埕港管道工程中應(yīng)用的光纜套管與油管道捆綁式拖管技術(shù)

趙 鑫1，耿永華1，李瑞波2

（1.大港油田灘海開發(fā)公司，天津 300280；2.渤海裝備新世紀(jì)機(jī)械制造公司，天津 300280）

0 引言

用于長輸管道數(shù)據(jù)、圖像、語音、視頻等信號傳輸?shù)墓饫|通常隨油氣管道同溝敷設(shè)，其目的在于減少管溝開挖、土方回填工作量及征地賠償?shù)荣M(fèi)用，在一般地段的開挖中，顯現(xiàn)出費(fèi)用省、難度低、工期短的優(yōu)點(diǎn)。但是在經(jīng)過河流、公路、鐵路時，若光纜與油氣管道同孔穿越，其發(fā)生擠壓破壞和相互纏繞的幾率大大增加。因此，SY/T 4108-2005《輸油 （氣）管道同溝敷設(shè)光纜 （硅芯管）設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定：管道采用定向鉆方式穿越公路、鐵路、河流時，光纜 （硅芯管）宜采用具有一定強(qiáng)度的套管保護(hù)后再進(jìn)行單獨(dú)定向鉆穿越。

埕港管道工程包括49 km輸油管道和52 km輸氣管道，起點(diǎn)為趙東平臺，終點(diǎn)為大港原油儲運(yùn)庫和天然氣處理站，需要定向穿越捷地堿河、北排河、子牙新河、青靜黃河。由于施工區(qū)域工程地質(zhì)條件差、坡緩泥厚、潮差大、風(fēng)暴潮頻繁、承載力較低，使沉降不易控制，且近岸魚蝦池密布、灘涂漁網(wǎng)交錯、施工作業(yè)面狹窄、周邊村落繁多、地方關(guān)系復(fù)雜，工程進(jìn)度和投資控制難度較大?？紤]上述諸多不利因素，埕港管道定向穿越?jīng)Q定不采用初步設(shè)計(jì)中傳統(tǒng)的光纜和管道分別回拖的施工方案，而采用光纜與管道同孔回拖技術(shù)，并對其進(jìn)行了創(chuàng)新，避免發(fā)生穿越中可能發(fā)生的擠壓及變形破壞。

1 捆綁式拖管技術(shù)

以捷地堿河為例，其定向鉆穿越管道的規(guī)格為D 406.4 mm×7.1 mm，管道長度645 m，其自身質(zhì)量為45.07 t，回拖拉力較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過光纜的允許張力，為保證光纜的安全，有些工程選擇了抗拉強(qiáng)度大、抗擠壓強(qiáng)度高的海底光纜作為回拖光纜，如大港—棗莊管道工程選擇的光纜就是一根由不銹鋼管組成的光纜，鋼管內(nèi)填充吸氫纖膏，鋼管外擠制單層進(jìn)口PE護(hù)套，護(hù)套外繞絞雙層鎧裝鋼線，最后繞扎雙層聚丙烯繩，鋼絲與聚丙烯繩間過盈填充瀝青。雖然其性能較好地滿足了現(xiàn)場施工要求，但是由于其每千米光纜9.8萬元的造價，使得埕港管道不得不最終放棄使用海底光纜作為穿越光纜的施工方案，而在采用普通光纜方面做新的嘗試。

在埕港管道進(jìn)行定向鉆穿越施工時運(yùn)用了捆綁式拖管技術(shù)，即在光纜套管中穿入一根鋼絲，然后將光纜套管與油管道捆綁在一起回拖，回拖完成以后用鋼絲將光纜拉過。施工時應(yīng)該注意，回拖作業(yè)前將檢驗(yàn)合格的穿越段管道放入發(fā)送溝內(nèi)，起吊點(diǎn)距離管道環(huán)焊縫不小于2 m，起吊高度以不超過0.5 m為宜，起吊點(diǎn)間距不超過26 m。吊具用尼龍吊帶，避免管道底部與地層摩擦，劃傷防腐層。在回拖作業(yè)時，增加高潤滑泥漿，使泥漿像薄膜一樣附著于防腐層表面，保護(hù)防腐層。必要時，管道外墊膠皮，并抹上黃油，增加回拖過程中的潤滑。管道回拖時，由于整個孔洞內(nèi)充滿了泥漿，管道進(jìn)入后勢必對孔內(nèi)的泥漿產(chǎn)生擠壓作用，給地層造成壓力，因此回拖的速度不要太快，當(dāng)管道回拖過河后，可根據(jù)回拖拉力情況適當(dāng)?shù)卦黾踊赝纤俣?。此種方法是對光纜與管道同孔回拖技術(shù)的大膽創(chuàng)新，并在捷地堿河的定向穿越施工中進(jìn)行了試驗(yàn)性應(yīng)用，一次便取得了成功。其主要關(guān)鍵技術(shù)是泥漿配置、捆綁長度要求及光纜套管的固定與綁扎方式三項(xiàng)。

1.1 泥漿配制

泥漿是定向穿越中的關(guān)鍵因素，泥漿就好比定向鉆穿越的血液。本次穿越段地層主要為粉質(zhì)黏土。根據(jù)穿越的施工特點(diǎn)，采取了以下泥漿配制措施：

（1）按照規(guī)范要求，根據(jù)地層特征確定泥漿黏度為50～60 s。

（2）按照事先確定好的泥漿配比，用膨潤土加上泥漿添加劑，配出合乎要求的泥漿。

（3）使用的泥漿添加劑有：抗失水劑、堵漏劑、增黏劑和防塌潤滑劑等。所加添加劑采用環(huán)保型添加劑，特別注意在河道旁邊更要嚴(yán)格滿足環(huán)保要求。

（4）為了確保泥漿的性能，使膨潤土有足夠的水化時間，在本工程中使用3具泥漿攪拌罐。

（5）回收泥漿的處理：鉆機(jī)場地和管道組裝場地各有一個泥漿收集池，泥漿通過收集，經(jīng)泥漿回收裝置處理之后循環(huán)使用。

1.2 捆綁長度

由于孔壁內(nèi)徑比管道外徑小，管道被回拖入孔道時處于擠壓拉伸狀態(tài)，當(dāng)管道進(jìn)入一定距離后，其受彎曲應(yīng)力的影響不大，已經(jīng)無需再進(jìn)行綁扎。若綁扎長度過長，隨著管道的拖入，每個綁扎段的變形會逐漸向后段累計(jì)，導(dǎo)致后段光纜套管變形隆起過大，造成綁扎鋼絲撐斷或套管扭曲變形嚴(yán)重，使入口處的套管彎折斷裂的幾率增大；若綁扎段過短，會導(dǎo)致捆綁后套管承受拖拉的強(qiáng)度不夠，造成套管脫落。因此，在對光纜套管與管道進(jìn)行捆綁作業(yè)時，不可將光纜套管與管道頭尾全部綁扎，只需在光纜套管首部占總長1/3～1/2處捆綁即可。

1.3 光纜套管的固定與綁扎

光纜套管的固定措施是光纜回拖成功至關(guān)重要的一環(huán)。施工中采用將光纜套管固定于管道壁的方式，管道的托頭不用于固定光纜套管之用，而只起到對管道密封和作為回拖托頭的作用。沿著管道每1.5～2 m焊接一個卡瓦，然后將套管固定于卡瓦上，其后采用8號鋼絲對套管進(jìn)行綁扎。在固定端口后，每隔3～5 m用鋼絲捆綁一次，總長約為40～50 m。此外，光纜套管和管道回拖時會有相對滑動，直接捆綁鋼絲可能會對黑夾克造成損傷，因此應(yīng)該給捆綁鋼絲套上軟塑料管。

2 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

2.1 節(jié)省費(fèi)用

捆綁式拖管技術(shù)相比于將光纜與管道分別進(jìn)行定向鉆穿越施工，減少了二次定向鉆光纜穿越中鉆孔、擴(kuò)孔、回拖套管等施工費(fèi)用，以及可能帶來的風(fēng)險破壞。

2.2 縮短工期

埕港管道途徑天津和河北兩地，沿途村莊較多，由于征地協(xié)調(diào)問題復(fù)雜，時常遇到阻工事件，若采用傳統(tǒng)光纜與管道分別定向穿越的施工方法，穿越次數(shù)的增多必然影響施工進(jìn)度，因此該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對于長輸管道工期的縮短優(yōu)勢明顯。

2.3 安全可靠

在工程地質(zhì)條件復(fù)雜地區(qū)，捆綁式拖管技術(shù)減少了由于光纜單獨(dú)穿越帶來的二次鉆孔風(fēng)險，只需在泥漿配置、捆綁長度、光纜套管的固定與綁扎等關(guān)鍵環(huán)節(jié)嚴(yán)格操作就可避免光纜套管的變形損壞。

[1]趙帥.油氣管道定向鉆穿越技術(shù)[J].石油工程建設(shè)，2009,35（2）：37-40.

[2]胡成洲，馮東，王本明.光纜與管道同孔回拖技術(shù)在定向鉆穿越施工中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2008,9（1）:44-46.

[3]李長春.鉆穿越設(shè)計(jì)中要注意的問題[J].油氣田地面工程，2008,27（7）：78.

[4]王淑霞.油氣長輸管道河流穿越風(fēng)險分析[J].油氣田地面工程，2008,27（7）：54.