人工岛钻井隔水导管施工工艺方法.pdf

本发明提供了一种人工岛钻井隔水导管配套施工工艺方法，该发明解决了人工岛钻井隔水导管快速、安全、精确施工问题。该方法包括隔水导管预制、测量放线、隔水导管吊装、施打、连接和送达标高的全过程，在隔水导管预制时在导管上设置坡口和对口环，导管外设置吊耳；为方便吊装和准确定位，研制了吊桩平衡架和桩位限定器，采用吊车和吊桩平衡架联合吊桩代替了以前的桩机捆绑式吊桩；采用桩位限定器防止了隔水导管就位时的桩位偏移；对口环进行导管连接，连接坡口处满焊达到隔水导管的整体强度要求，采用本施工工艺，可缩短施工工期，提高施工质量，并且安全、便捷。

1、  一种人工岛钻井隔水导管施工工艺方法包括如下步骤：第一步、隔水导管的预制
隔水导管预制采用钢板材料，将钢板材料加工成预先设计直径的圆筒，每根隔水导管长8～15米，焊缝经超声波检测，必须符合II级以上要求；在隔水导管距上端1.2～0.6米处的隔水导管外壁上对称焊接一对吊耳，吊耳与隔水导管连接处满焊；每根隔水导管顶端不设置坡角，在每根隔水导管底端设置坡角，在隔水导管底端内壁焊接一个钢板对口环，一半长度的对口环焊接在隔水导管底端的内壁上，对口环另一半探出隔水导管底端，隔水导管预制完成，完成预制的钻井隔水导管符合GB150-1998，GB50205-2001，SY/T4094-95标准要求；
第二步、施工区场地清理、测量放线、标示桩位
隔水导管施工前，请专业单位进行全场沿线地下障碍物探察，根据探察报告，全部清除施工区域的表层硬物和地下障碍，进行场地平整，桩机施工区域垫上钢板，根据设计用测量仪器确定钻井隔水导管桩位，并做出标示；第三步、在桩位上铺设桩位限定器
沿井口槽排列的方向铺设桩位限定器，铺设时，用隔水导管桩位限定器的稳定孔中心对准隔水导管桩位点；
第四步、隔水导管吊装就位
利用吊桩平衡架和吊车联合吊桩，在隔水导管就位时，将吊桩平衡架的套扣套在隔水导管的吊耳上，吊车缓慢将隔水导管放入桩位限定器的稳定孔内，用互成90度的两台经纬仪将隔水导管调直；调节稳定螺丝，保证隔水导管就位准确；
第五步、打桩机就位与隔水导管的施打、连接
打桩机靠近桩位限定器就位，打桩机将隔水导管铅直打入地下；施工中一根隔水导管长度不够，需要隔水导管接长，要求前一根隔水导管顶端距离地面一米处时停锤，暂停施打，然后吊装、就位后一根隔水导管，预制的隔水导管下端设置了坡口和对口环，连接时，将探出隔水导管底部的一半对口环插入到前一根隔水导管顶部内，并将坡口焊满，待焊接完毕，达到冷却时间，检验合格后再进行施打；施工期间控制隔水导管的铅直；
第六步、送达标高、施工完毕
一口井的隔水导管施工，当最后一根隔水导管打至离地面0.5±0.2米时停锤，加送桩器，然后继续将隔水导管打送至标高后停锤；拔除送桩器，该井口的隔水导管施工完毕。

2、  如权利要求1所述的人工岛钻井隔水导管施工工艺方法中使用的桩位限定器，由稳定架和稳定孔(11)构成，其特征在于桩位限定器呈双层轨道形状，稳定架由架轨(8)、横支架(9)、竖支架(13)和底部稳定支架(10)构成，桩位限定器的稳定孔(11)呈方形，在稳定孔四周的每个支架的中心点设有一个定位稳定螺栓(12)，稳定孔四周支架与隔水导管外边缘距离为5～15mm。

3、  如权利要求1所述的人工岛钻井隔水导管施工工艺方法中使用的吊桩平衡架，由吊扣(14)、吊扣钢缆(15)、架梁(16)、套扣钢缆(17)和套扣(18)构成，其特征在于吊扣钢缆(15)和套扣钢缆(17)分别固定在架梁(16)的两端，吊扣(14)装在吊扣钢缆(15)上，吊扣(14)到架梁(16)的吊扣钢缆长度相等，套扣(18)装在套扣钢缆的另一端，两根套扣钢缆到架梁的两端的长度相等。

人工岛钻井隔水导管施工工艺方法
技术领域
本发明提供了一种人工岛钻井隔水导管施工工艺方法，该发明解决了人工岛钻井隔水导管快速、安全、精确施工问题，属于滩海石油钻井工程前期土建工程施工的技术领域。
背景技术
在滩海地区石油开采过程中，由于人工岛地基软弱以及海水的腐蚀增大了钻井及采油的难度，目前主要解决办法是在预设井口位置，施工下入隔水导管。隔水导管是从海上钻井平台下到海底浅层的套管，主要功能是隔离海水、形成钻井液循环通道，同时作为海上平台井口的持力结构。钻井隔水导管的直径及壁厚由将来实施钻井施工的钻机决定，钻井隔水导管的入泥深度可根据地质勘测资料及相关计算得出。由于隔水导管施工是采用土建施工方式，其精度能否满足钻井要求成为隔水导管施工的技术瓶颈，此前，尚无成熟的人工岛钻井隔水导管施工工艺方法。目前国内滩海石油勘探开发广泛采用海油陆采的方式，也就是在滩海地区建设海油陆采平台，通常称之为人工岛，在人工岛上施工钻井隔水导管，钻井隔水导管施工完毕后，在隔水导管位置钻井和采油，在人工岛上精确施工钻井隔水导管难度大，国内仅有1～2家施工单位进行过人工岛钻井隔水导管施工，都是采用捆绑式吊装和普通打桩方式，由于施工工艺仅适合于土建标准，所以完成的钻井隔水导管施工效果不好，施工速度慢、施工质量差、安全系数低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种人工岛钻井隔水导管配套施工工艺方法。
本发明的人工岛钻井隔水导管施工工艺方法包括如下步骤：
一、隔水导管的预制
隔水导管预制采用符合防腐要求和人工岛井口支撑强度的钢板材料，首先利用卷板机将钢板材料加工成预先设计直径的圆筒，将4～6个圆筒焊接而成隔水导管，每根隔水导管长8～15米，焊缝经超声波检测，必须符合II级以上要求；为了方便后期的钻井隔水导管施工，在隔水导管距上端1.2～0.8米处的隔水导管外壁上对称焊接一对吊耳，吊耳与隔水导管连接处满焊；为了方便隔水导管之间的连接，每根隔水导管顶端不设置坡角，在每根隔水导管底端设置坡角，同时在隔水导管底端内壁焊接一个钢板对口环，一半长度的对口环焊接在隔水导管底端的内壁上，对口环另一半探出隔水导管底端，至此隔水导管预制完成，完成预制的钻井隔水导管符合GB150-1998，GB50205-2001，SY/T4094-95标准要求，方可投入使用；
上述吊耳采用钢管和厚钢板焊接而成；
二、施工区场地清理、测量放线标示桩位
隔水导管施工前，请专业单位进行全场沿线地下障碍物探察，根据探察报告，先进行场地平整，全部清除施工区域的表层硬物和地下障碍，为了加强承重荷载，桩机施工区域可垫上钢板，便于桩机行走，根据设计提供的控制点，用测量仪器确定钻井隔水导管桩位，并做出标示；
三、在桩位上铺设桩位限定器
为了保证隔水导管在施工时位置准确，控制好施工时隔水导管的垂直度，沿井口槽排列的方向，铺设由角钢焊接成型的桩位限定器，铺设时，用隔水导管桩位限定器的稳定孔中心对准隔水导管桩位点；桩位限定器呈双层轨道形状，由稳定架和稳定孔构成，稳定架由架轨、横支架、竖支架和底部稳定支架构成，桩位限定器的长度根据井口槽的长度确定，架轨长度应小于或等于井口槽的长度，桩位限定器的宽度应比隔水导管的外径大20mm～40mm，桩位限定器的高度，即竖支架长度一般约20～50cm，桩位限定器的稳定孔的间距根据相邻井口导管的距离确定，稳定孔呈方形，根据隔水导管的外径的大小确定稳定孔四周角钢支架的长度，在稳定孔四周的每个角钢支架的中心点设有一个定位稳定螺栓，以调节、固定隔水导管的准确位置，稳定孔的大小应满足导管顺利就位，即保证隔水导管外边缘在稳定孔中距离稳定孔四周的角钢5～15mm为宜。
四、隔水导管吊装就位
采用捆绑式吊桩过程中，由于隔水导管自重较重，隔水导管离地后无法控制其平衡稳定，采用捆绑式吊桩过程中，由于隔水导管自重较重，隔水导管离地后无法控制其平衡稳定，捆绑式吊桩在起吊时隔水导管摆动较大，因此隔水导管就位存在很大的难度。由于隔水导管自重高达3吨，因此隔水导管接触桩位限定器时，桩位限定器很容易被隔水导管碰到而偏离桩位。从而导致虽然有桩位限定器，却很难起到作用。
利用吊桩平衡架和吊车联合吊桩可以很好的解决上述问题，吊桩平衡架由吊扣、吊扣钢缆、架梁、套扣钢缆和套扣构成，吊扣钢缆和套扣钢缆分别固定在架梁的两端，吊扣装在吊扣钢缆上，吊扣到架梁的吊扣钢缆长度相等，套扣装在套扣钢缆的另一端，两根套扣钢缆到架梁的两端的长度相等。
吊车配合平衡架在隔水导管就位时，平衡架的套扣套在隔水导管的吊耳上，隔水导管在重力作用下保持竖直向下，摆动较小，可以顺利地将隔水导管放入桩位限定器的限定范围内，用互成90度的两台经纬仪将隔水导管调直；根据隔水导管的直径大小，调节稳定螺丝，保证隔水导管就位准确。
五、打桩机就位与隔水导管的施打、连接
锤击式打桩机就位后，吊车配合打桩机将隔水导管就位，然后采用锤击式打桩机将隔水导管打入地下，实际施工中一根隔水导管长度往往不够，此时就需要隔水导管接长，这时就要求前一根隔水管顶端距离地面一米处时停锤，然后吊装、就位后一根钢管，预制好的隔水导管下端设置了坡口和对口环，隔水导管连接时，将探出隔水导管底部的一半对口环插入到前一根隔水导管顶部，并将坡口焊满，待焊接完毕，达到冷却时间后再进行施打，施工期间要严格控制隔水导管的垂直度。
六、送达标高、施工完毕
对于某一设计井口的隔水导管施工，当最后一根隔水导管打至离地面0.5±0.2米时停锤，加送桩器，然后继续将隔水导管打送至标高后停锤；停锤后拔除送桩器，该井口的隔水导管施工完毕。
在人工岛具体实施上述各施工步骤时，对于一口井的隔水导管施工严格按照上述步骤次序实施，但考虑到实际功效的提高，当多个井口同时施工时，允许上述步骤单独、分步、交叉完成。
附图说明
图1，隔水导管吊耳设置示意图；
图1中，隔水导管1、吊耳2。
图2，隔水导管底端结构示意图；
图2中，隔水导管管壁3、隔水导管管壁底端端面5、对口环6、坡角7。
图3，隔水导管顶端结构示意图；
图3中，隔水导管管壁3、隔水导管管壁顶端端面4。
图4，桩位限定器俯视图；
图4中，架轨8、横支架9、底部稳定支架10、稳定孔11、稳定螺栓12。
图5，桩位限定器侧视图；
图5中，架轨8、竖支架13、底部稳定支架10。
图6，吊桩平衡架示意图；
图6中，吊扣14、吊扣钢缆15、架梁16、套扣钢缆17、套扣18。
图7，隔水导管连接示意图；
图7中，管壁上端面4、管壁下端面5、对口环6、坡角焊缝19。
图8，隔水导管施工示意图；
图8中，打桩机20、桩位限定器21、吊车22、钢板23、地面24、隔水导管1。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的工艺方法予以进一步的说明，已知某人工岛需实施隔水导管现场施工，以通常施工的Φ600mm×25mm×12000mm型隔水导管为例，井口槽长度30米，各井口间距为3.2米。由上可知，隔水导管直径D＝60cm，壁厚25mm，长12m。
第一步 钻井隔水导管预制
采用Q235B钢板，利用卷板机加工成直径为600mm的圆筒，一根12米长的隔水导管通常由5个圆筒焊接而成，采用型号为E4315的焊接材料和H08A焊丝，焊缝必须进行超声波检测，焊缝质量必须都要符合II级以上要求；在隔水导管距上端0.8米处对称设置一对吊耳，如图1所示，吊耳与隔水导管连接处必须满焊，吊耳采用型号为Φ100×5钢管和10mm厚钢板焊接而成；隔水导管顶端不设置坡角，在隔水导管底端除设置60度坡角，在隔水导管底端内壁焊接一个60mm长、2mm厚的钢板对口环，其中30mm的对口环焊接在隔水导管底端内壁，即一半对口环探出隔水导管底端，隔水导管顶端、底端结构如图3、图2所示；预制完成后的钻井隔水导管符合GB150-1998，GB50205-2001，SY/T4094-95标准要求；
第二步 钻井隔水导管预制
隔水导管施工前，进行全场沿线地下障碍物探察，进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍，桩机施工区域垫上钢板，根据设计提供的控制点，用测量仪器确定钻井隔水导管桩位，并做出标示；
第三步 在桩位上铺设桩位限定器
沿井口槽排列的方向，铺设桩位限定器，铺设时，隔水导管桩位限定器的稳定孔中心与隔水导管桩位点对准；
桩位限定器呈双层轨道形状，由图4、图5可见，由稳定架和稳定孔构成，稳定架由架轨、横支架、竖支架和底部稳定支架构成，桩位限定器的长度根据井口槽的长度确定，架轨长度为10米，桩位限定器的宽度应比隔水导管的外径大40mm，桩位限定器的高度，即竖支架长度取30cm，桩位限定器的稳定孔的间距根据相邻井口导管的距离确定为3.2米，稳定孔呈方形，稳定孔四周角钢支架的长度为620mm，在稳定孔四周的每个角钢支架的中心点设有一个定位稳定螺栓，以调节、固定隔水导管的准确位置，隔水导管外边缘在稳定孔中距离稳定孔四周的角钢10mm；
第四步 隔水导管吊装就位
利用吊桩平衡架和吊车联合吊桩，平衡架的套扣套在隔水导管的吊耳上，隔水导管在重力作用下保持竖直向下，摆动较小，将隔水导管放入桩位限定器的稳定孔内，用互成90度的两台经纬仪将隔水导管调直；根据隔水导管的直径D＝60mm，调节稳定螺丝，保证隔水导管就位准确。
上述吊桩平衡架由吊扣、吊扣钢缆、架梁、套扣钢缆和套扣构成，吊扣钢缆和套扣钢缆分别固定在架梁的两端，吊扣装在吊扣钢缆上，吊扣到架梁的吊扣钢缆长度相等，套扣装在套扣钢缆的另一端，两根套扣钢缆到架梁的两端的长度相等，如图6所示。
第五步 打桩机就位与隔水导管的施打、连接
打桩机就位，吊车将隔水导管就位，采用打桩机将隔水导管打入地下；施工中隔水导管长度不够，需要接长时，要求前一根隔水管顶端距离地面一米处时停锤，然后吊装、就位后一根钢管，将预制好的带有坡口和对口环的后一根隔水导管底端露出的一半对口环30mm，插入到前一根隔水导管顶部内，并将坡口焊满，待焊接完毕，达到冷却时间，检验合格后再进行施打，直到设计要求的标高处，施工期间要严格控制隔水导管的铅直，见图7。
第六步 送达标高、施工完毕
对于任意一口设计井口的隔水导管施工，当最后一根隔水导管打至离地面0.5米时停锤，隔水导管底端加送桩器，然后继续将隔水导管打送至标高后停锤，拔除送桩器，该井口的隔水导管施工完毕。如图8所示，隔水导管施工示意图。
采用本发明的施工工艺方法，可明显缩短人工岛钻井隔水导管的施工工期，提高施工质量，且施工中安全、便捷。