[發明專利]一種在海洋石油工程施工過程中海底管道的登陸方法

有效

• 申請號: 201811525233.8
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109356527B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 王文龍;林貽海
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海石油（中國）有限公司湛江分公司
• 主分類號: E21B7/12
• 分類號: E21B7/12;E21B7/04;E21B7/28;E21B7/06;E21B47/022
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李慧

1.一種在海洋石油工程施工過程中海底管道的登陸方法，其特征在于：采用定向鉆由陸地向海中，穿越海底巖石層和覆蓋層后，在鉆孔中進行管道回拖，實現海底管道由海上到陸地的登陸；其施工流程為：安裝調試定向鉆設備→從陸地向海中鉆導向孔→鉆通巖石層→鉆頭從陸地入土點拔回→采用正推方式逐級擴孔→鉆頭從海底出土→抽回鉆頭→覆蓋層采用正推方式擴孔→擴孔鉆頭連接上鋪管船→卸鉆頭，連接管道→管道在鋪管船預制，開始回拖→回拖完成后進行檢測，覆蓋層包括粘土層和淤泥層；

從陸地向海中鉆導向孔，其導向孔精度采用磁靶定位結合GPS雙重定位進行控制；

鉆通巖石層→鉆頭從入土點拔回，采用的是巖石層與海底覆蓋層分段施工，即將擴孔分兩個階段進行，一是巖石段擴孔，二是覆蓋層擴孔；

正推逐級擴孔，采用的是大直徑動力擴孔器正推擴孔。

2.根據權利要求1所述的海洋石油工程施工過程中海底管道的登陸方法，其特征在于：管道在鋪管船預制，開始回拖到回拖完成的過程是由定向鉆與海上鋪管船一起配合拖拉管道完成的。

3.根據權利要求1所述的海洋石油工程施工過程中海底管道的登陸方法，其特征在于：采用定向鉆由陸地向海中，穿越海底巖石層和覆蓋層后，在鉆孔中進行管道回拖，實現海底管道由海上到陸地的登陸；其施工流程為：安裝調試定向鉆設備→從陸地向海中鉆導向孔→鉆通巖石層→鉆頭從陸地入土點拔回→采用正推方式逐級擴孔→鉆頭從海底出土→抽回鉆頭→覆蓋層采用正推方式擴孔→擴孔鉆頭連接上鋪管船→卸鉆頭，連接管道→管道在鋪管船預制，開始回拖→回拖完成后進行檢測；

1）導向孔精度控制——磁靶定位結合GPS雙重定位技術；

為了確保定向鉆施工按照設計曲線進行，且精度滿足技術要求；導向孔精度控制主要技術要求如下：

①精確測量放線；

②做好穿越中心線的磁方位角測量；

③布置地面信標系統，在地面布置人工磁場輔助進行測量；

④鉆頭定位輔助，采用GPS鉆頭跟蹤測量儀輔助測量；

⑤保證控向儀器精度；

⑥精心施工，導向孔嚴格按設計曲線鉆進；

⑦嚴格按照施工規范的要求施工，確保每根鉆桿的操作符合設計所規定的曲率半徑范圍；

⑧連接無磁鉆鋌、造斜短節、鉆頭時，確保造斜短節的工具面與鉆頭射流鉆進的中心線一致，使測量的工具面值更接近實際工具面值，有助于控向工程師控制鉆進方向；

⑨控向系統采用高精度的數學模型；

⑩在導向孔鉆進過程中，當發現導向孔發生偏移，進行二次糾偏時，采用水平方向上的“C型造斜”鉆導向孔至出土點，盡量避免“S型造斜”；

2）泥漿配比技術；

為了避免鉆屑攜帶不干凈，鉆桿被粘卡，使鉆桿扭矩增大，推力或拉力增加，回拖時增大對海底管道防腐層破壞問題；確保穿越工程安全順利進行；根據穿越地層地質條件，應在泥漿實驗室試配并確定不同的泥漿配方，在施工過程中，應根據地質情況和鉆進工藝，即在導向孔階段、擴孔階段和洗孔、回拖階段，選擇調整泥漿的配方和泥漿性能；

3）大直徑動力擴孔器正推擴孔技術；

動力擴孔器工作原理是利用泥漿馬達輸出的動力帶動切削盤高速旋轉，從而達到切削巖石的目的，且提高了擴孔效率；由于動力擴孔器的高速平穩運轉使得孔洞內壁非常光滑，有效的降低了回拖時管道防腐層的破損風險；海底管道外徑為Φ610mm，擴孔直徑大于海底管道外徑的1.5倍，擴孔為逐級擴孔；

4）巖石層與海底覆蓋層分段施工技術；

穿越工程土質層分為巖石層和覆蓋層；由于巖石段擴孔時間長，為了防止出土側覆蓋層的塌孔或縮孔，將擴孔分兩個階段進行，一是巖石段擴孔，二是覆蓋層擴孔；所以，按照巖石層和覆蓋層進行分段施工流程如下：

①首先由陸地向海鉆進入土側巖石層；鉆穿巖石層后，將鉆頭拔回，然后進行巖石段擴孔；巖石段擴孔采用正推擴孔工藝；鉆具安裝動力擴孔器進行施工；

②剩余出土側覆蓋層的導向孔鉆進等待巖石段擴孔完成以后再進行；導向鉆進完成、鉆頭在海底出土后，由海上磁靶定位系統和潛水員聯合確認鉆頭位置后，將鉆頭從入土點抽回，更換為粘土段正推擴孔器，開始粘土段的正推擴孔；粘土段正推擴孔器推薦采用筒板式擴孔器；

5）定向鉆與海上鋪管船配合拖拉管道登陸技術；

海底管道回拖采取在鋪管船預制、由陸地鉆機牽引回拖的方式，管線預制與回拖交叉進行，即預制一段、回拖一段；時刻關注海底管道在回拖過程中定向鉆機回拖力和鋪管船張緊器張力數值，是否在設計要求內，且數值變化是否平穩，確保回拖作業連續，盡量減少管線在孔內完全靜止的時間；回拖時鉆具連接方式：鉆機→鉆桿→加重鉆桿→回拖擴孔器→旋轉接頭→U形環→工作管線；

海底管道回拖完成后，為了防止回拖管線受到海底管道鋪管船施工的影響，采用抱卡抱住回拖后的管體，同時采用鋼絲繩將抱卡連接在鉆機基礎上，防止海底管道施工作業拖拉已安裝就位的回拖管道；待海底管道鋪設一段距離，鉆機回拖力測試顯示回拖管道不再受到海底管道施工的影響，即可拆除抱卡、鉆機基礎，進行陸地連接段的施工。