鋼木基礎在川西地區鉆機設備基礎中的應用

趙正果

(中石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽 618000)

0 引言

鉆機基礎的功能主要有以下幾個方面:1)為鉆機提供鉆井全過程安全作業的平臺，承受并向地基傳遞由上部鉆井設備傳遞來的荷載;2)為鉆機設備提供相應的安裝和工作平面;3)排污和排水，防止鉆井設施底座受到腐蝕。

鉆井設備基礎形式可以分為現澆基礎和活動基礎兩類，現澆基礎可以采用鋼筋混凝土基礎、素混凝土基礎和毛石(片石)混凝土基礎;活動基礎可以分為鋼木基礎、預制鋼筋混凝土基礎、鉆桿排基礎等等。由于鋼木基礎具有安裝方便、可重復利用、減少固體廢棄物排放、安全環保的特點，在其他油氣田已經得到了廣泛的應用。

1 鋼木基礎特點

鋼木基礎是一種采用型鋼為框架，以木材為填充體的鋼木框架結構。鋼結構采用熱軋工字鋼16型以上，符合GB/T 706-2008的規定，或熱軋H型鋼HW175(Q235)型以上，符合GB/T 11263-2005的規定。木材主要采用紅松，抗壓強度應大于32．8 MPa，抗剪強度大于6．3 MPa，且無腐爛、蟲蛀等缺陷，厚度和寬度符合GB/T 153-2009對厚板的要求;鋼木基礎頂面和底面的木材高于型鋼10 mm～20 mm，木材填充在型鋼框架內壓實，木板之間不能松動;型鋼內外表面噴涂防銹漆，漆膜厚度大于150μm，金屬焊接應符合GB/T 12467．4-2009的規定，焊縫平整、均勻，無裂紋、無氣孔、無未焊透等缺陷;鋼木基礎采用油浸式防水處理，木材的防腐應符合GB/T 22102-2008的要求。

鋼木基礎具有結構合理，強度高，承受載荷能力強;自身重量輕，減少運輸車輛，降低運費;工作平穩性好，減震力強;上井施工快捷，不干裂、不怕水、不易變形、經久耐用;運輸方便，易于回收，貯存占地面積小;外形美觀，成本低廉，實用性好又可重復利用;不污染環境，環保性能好的特點。

2 鋼木基礎在川西地區應用條件

2．1 地基承載力要求

根據川西區域鉆探、原位測試成果綜合分析，場地內巖土層由第四紀更新統的沖洪積松散堆積物層組成，上部為耕植土、粘土等細粒物質，下部為砂卵石層，地層具有顯著的二元結構。地基土除表層耕土外，其余的粉質粘土、粘土、粉土、卵石層承載力均在100 kPa～180 kPa之間，其中(粉質)粘土層平均達150 kPa(見表1)。

表1 川西地區巖土的綜合物理力學指標統計表

根據Q/SH 0163-2008鉆前工程施工技術要求規范要求，需根據地層承載力和現場地質條件選擇鋼木基礎，地基承載力應大于100 kPa，川西地區地基土大部分滿足要求，基礎持力層開挖宜淺不宜深，開挖深度0．5 m～1 m之間，持力層選擇粘土、粉質粘土及卵石層。

以上對基礎類型的選擇做出了簡單的基礎類型分類，而在實際處理過程中略有差異。首先，鉆機設備包括井架基礎、重漿罐基礎、泥漿罐基礎等，各種設備基礎對地基的承載力要求是不同的。對地基承載力要求高的井架基礎、重漿罐基礎，可采用上述標準，但其他附屬設備基礎，可適當降低標準。其次，針對地基承載力不足的問題，可采用地基處理方法，提高地基承載力。

2．2 基礎類型要求

鉆機基礎分為井架基礎和附屬設備基礎(循環系統基礎、泵基礎、重漿罐基礎、油水罐基礎)，對附屬設備井場均可采用鋼木基礎，但井架基礎建議不使用鋼木基礎，其理由如下:

1)采用鋼木基礎，因地基處理的質量要求嚴格，井架安裝對基礎平整度要求高，鉆機打鉆震動時可能引起砂卵石的不均勻沉降，而導致基礎面積井架傾斜，影響鉆井工期;

2)鉆井結束后，后期需要測試、酸化壓裂、修井等，需要上修井機，采用素混凝土基礎可避免二次處理;

3)鉆機井架底座下的地基只能挖方，不能填方，川西地區地層表土一般先清除，然后需回填墊高井場，存在填方，故不宜采用。

3 鋼木基礎經濟效益分析

以前中石化西南油氣分公司在川西地區井場鉆井附屬設備為現澆混凝土，單口井費用在6．0萬元～8．0萬元之間。鋼木基礎工程費用主要包括運輸、安裝及鋼木基礎攤銷費(對比按鋼木基礎十年使用壽命攤銷)，單井費用在1．5萬元～2．2萬元之間，下面以單口井為例:

例1:以重鉆40510井隊施工的單口中深井為例，鉆井+測試+等待周期按3個月計，鋼木基礎主要工程量:

鋼木基礎面積:180 m2，單價0．1萬元/m2;

鋼木基礎價格:18萬元，按10年40口井攤銷:1．8萬元/年，0．45 萬元/井;

運輸、吊裝、環保費用:1．1萬元;

鋼木基礎單井總成本:1．1+0．45+0．1(折舊費)=1．65 萬元。

現澆混凝土基礎主要工程量:

C20混凝土:140 m3;

C20混凝土價格:140×380=5．4萬元;

復耕破碎混凝土價格:140×40=0．56萬元;

鋼木基礎與現澆混凝土基礎價格差:5．4+0．56－1．65=4．31 萬元。

使用鋼木基礎單口井節約施工費用在5萬元左右，川西地區年布井在80口左右，這樣可節約投資達400萬元，從而產生了可觀的經濟效益，達到降本增效的目的。

4 結語

鋼木基礎具有可重復利用、節約成本、減少固廢物排放、安全環保的特點。中石化西南油氣分公司在2014年1月開展了川西地區鋼木基礎應用研究及先導試驗，目前已經成功實施了20口井場，節約了投資、保護了環境、減少了對耕地的使用，取得了良好的經濟效益和社會效益，值得在石油行業大力推廣和應用。

［1］趙金洲．鉆井工程技術手冊［M］．北京:中國石化出版社，2005．

［2］馮 為．鋼木基礎在鉆前工程中的應用［J］．科技前沿，2010(11):35-36．

［3］湯文良．鉆前土建工程基本知識［M］．北京:石油工業出版社，2002．