油气管道地基穿越工程的勘察.pdf

第 3 4 卷第 1 期 2 0 1 5 ． 0 1 建设 管理 油气管道地基穿越工程的勘察 陈迎 辉 河北省地矿局第三地质大队 摘要 工程勘察分为初步勘察与详细勘察 两个部分 。油气管道 穿越 河段的选择应从安全 角 度 出发 ，应采取 “ 少跨越 、多穿越 ”的指导思想，利用超前探 测技术 ，将 隧道前方岩体的发 育 与形 变规模 、河水涌入压力等地质条件进行准确预报 ，结合地表勘探 成果 ，校核 前方的地质状 况，为后 续穿越工程提供基础 。穿越 方式主要分为定向钻探 穿越 、大开挖 穿越 以及 隧道 穿越 等 方式。定 向钻穿越技 术具有工期短、造价低 、节省材料 、管道埋深安全 以及应 用广泛的特点 ， 它是一种非开挖 穿越技术 ；大开挖 穿越技术 包括 不带水开挖技 术和带水开挖 穿越技 术两种 ；隧 道 穿越技术包括钻爆法 、盾构法和项管法。 关键词工程勘察 ；超前地质预报 ；定向钻 ；大开挖 ；隧道穿越技术 d o i l O ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 6 - 6 8 9 6 ． 2 0 1 5 ． 1 ． 0 4 1 1 管道穿越工程勘察 工程勘察分为初 步勘察与详 细勘察两个部分 ， 初步勘察每一个方案至少包括 4 个钻探点 ，并且点 与点之间间距以 1 0 0 - 2 0 0 m为宜 ，钻探点应设 置在 穿越位置 的上游 1 5 m处。详 细勘察 主要是确定钻 探点的位置 ，在沟埋敷设情况下 ，应将钻探点设置 在穿越中线上 ；非开挖穿越情况下 ，在穿越 中线两 侧 2 0 m左右处各布置一条勘察线 ，钻探 点应交错 布置在 两条线 上 ，钻探 点 间距 以 3 0 1 0 0 m为 宜 。 长距离顶管及盾构等方案情况下 ，钻探点应布置在 沉井处 ，3～4 个为宜 。 油气管道穿越河段的选择应从安全角度 出发 ， 采取 “ 少跨越 、多穿越”的指导思想 ，穿越河段选 取河道 、河床以及两岸顺直稳定河段为宜 ，尽量避 成 ，解堵剂主要 由四氯乙烯和高分子表面活性剂组 成 ，为无色至浅黄色液体 ，不溶于水 ，和多数有机 溶剂互溶 。清蜡解堵剂配方为纯度大于 9 8 ％的四氯 乙烯 9 4 0 k g ，纯度大 于 9 5 ％的 P R 4 0 3 2高分子 表面 活性剂 5 O 。把定量的P R 4 0 3 2 高分子表面活性剂 和工业 乙醇混 和后 ，再加入 四氯 乙烯 中搅拌 均匀 即可 。 4 解堵措施 首先在距离平 台2 为7 ． 9 k m的A处潜水进行海 底吹泥作业 ，吹出作业坑 ，对 A处海底管道进行打 磨处理 ，安装管卡注胶并开孔 ，连接高压软管注入 清蜡剂。发现平 台2 压力缓慢上升 ，平 台 1 监测压 力无 明显变化 ，说 明A点至平 台 1 间不联通 ，而 A 点至平 台2问有一定联通性 。缓慢挤入药剂将管壁 上结蜡溶化 ，共注入药剂 5 m。 ，监测到A点至平 台 2 流动变好 ，继续泵人海水 1 0 m。 进一步疏通管道。 A点至平 台 2 问海底管道解堵成功后 ，再进行 B点至平 台2间海底管道解堵作业 。同样先安装开 孔管卡 ，连接高压软管注入清蜡剂 ，注入 1 m。 清蜡 剂就监测到A点至平 台2 间联通性变好 ，然后采用 海水进一步疏通管道。 重复上述步骤 ，对海底管道共安装 5 个开孔管 卡 ，注入清蜡剂 l 1 m 。 ，共清理 出油泥3 5 m。 后疏通 了海底管道。 5 结论 该段天然气的海底管道 ，如要重铺粗略估计 总 体费用超过 2 亿元人 民币 ，本项 目花费人 民币 9 0 0 万元即成功疏通管道 ，主要原因如下 1 详细的计算分析，准确判断海底管道堵塞 原因，合理选择了高效清蜡剂，提高了作业效率。 2 分段解堵 ，降低解堵剂注入压力 ，保障海 底管道安全。 3 采用 间歇性注入柴油和排气的方法 ，计算 出海底管道堵塞位置 ，大大缩短 了作业时间。 4 改造 6 0 0 0 马力的三用工作拖轮 ，在其上 面 固定安装 2 5 t 汽车 吊，使其 满足海底管道打卡 、 开孔切割等应急维修，有效降低了动用海上大型施 工船舶发生的费用。 栏 目主持焦 晓梅 6 8 油气田地面工程 h t t p ／ ／ www． y q t d mg c ． c o rn 第 3 4 卷第 1 期 2 0 1 5 ． 0 1 建设 管理 免穿越 以下 河段 ①弯 曲以及经常改道 的河 道河 段 ；②冲淤幅变大的河床河段 ；③岸坡带地基不稳 定、岩石疏松而存在危险的河段；④靠近断层或者 频发地震 ，有断裂现象的河段。 穿越方式主要分为定向钻探穿越 、大开挖穿越 以及隧道穿越等方式 。 2 超前地质预报 隧道施工发生事故时有发生 ，主要表现为围岩 层破碎导致 塌方 、河水 的涌人 以及瓦斯着火 爆炸 等。根据调研国内外相关文献 ，针对隧道施工应该 进行施工勘察与超前地质预报 ，才能有效地减少事 故发生。 利用超前探测技术，将隧道前方岩体的发育与 形变规模 、河水涌人压力 等地质条件进行 准确预 报 ，结合地表勘探成果 ，校核前方的地质状况 ，为 后续穿越工程提供基础。其次 ，根据探测开挖隧道 内的地质异常情况 ，对隧道施工进行一次全面的施 工安全评 价 ，遇 到异 常事件 ，做好充分 的施 工对 策 ，达到不破坏隧道结构 ，维护好后期施工安全 的 目的。超前地质预报主要包括以下几个方面 ①破 碎、风化和断裂带的预报；②岸坡带不稳定性的预 报 ；③地下水 以及地应力状况的预报 ；④地质异常 体分布情况的预报 。 地质预报可分为不同预报周期。长期超前地质 预测预报主要有 T S P探测法 、超前深孔钻探法及地 质调查法等手段 ，预报距 离为 5 0 m以上 ；中期超 前地质 预测 预报主要采取 2 0 ～5 0 m小 口径的超前 探 孔 、地质 雷达 等手 段 ，预报距 离 为 2 0 ～5 0 m； 短期超 前地质预测 预报 主要采取 的是普 通地质雷 达 、红外线超前探水 、掌子面地质素描法 、小 口径 短距离钻孔探测法 、超前炮眼探测法等手段 ，预报 距离在 2 0 m以内。 3 管道穿越技术 3 ． 1 定向钻穿越 定 向钻穿越技术具有工期短 、造价低 、节省材 料 、管道埋深安全 以及应用广泛 的特点 ，它是一种 非开挖穿越技术 ，目前在 国内受到 了足够的重视。 据统计 ，从 1 9 8 5 年 中石油管道局引进定 向钻技术 以来，已成功穿越4 0 0 多条河流。定向钻技术在投 人使用前 ，应在勘察 中重点检测以下几个问题 1 河床附近的地质条件。分析河床砂土、黏 性土 、卵石层的颗粒组成以及分布范围和厚度 ；检 查地质体有无松散砂土、淤泥质软土，这类软弱土 层的存在 ，会阻碍定 向钻 的施钻工作 ，促使定 向钻 的钻头无法抬起 ，造成工程事故 。对于岩石层 的河 床，岩层的单轴极限抗压强度对定向钻影响很大 ， 应该查清岩性均一 l生，是否存在软弱夹层 以及断层 破碎带。据调研，曾经在滠水河定向钻穿越中，由 于断层角砾岩卡住了钻头 ，钻穿过程 中遇到极大的 阻力，以至于使钻杆折断，严重影响了工程的进 行 ，造成 了重大的经济损失。 2 在河床两岸勘察定向钻机安放 的位置。 3 地质调研检验河床两岸是否适宜穿越 防洪 大堤 ，并且防洪大堤与定 向钻应该保持足够大的安 全距离。 3 ． 2 大开挖穿越 大开挖穿越技术包括不带水开挖技术和带水开 挖穿越技术两种 。前者 的施工流程为 导流一 疏干 一开挖施工 。后者一般采取爆破成 沟 ，随后下管 子的措施。大开挖穿越技术缺点也很 明显 ，埋设深 度方面有缺陷 ，难 以满足技术要求 ，而且一旦洪水 来袭很容易将管道冲断，返工频繁。这种技术对周 围环境造成极大的影响，违背了中国石油集 团公 司 环保优先的企业精神。由于这些技术 弊端 ，该技术 已经在大中型河流穿越 中销声匿迹 ，但是在小型穿 越工程中还有一定应用。 3 ． 3 隧道穿越 隧道穿越技术包括钻爆法、盾构法和顶管法。 1 钻爆法 ，又称矿山法。利用钻眼放炮的方 式进行开挖隧道 。在倾斜 、软弱夹层 以及断裂破碎 带的岩层中施工 ，往往会导致岩层滑移 ，以及隧道 大面积坍塌 。如遇到此种情况 ，应该 采取 “ 弱爆 破 、短进尺 、早支护”等施工准则 ，确保隧道穿越 工程的顺利进行 。 2 盾构法 。该方法是近些年来发展起来的先 进隧道施工技术 ，实用性强 ，针对不适用定 向钻穿 越技术的油气管道工程，一般都可以采取盾构法进 行隧道穿越施工 。 3 顶管法 。顶管法分为千斤顶和螺旋钻机顶 管穿越施工法 ，在砂土、黏性土和软质岩层均可适 用 。西气东输在郑州西穿越黄河时 ，采用定 向钻技 术穿越 了该处的北岸和南岸 ，采用顶管法技术穿越 河床中部一段 长约3 0 0 0 m 。 参考文献 [ 1 ] 付景龙，王建华，黄敏．定向钻穿越不良地层施工技术新突破『 J 1 _ 石油工程建设 ，2 0 0 7 ，3 3 1 3 1 3 5 ． [ 2 】 李长春．定 向钻穿越设计中要注意的问题[ J ] ．油气 E t 地面工 程 ，2 0 0 8，2 7 7 7 8 ． 栏 目主持焦晓梅 油气田地面工程 h t t p ／ ／ ww w． y q t d mg c ． c o rn 一6 9