CN110924864A - 海上输水管道定向钻牵引施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种海上输水管道定向钻牵引施工方法,其包括如下步骤:S1,准备施工船、辅助船、定向钻钻机、PE管材和配重件。S1‑1.1,根据海底电缆位置进行放样,确定施工船和辅助船的位置,对施工船和辅助船进行抛锚定位。S1‑1.2,在施工船上安装定向钻钻机,按照设计轨迹进行钻进并形成导向孔道;对导向孔道进行扩孔,形成截面大于PE管材的施工孔道。S1‑2.1,对PE管材进行焊接并拖运至辅助船上备用。S2,将钻杆延伸至辅助船上并在钻杆端部安装管材;启动钻杆回拖,直至管材的两端均位于施工孔道外部。S3,对位于海水中的PE管材安装配重件。本发明利用定向钻钻机在海底形成施工孔道,将管材引入到施工孔道内部,达到了管道穿越海底电缆的效果。
Description
技术领域
本发明涉及海上管道施工的技术领域,尤其是涉及一种海上输水管道定向钻牵引施工方法。
背景技术
中国的地貌多样,存在构造地貌、河流地貌和海岸地貌。部分中国居民居住在海上的岛屿中,并且在同一片海域会存在多个有居民居住的岛屿。这些岛屿被分为主岛和附属岛,通常,主岛的面积是最大的,内部设施也最为完善。
为了能够提高附属岛的居民居住质量,通常会将岸上的物资先运往主岛,再通过船只等工具运输到附属岛上。居住在海上岛屿的居民,在生活中最为稀缺的当属淡水资源。而利用船只运输淡水的总量较少,且搬运相对困难。而淡水又是人民生活中不可或缺的资源,需要通过每日的运输才能够满足人们生活需求,这将导致运输船运输其他物资的效率低下。
需要提供一种能够能够在两个岛屿之间建立海底管道连接的施工方案,从而便于将其中一个岛屿上的水输送到另一个岛屿,降低了运输船的运作负荷,也能够使得岛屿上的居民能够随时使用水。而岛屿上的电缆施工是完善的,也就意味着海底预埋有多处电缆,所以需要提供一种能够穿越海底电缆并且建立两个岛屿之间管道连接的施工方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上输水管道定向钻牵引施工方法,达到了建立两个岛屿之间管道连接的效果。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:
一种海上输水管道定向钻牵引施工方法,包括如下步骤:
S1,施工准备;
准备施工船、辅助船、定向钻钻机、PE管材和配重件;
S1-1.1,设备安装;
根据海底电缆位置对海面进行放样,确定施工船和辅助船的位置,对施工船和辅助船进行抛锚定位;
S1-1.2,成孔;
在施工船上安装定向钻钻机,按照设计轨迹进行钻进,在海底形成导向孔道;对导向孔道进行扩孔,形成截面大于PE管材的施工孔道;
S1-2.1,管材准备;
对PE管材进行焊接并拖运至辅助船上备用;
S2,回拖管材;
扩孔完成后,将钻杆延伸至辅助船上,并将管材安装于钻杆端部,钻杆带动管材进入到施工孔道内,直至管材的两端均位于施工孔道外部;
S3,水下安装配重;
对位于海水中的PE管材安装配重件。
通过采用上述技术方案,由于主岛和附属岛之间的供电系统是在前期就施工完成的,也就是说海底存在诸多电缆;利用定向钻钻机钻取一条穿越海底电缆的导向孔道,然后对导向孔道进行扩孔,使得管材能够通过导向孔道进而实现管材穿越海底电缆,使得主岛和附属岛之间的管道连接得以建立。
本发明进一步设置为:S1-1.1和S1-2.1同步进行施工。
通过采用上述技术方案,提高施工效率、加快施工进度。
本发明进一步设置为:在S1-1.1的设备安装中,确定施工船和辅助船的位置之前,先根据海底电缆所在位置以及海底电缆两侧海底土质,在海底电缆两侧确定禁止抛锚区,并将施工船和辅助船的位置设计于禁止抛锚区的外部。
通过采用上述技术方案,设置禁止抛锚区能够对海底电缆进行更好的保护,避免施工船和辅助船抛锚过程中对海底电缆的损伤。同时,也能够扩大导向孔道的弧度,从而避免管材施工过程中对海底电缆的伤害。
本发明进一步设置为:在S1-1.1的设备安装中,对施工船和辅助船进行抛锚固定后,在抛锚点的位置安装浮球和夜间闪灯,定期记录抛锚点的位置并将该位置和设计位置进行对比复核。
通过采用上述技术方案,由于海水的流速及海上天气的多变性,上述设置能够实时掌握锚的位置,当锚发生偏位时,能够更好地对其进行调整,从而避免锚的偏位对施工的影响,也能够避免锚的偏移对海底电缆的伤害。
本发明进一步设置为:在S1-1.2的成孔中,定向钻钻机钻进之前,先在定向钻钻机的钻杆外部套接套筒;套筒一端固定于定向钻钻机上,另一端插入到海底。
通过采用上述技术方案,套管能够对定向钻钻机的钻杆进行定位,从而降低钻杆在海水的冲击下发生偏位的概率,使得钻杆能够更好地沿着设计路径运动。
本发明进一步设置为:在S1-1.2的成孔中,扩孔时利用扩孔器采用多级扩孔的方式进行,每相邻两级的扩孔器的直径差值不超过400mm。
通过采用上述技术方案,多级扩孔使得扩孔过程中地层坍塌应力逐步增强,能够避免由于一次性成孔所造成的施工孔道不稳定的问题,并且可以降低孔道皱襞坍塌的概率,有利于保证稳定的施工进度。
本发明进一步设置为:在S1-1.2的成孔中,扩孔时对导向孔道内壁进行泥浆护壁。
通过采用上述技术方案,对孔道进行保护,进一步降低孔道坍塌的概率。
本发明进一步设置为:在S1的施工准备中,配重件包括C30砼配重块和C30砼压重块,C30砼配重块以一对作为一组,每组C30砼配重块之间间隔布置;C30砼压重块以一个作为单元沿着PE管材安装。
通过采用上述技术方案,C30砼配重块和C30砼压重块配合使用,能够更好地限定管材的位置,从而延长管材在海水中的使用寿命。
本发明进一步设置为:在S1的施工准备中,所述管材选用PE管材。
通过采用上述技术方案,根据实际计算得到采用PE管材时,利用定向钻钻机进行牵引所需要的回拖力比采用钢管小很多。并且,PE管为柔性材料,其转弯曲率半径较钢管小,且施工难度较钢管小,可有效的减少定向钻钻机牵引管的施工工期。
综上所述,本发明的有益技术效果为:
1.利用定向钻钻机在海底电缆下方钻进形成导向孔道,通过扩孔形成施工孔道,最后利用定向钻钻机的回拖将管材引入到施工孔道内部,实现了管道穿越海底电缆的效果,从而建立了两个岛屿之间的管道连接;
2.利用多级扩孔,保证了扩孔过程中孔道周壁的稳定性,配合泥浆护壁,更好地对施工孔道的内壁进行保护。
附图说明
图1是本发明的锚和加固锚的抛锚点位示意图。
图2是本发明中钻杆和PE管材连接后的整体结构示意图。
图3是本发明中PE管材回拖至施工孔道内部后的整体结构示意图。
图中,1、施工船;2、辅助船;21、坡道;3、定向钻钻机;31、套筒;32、钻杆;4、PE管材;5、C30砼配重块;6、C30砼压重块;7、锚;71、加固锚;8、施工孔道;9、海底电缆。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本工程属于舟山群岛的海上施工。本实施例涉及定海马目至岱山本岛的输水管道工程,其工况如下:定海马目附近海底埋藏有古沟谷,埋深超过10m,上部约10m沉积物呈现河道充填层理,连续性好,岩性为淤泥质土。并且,定海马目—岱山本岛跨海段输水管道需要穿越2条舟山马目—岱山施家岙海底电缆。
故此,以下实施例涉及到穿越海底电缆的海上输水管道定向钻牵引施工方法。
结合图1和图2,为本发明公开的一种海上输水管道定向钻牵引施工方法,包括如下步骤:
S1,施工准备;
准备施工船1、辅助船2、定向钻钻机3、PE管材4、C30砼配重块5(见图3)和C30砼压重块6(见图3)。其中,C30砼配重块5的为重量424kg,C30砼压重块6的重量2168kg。
S1-1.1,设备安装;
由电缆所属单位配合测量出海底电缆9的具体位置和具体埋深,根据海底电缆9位置以及海底土层勘测结果,对海面进行放样,将海底电缆9两侧100m范围内设置为禁止抛锚7区。确定施工船1和辅助船2的位置。移动施工船1和辅助船2至设计位置,施工船1的船头朝向海底电缆9。
利用专用抛锚7船进行抛锚7。施工船1和辅助船2采用4锚7定位法均匀布置锚7进行施工,并在每相邻的两个锚7之间增设一个加固锚71,即施工船1和辅助船2的船身四周均布置有8个锚7,且锚7的重量均为5t。现场施工时,锚7的数量根据环境变化可进行相应的增加。
在抛锚7之前,每个抛锚7点的位置均在GPS监控系统中画出,抛锚7时严格按GPS监控系统中画出的抛锚7位置点进行抛锚7定位,并且在每个现场实际抛锚7点处安装浮球和夜间闪灯。施工过程中实时监控每个抛锚7点的位置,并每天进行检查复核。
S1-1.2,成孔;
在施工船1的船头位置安装定向钻钻机3,在定向钻钻机3的钻杆32外部套接套筒31,套筒31选用直径为325mm的无缝钢管,且套筒31的长度为定向钻钻机3至钻杆32在海底的入土点的距离。套筒31的设置能够限定钻杆32进入海水中的角度,防止钻杆32进入海水过程中发生弯曲。
按照定向钻导向设计轨迹操作定向钻钻机3进行水平钻进,采用有线控向仪控制钻头的方向,严格按设计要求形成导向孔道。开钻时采用轻压慢转进入海底涂面后,水平段采用轻压快转以保持钻具的导向性和稳定性。进尺后根据地层变化和钻时深度,适时调整钻进参数。导向孔道完成后,对钻杆32的入、出土口标高和方位进行复核,确保按设计曲线成孔。如位置偏差大于50cm,则抽回钻杆32重新施工。
复核无误后,在海底出土口的钻杆32端部安装扩孔器进行扩孔。扩孔分别采用φ1000mm、φ1200mm、φ1400mm的扩孔器进行3级扩孔。利用直径为φ1000mm的扩孔器进行第一级扩孔时,减慢扩孔速度并减小泵压,以排出导向孔道内多余渣土,对导向孔道内壁做进一步稳固。扩孔时,根据海底地层实际情况配置泥浆,用于输送泥浆的管道安装在钻杆32的端部,在钻杆32钻进过程中,管道中喷射泥浆对扩孔的内壁进行泥浆护壁。且扩孔完成后形成施工孔道8,施工孔道8的直径为管材4外径的1.2-1.5倍。
S1-2.1,管材4准备;
对PE管材4进行焊接并拖运至辅助船2上备用。
S2,回拖管材4;
扩孔完成后,钻杆32的端部仍移动到海底出土口的位置,并将扩孔器拆除。在辅助船2上安装坡道21,坡道21自辅助船2的船边朝向管道在海底的出土点延伸设置。
通过潜水员将定向钻的钻杆32缓慢延伸至辅助船2上,且钻杆32沿着坡道21放置。依次在钻杆32的端部安装回扩头、分动器、接头、PE管材4,接头将PE管材4的端部封闭避免海水进入到PE管材4内部。
启动定向钻钻机3,对钻杆32施加回拖的拉力,使得钻杆32带动PE管材4进入到海水中,并将PE管材4引导进入到施工孔道8内。拉动PE管材4的过程中,始终在施工孔道8内注入泥浆进行护壁,用于输送泥浆的管道可以安装在接头上。泥浆充实PE管材4的外壁和施工孔道8的内壁,同时可以润滑施工孔道8的孔壁,便于PE管材4的运动。当PE管材4从钻杆32的入土口伸出后,PE管材4在海底入土角度和出土角度均为8°。拆除PE管材4上的接头,并将PE管材4的两端接口和对应的管道连接。
S3,水下安装配重;
参见图3,潜水员对位于海水中的PE管材4安装C30砼配重块5和C30砼压重块6。C30砼配重块5沿着PE管材4上每隔1.2m布置一对,且两个C30砼配重块5之间连接钢索或者其他连接件进行连接,连接件施压于PE管材4上方。C30砼压重块6沿着PE管材4上每隔4.5m布置一个,且相邻的两个C30砼压重块6之间存在3个C30砼配重块5。C30砼压重块6一侧呈内凹的弧面设置,弧面和PE管材4表面贴合。
在前述施工步骤中,S1-1.1和S1-2.1同步进行施工。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1,施工准备;
准备施工船(1)、辅助船(2)、定向钻钻机(3)、管材和配重件;
S1-1.1,设备安装;
根据海底电缆(9)位置对海面进行放样,确定施工船(1)和辅助船(2)的位置,对施工船(1)和辅助船(2)进行抛锚(7)定位;
S1-1.2,成孔;
在施工船(1)上安装定向钻钻机(3),按照设计轨迹进行钻进,在海底形成导向孔道;对导向孔道进行扩孔,形成截面大于管材的施工孔道(8);
S1-2.1,管材准备;
对管材进行焊接并拖运至辅助船(2)上备用;
S2,回拖管材;
扩孔完成后,将钻杆(32)延伸至辅助船(2)上,并将管材安装于钻杆(32)端部,钻杆(32)带动管材进入到施工孔道(8)内,直至管材的两端均位于施工孔道(8)外部;
S3,水下安装配重;
对位于海水中的管材安装配重件。
2.根据权利要求1所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:S1-1.1和S1-2.1同步进行施工。
3.根据权利要求1或2所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:在S1-1.1的设备安装中,确定施工船(1)和辅助船(2)的位置之前,先根据海底电缆(9)所在位置以及海底电缆(9)两侧海底土质,在海底电缆(9)两侧确定禁止抛锚(7)区,并将施工船(1)和辅助船(2)的位置设计于禁止抛锚(7)区的外部。
4.根据权利要求1所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:在S1-1.1的设备安装中,对施工船(1)和辅助船(2)进行抛锚(7)固定后,在抛锚(7)点的位置安装浮球和夜间闪灯,定期记录抛锚(7)点的位置并将该位置和设计位置进行对比复核。
5.根据权利要求1所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:在S1-1.2的成孔中,定向钻钻机(3)钻进之前,先在定向钻钻机(3)的钻杆(32)外部套接套筒(31);套筒(31)一端固定于定向钻钻机(3)上,另一端插入到海底。
6.根据权利要求5所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:在S1-1.2的成孔中,扩孔时利用扩孔器采用多级扩孔的方式进行,每相邻两级的扩孔器的直径差值不超过400mm。
7.根据权利要求1或6所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:在S1-1.2的成孔中,扩孔时对导向孔道内壁进行泥浆护壁。
8.根据权利要求1所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:在S1的施工准备中,配重件包括C30砼配重块(5)和C30砼压重块(6),C30砼配重块(5)以一对作为一组,每组C30砼配重块(5)之间间隔布置;C30砼压重块(6)以一个作为单元沿着PE管材(4)安装。
9.根据权利要求1所述的海上输水管道定向钻牵引施工方法,其特征在于:在S1的施工准备中,所述管材选用PE管材(4)。
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