轩逸有后排出风口吗:钻孔救捞、钻杆打捞方法及技术

2009-06-04 23:24:34|  分类： 钻探技术专业 |  标签： |字号大中小 订阅

钻孔救捞、钻杆打捞方法及技术

钻孔救捞、钻杆打捞实际上是由于操作不当而引起的，大家在注意安全的同时也应该注意操作方法！

随着能源工业的不断发展和能源输送量的不断增加，大直径、长距离的石油和天然气管道的建设量也显著增加。大直径的水平定向钻进管线工程也呈现数字化的增长。但是无论对于哪种管道的铺设，其规模越大，施工中可能出现的问题也就越多。越来越多的施工商试图在施工中增加夯管设备来加快管道推进速度，进而减少潜在问题的发生。

目前，已经有一些夯管道技术被引入到工程实践之中，并在复杂的施工条件下发挥了很好的效果。这些技术往往改变了设计钻进方案并解决了遇到的很多的问题。

钻孔救捞第一种方法是比较简单但非常有效。在钻孔施工过程中，夯管设备安置于铺设管道的尾部，以此可以有效地将土层中的管道向前推进。这项工作可以通过一个预制套筒来完成，如图A所示。在整个操作过程中，可以利用绞车来辅助夯管锤工作。在很多情况下，往往这种夯管冲击力是有能力解卡，使管道脱离粘卡地层。

钻杆打捞同钻孔救捞一样，钻杆打捞也遵循同样的原则。根据不同的地质条件，主要包括2种钻具打捞结构。根据现场情况，可直接将钻具从地层中退出，如果钻杆还连接在钻机上，可在钻机拖拉钻杆的同时进行钻杆夯击，如图B所示。

辅助拖管辅助拖管是直接作用于产品管的一种技术。在水下或松散地层中进行作业时，非常容易出现“液压锁”现象。其产生主要是由于管道受到外部地下水的压力、钻井液的压力及外部地层的压力超过钻机的极限拉力或管道本身的强度而造成的。在这种情况下，通过夯管设备的冲击作用有助于粘卡管道的松动。

辅助拖管技术已成功用于钢管铺设及HDPE管铺设。这种技术在容易出现“液压锁”地层中或管道拖拉不动时的一个应急安全措施，应用效果比较明显，如图C所示。时间是影响该技术实施的关键因素，高效的应急反应速度可以有效应对施工中出现的各种问题。现场技术人员为了提高这种速度，将夯管设备运至现场备用。

引导套管该法与其它三种方法不同，用来处理实际钻进操作问题，而不是回拉或处理事故。其概念是先利用夯管锤夯进复杂地层，形成一个孔道，然后定向钻进从合适地层开始。钻进作业成功与否在于刚开始的决策阶段。如果没有有效的引孔措施，那么整个工程项目总的成功率将大大降低。定向钻进遇到的不稳定地层是该法候选地层。

在操作过程中，在预定角度夯击套管进入地层，直到遇到理想地层。可使用螺旋钻杆或取芯桶从套管内取出土渣。定向钻进在套管内从理想地层开始，除了在开始时辅助钻进操作，该法也可用做回拉时降低产品管表面的摩擦力。如图D所示。除此以外，在一些漏失地层中，这层套管也可以有效地防止钻井液流入到周围土体之中，起到对漏失地层的封堵作用。

标准气动夯管非开挖夯管法铺设管道方法比较简单，利用连接在套管或钢管后面的空气锤不断夯击顶进。空气锤内部的活塞是主要的活动部件，利用其反复的夯击使管道在地层中不断前进。

一般在套管的前端都装有切削靴，一方面可以减少顶进过程中的摩擦力，另外一方面也是切削土体。可以将膨润土浆液和聚合物液体涂抹在顶进管道的周围以减少顶进中的摩擦力。

目前，有一些技术方法可以应用到不同长度的管道施工之中。施工人员可以将整根管道一次性铺设完毕，对于一些比较长的管道，可以分为几个部分分别进行铺设。对于后者而言，在完成一段夯管后，夯管设备需要重新移位，即需要从原始位置移至新连接管段的尾部，然后与管道相连继续夯击施工。根据铺设管道的尺寸，可以采用压缩空气、水、螺旋钻杆系统或者微型铲车来清除管道渣土。

当施工人员遇到岩层或者漂石地层时，很多铺设方法就不再奏效了。而夯管法却可以大显身手，在夯管过程中，即便是一些尺寸和管道等同的石块和漂石都可以被套管“吃掉”，即可以将这些石块移至套管内部，待管道竣工后再将其移至地表处理。

夯管设备可以铺设直径在4～80英寸范围内的管道或者钢质套管。另外，采用大直径的夯管设备可以成功铺设直径在148英寸（3.8m）以上的管道。夯管技术的发展需要适用于小深度的设备，从而也有效地提高了该设备在水平、垂直和倾斜角度工况下的应用范围。由于其在开挖过程中最大限度地减少了开挖的工作面，因此夯管技术也广泛应用于马路和铁路下部的管线铺设中，如图E所示。

夯管锤与管道或钻杆的连接

夯管锤与管道或钻杆的连接一般需要精心设计并在现场预制。所有的焊接部件、各种连接设备和钻具组合都必须具有足够的强度以抵抗空气锤在夯击过程中产生的巨大冲击力。

液压锁

土层抱锁机理包括液压锁方面。当泥浆对管道产生的压力超过钻机拉力能力时，就出现液压锁现象。当压力解除，拖拉可以继续，除非泥浆压裂地层。

其它土层抱锁机理包括以下几个方面：

偏心锁卡

这种现象的产生主要是由于拉管速度过快，行程抽吸作用，当达到某一合适点时，周围土层开始粘附在管道的外表面上，增加摩擦阻力。当摩擦力足够大时，超过钻机拉力能力，就会出现偏心锁卡现象。

这种土体压力主要来自于高压土体孔隙压力，而且这种孔隙压力会随着时间的增加而减小。但是，在粒径级配比较好的地层中，随着压力的不断消退，土体会逐渐变得更加密实，因此，即便压力的强度得以减轻，铺设工作也可以继续进行，但土体积却有了一定的膨胀。在这种条件下，空气锤可以发挥更大的功效，即利用膨胀产生的土体空隙将铺设管道不断推进。

其它粘卡情况，包括在扩孔头及管段前部聚集渣土造成卡管现象，可以利用空气锤的空气射流作用请出渣土进行推进。

工程实例一

该定向钻进工程位于美国科罗拉多州，主要是为加拿大的一家天然气公司铺设输送管道。其中东南部的定向钻进工程主要是需要在铁路线下方穿越一条直径为24英寸的钢管道，位于70#洲际铁路的下方，科罗拉多河下方500英尺处。管线入口和出口的海拔高差为550英尺，穿越总长度4500英尺，其中，在距离入口端2000英尺处，要设计一个13度的拐点。

地层条件比较复杂，主要是鹅卵石和漂石，其中还夹杂着砂岩和石灰岩。钻孔采用带有9个7/8英寸刀片直径6 3/4英寸的钻头进行钻进。导向孔施工完毕后，再采用直径24英寸和30英寸的扩孔器分两级进行扩孔，最后采用36英寸的扩孔器完成最后一级扩孔。

在钻进过程中，一个主要的问题就是高海拔钻孔的干摩擦问题。在这种复杂条件下，技术人员采用钻井液进行钻进循环，以减少钻具阻力。钻井液由上至下在重力作用下从水龙头位置循环至钻头排出孔外。在回拖至300英尺处，扩孔器由于受到卵砾石层的影响而无法继续进行回转作业。

出现此问题后，技术人员在钻具的尾部接上了一个直径为24英寸的空气锤进行夯击，随着夯击的开始，钻头部位的卵砾石开始松动，钻头阻力减小，然后重新开始回转和回拖作业。在施工中，技术人员间歇式地利用空气锤进行夯管作业，并取得了很好的效果，直至整个回拖作业完成。

工程实例二

该工程位于北Fork Nooksack河附近，甲方单位是Snelson公司。穿越长度为4000英尺，钢管直径为36英寸。主要穿越地层为砂砾、卵石和漂石地层。

在该工程中，技术人员主要采用8英寸的泥浆马达，并连接有用于岩层钻进的10 5/8英寸钻头。导向孔施工完毕后，采用24英寸的扩孔器进行第一级扩孔，然后依次采用30英寸、36英寸、42英寸和50英寸进行逐级扩孔，直至竣工。

但是在管道成功铺设之前，技术人员进行了3次尝试。在第一次铺设中，由于扭矩太大，扩孔器前端的钻杆被扭断，但是技术人员采用打捞设备最终将孔内的钻杆成功捞出。在第二次尝试中，由于孔壁的阻力过大，技术人员采用夯管锤锤进行夯管作业。

在第三次回拖之前，技术人员从距离钻孔出口位置180英尺处进行再次清孔，直至清孔至40英尺深处，目的就在于将钻孔孔径扩大和清除钻渣。在回拖至钻孔中部时，即2000英尺的位置，在管道尾部的夯管锤锤后部施加夯击力，确保有足够的回拖力将管道回拉。在回拖过程中，要间歇性进行夯击，以减少管道回拉的摩擦力，进而保证回拖工作顺利进行。

工程实例三

该工程的主要任务是在是在Huntley的公路下铺设一条长度为45英尺、直径为4英寸的天然气管道。而在回拖至仅仅15英尺位置时，工作却被中止了。扩孔钻头被地层紧紧埋在了地下，无法继续进行移动。技术人员不想将昂贵的扩孔钻头丢掉，因此决定邀请非开挖技术中心进行事故处理。

最初的处理方案是在铺设管道的尾部连接一个微型的夯管设备，以试图重新进行钻进作业，但却失败了。接着技术人员决定引入钻具打捞技术，即采用一个接头作为微型夯管设备和钻具的连接部分。最后利用夯管锤的振动来减少钻具与地层的摩擦力，最终完成了整个铺设任务。在这之中，大直径的非开挖钻头也为整个工作的完成起到了很大的作用。

工程实例四

拥有超过27年的工作经验和技术起源优势，Cherrington公司是世界上技术和经验实力最为雄厚的公司之一。目前在Vancouver应用的工程更彰显了该公司的技术实力。

该工程位于Vancouver，主要任务是在Columbia河下铺设一条长度为5500英尺、管道直径为12英寸的钢管道。管道铺设完毕后，将在其中穿越14条PE光纤光缆。

在工程刚刚开始，现场的地质条件就给技术人员提出了严峻的挑战，技术人员利用现场设备无法在现有地层中钻进成孔，塌孔事故比较严重。尽管现场人员尝试了很多方法试图完成钻孔，但都以失败而告终，最后，迫使现场人员不得不重新选择地点进行开孔。

钻具采用直径在18英寸、24英寸和30英寸三个系列的气动夯管设备。在最后一级扩孔中，钻孔产生了16.5度的弯角。正是这个角度改变了原始的设计角，使整个钻孔轨迹避开了不稳定地层。在最后一级扩孔中，为了保证铺设套管能够顺利到达156英尺处，技术人员增设了更多的附属部件。

即使这样，施工人员还是遇到了很大的地层阻力，因此在30英寸的套管内部又铺设了更小一级的套管。主要采用螺旋钻杆和取心钻头将内部的钻渣清除，清除完毕后，直径为24英寸、长度为40英尺的小直径套管便开始铺设。

在接下来的几天作业中，技术人员一边焊接，一边不断地将24英寸的管道进行夯进，直至325英尺处。在325英尺处，施工人员从套管中清除了更多的钻渣，同时，采用10 3/4英寸继续钻进。325英尺处实际上还处于可钻地层的顶部，在继续钻进60英尺后，便开始铺设10 3/4英寸的管道。自此，整个钻孔实现了无障碍钻进。

在到达可钻地层后，施工人员又完成了河流下方剩余的5500英尺的钻孔，最后顺利完成12英寸钢管道的铺设。