定向鉆回拖海管登陸技術配套施工機具的應用

李盼 劉 洋 吳育才 劉 文 海洋石油工程股份有限公司

武學佳 天津開發區安能石油技術發展服務有限公司

整個工程項目包括定向鉆孔鉆進、海管回拖登陸及平管段鋪設三個階段，在各個階段中分別發現不同的問題影響施工進度，如鉆孔內掉落的鉆頭、扶正板、鐵塊等阻礙繼續鉆進，發生卡鉆；現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，項目現場進行配套機具設計，多次應用并不斷改進，成功解決了各施工階段難題，取得了很好的社會效益和經濟效益。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偏硬，造成鉆頭磨損嚴重，鉆頭零件及部分扶正板脫落掉進鉆孔，發生卡鉆，損壞設備，嚴重影響鉆進效率。此種情況下，只能逐漸退出鉆桿，把鉆孔內的掉落物打撈出來以便繼續鉆進。經技術團隊不斷優化設計和反復實驗，最終開發出了兩種鉆孔內雜物打撈工具，能夠有效、快速的將不同類型的掉落物打撈出孔以便繼續鉆進。

1.1 打撈筒

打撈筒由收納筒和防掉螺旋組成，使用時通過連接螺紋安裝在鉆桿前端，鉆機正轉帶動打撈桶旋轉，通過不斷接長鉆桿下鉆至孔內雜物位置，通過防掉螺旋將雜物逐步旋轉至收納筒內，收納筒內壁附有工業級磁鐵，金屬雜物（破碎鉆頭、扶正板等）被吸附在內壁，從而實現清除雜物的目的。現場的工程應用中，施工團隊通過打撈筒多次打撈，逐步將孔內掉落物清楚干凈，有效的避免了卡鉆現象。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）。絞籠使用時安裝在鉆桿前端，鉆機正轉帶動絞籠旋轉，下鉆至孔內雜物位置，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，實現清除雜物的目的。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，本實用新型專利使用時安裝在鉆桿前端，下鉆至泥漿馬達處，母錐套住泥漿馬達后，加適當鉆壓，并轉動鉆具，迫使打撈螺紋擠壓吃入泥漿馬達外壁，再通過回拔鉆桿撈出泥漿馬達。實現清除雜物的目的。如圖所示，打撈錐通過鉆桿連接螺紋1與鉆桿相連，下鉆至孔內泥漿馬達處，打撈螺紋3套住泥漿馬達后，加適當鉆壓，并轉動鉆具，迫使打撈螺紋擠壓吃入泥漿馬達外壁，再通過回拔鉆桿撈出泥漿馬達。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現鉆進的，項目中穿越段總長約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場空間，同時防止鉆桿滾動，開發設計出一種鉆桿擺放工裝，合理有效的利用了施工空間，同時避免了鉆桿發生滾動、倒塌。鉆桿擺放工裝主體結構為帶有弧形凹槽的橡膠軟架，鉆桿依次擺放在弧形凹槽內，限制了鉆桿的滾動，同時軟架能夠層層疊放，使得鉆桿可以堆放起來，節省了施工現場空間。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，鋪管船于設計位置就位，進行作業線布置，作業線及托管架滾輪調整，A/R纜拖拉至托管架上，并在索節頭上連接相配到索具；同時陸地端定向鉆機接長鉆桿至海床出土點，潛水員下水連接索具至小鉆頭，回收小鉆頭至設計位置后，用特制的卡具進行固定，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轉動鉆桿同時配合液壓拆卸工具抱死實現，故需要設計一種卡具既能保證鉆桿徑向轉動，又能防止鉆桿后竄。設計團隊結合以往錨纜卡具模型，設計出了固定鉆桿卡具。見圖5。

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

4.前景展望

此套施工機具克服了項目施工中的關鍵制約條件，使得項目得已順利開展。既避免了荔灣投產管線的不關斷，保障了香港人民生活用氣的供應；又將登陸管線經地下穿越正在生產的天然氣管線，施工風險降低到最小；同時對該位置的自然環境改變最小，十分環保，具有十分重要的社會意義。

定向鉆海管回拖登陸技術適用于各種復雜地貌的海底管線登陸作業，推廣前景廣闊，與其相配套的施工機具也具有良好的推廣前景，后期同類型項目中，可根據海管尺寸、登陸段地質情況等對機具進行適應性改造，使其更好的服務定向鉆海管登陸工程。