困难,努力践行‘建精品工程、筑诚信品牌’的理念,维护了管道建设国家队负责任、有担当的企业形象。”( 图文:李元滢 孙铁峰)