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黑龍江底38米“穿越” 連通中俄石油夢想

   2012-09-10 中華石化網(wǎng)新京報(bào)

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黑龍江底38米“穿越” 連通中俄石油夢想

  千米中俄石油管道,穿越黑龍江后蜿蜒向南,從大興安嶺原始森林腳底悄然通過。

這是一條面臨重重自然環(huán)境考驗(yàn)的管道:黑龍江底下,遍布鋒利的卵石和碎石,在管道身上劃出一道道口子;原始森林林區(qū)440公里,遇火易燃,必須構(gòu)筑一道嚴(yán)密的“防火墻”;原始森林地下還是凍土區(qū),要保證管道不被融化的凍土弄彎……

管道內(nèi),原油含硫量高,腐蝕性強(qiáng)。還有蠟的成分,長年累月,蠟會(huì)結(jié)成厚厚一層,堵塞管道。需要專門的“清道夫”刮蠟。還需要在線X光檢查,探測管道內(nèi)外壁的腐蝕、外創(chuàng)、焊縫中存在的金屬損失、裂紋。

每天4萬噸石油流過,不容許有一絲一毫閃失。

820毫米口徑的鋼管,每天4.3萬噸原油流過,日夜不息。

從俄羅斯的加林達(dá),到中國的漠河縣興安鎮(zhèn),1150米的黑龍江底管道,連接了中俄兩國,這里也是俄羅斯石油進(jìn)入中國的“咽喉”。

這個(gè)被譽(yù)為中俄原油管道工程的控制性工程,它的重要性不只體現(xiàn)在地理位置上,更在于它建設(shè)上的難度。

黑龍江底極為復(fù)雜和破碎的巖石地質(zhì),就像鋒利的牙齒,時(shí)刻威脅著管道的安全。俄羅斯早就認(rèn)為穿越黑龍江是“世界性難題”、不可逾越的高難度穿越工程。負(fù)責(zé)該段穿越的施工單位是中國石油管道局穿越公司,他們最終還是決定采用定向穿越方式,挑戰(zhàn)這個(gè)難題。

日益逼近的工期面前,能否交出一份完美的答卷?

開鉆

定向穿越精準(zhǔn)對接

中俄兩國專家對黑龍江穿越有兩種方案的討論。

俄方認(rèn)為只能采用盾構(gòu)的方式。盾構(gòu)是一種機(jī)器推進(jìn)的方式,龐大的圓形身體上長著一個(gè)錐形的頭。錐形的頭也就是它的盾牌,上有許多刀片,在飛速旋轉(zhuǎn)中切碎土石。圓形身體將它不斷往前推。

“用盾構(gòu)的方式穿越,大約需要18個(gè)月時(shí)間,時(shí)間成本大,施工成本也大。”中國石油中俄合作項(xiàng)目部總經(jīng)理蔣奇說,更重要的是要保證中俄原油管道的按期投產(chǎn)。

所以,中方堅(jiān)持選擇工期更短的定向穿越技術(shù)。

定向穿越需三個(gè)工序,首先鉆出一條導(dǎo)向孔,孔徑只有32厘米。隨后進(jìn)行擴(kuò)孔,石油鋼管管徑有82厘米,但地下管道管徑應(yīng)達(dá)到它的1.3-1.5倍左右。為此需要四級擴(kuò)孔,每一次會(huì)讓通道越來越大,第一級擴(kuò)孔到73厘米,第二級擴(kuò)孔到1米,第三級擴(kuò)孔到127厘米,第四級擴(kuò)孔到147厘米。

最后一道工序是回拖,將事先焊接好的管線從出土點(diǎn)入洞,經(jīng)過擴(kuò)好的孔洞,從入土點(diǎn)出來,完成穿越工程。

穿越

  鉆頭“套管”避碎石

2009年8月29日,定向鉆開鉆。

在長1150米的江底,遍布卵石和各種類型的碎石地層。

鋼管要在距河底38米的地方穿越而過,經(jīng)過的地層有9-16米深的卵石層,17-20米深的碎石層,其余為石英砂巖和含泥碎石。

破碎地層使鉆頭在導(dǎo)向孔穿越過程中,鉆頭方向不好控制,不能按設(shè)計(jì)好的軌跡運(yùn)行。在俄國專家眼中,如此復(fù)雜的地質(zhì),定向穿越容易發(fā)生“卡鉆”事故——擴(kuò)孔器被破碎巖屑堆積卡住,不再轉(zhuǎn)動(dòng),穿越失效。

中國石油管道局穿越公司總經(jīng)理趙紹春介紹,為通過卵石層和碎石層,穿越公司采用了“套管技術(shù)”,該技術(shù)就是在卵石層中插入一根管徑為1.6米的套管,石油管道從套管中進(jìn)出,以此隔離與卵石層的接觸。

但在穿越中又出現(xiàn)了新問題,黑龍江地下存在著大段碎石區(qū),在鉆頭切削巖體的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生大塊鉆屑,但是泥漿帶出的鉆屑都比預(yù)想的要小很多。

趙紹春說,當(dāng)時(shí)他們感到很奇怪。“如果大的鉆屑帶不出來,將會(huì)影響鉆進(jìn)速度和質(zhì)量。”

通過認(rèn)真分析,斷定泥漿的配方有問題。最終問題歸結(jié)到了泥漿的黏度上。

經(jīng)過連續(xù)幾天的調(diào)試,泥漿配方達(dá)到了施工地段的地質(zhì)要求,帶出來的鉆屑直徑能達(dá)到10厘米左右,最大的石塊約有半斤重。

方向

  “導(dǎo)盲犬”江上指方向

在江底穿行的鉆機(jī),猶如行走的盲人,還需要一只導(dǎo)盲犬。

項(xiàng)目采用兩臺鉆機(jī)雙向?qū)Υ瑢?dǎo)向定位的要求非常苛刻。稍有偏差就會(huì)導(dǎo)致兩岸的導(dǎo)向孔難以成功對接。

穿越公司使用了世界上最先進(jìn)的P2導(dǎo)向系統(tǒng),這是鉆機(jī)所需要的“導(dǎo)盲犬”。

穿越的鉆頭上有一個(gè)磁波發(fā)射儀器,地面上的人工磁靶發(fā)出的磁場,能讓地面上的人精確知道鉆頭在江底下的位置,以進(jìn)行控制。

這對地面磁場提出了更高的要求,在開鉆時(shí),布置諸多磁場線圈。以往布置磁場不是很復(fù)雜,但對我國最冷的地方漠河來說,布置磁場線圈真是難上加難。冬天的黑龍江江水封凍,在零下幾十?dāng)z氏度的冰面上,立桿還得砸冰。

2009年10月20日,導(dǎo)向孔只剩下最后10多米尚未完工,但這是最關(guān)鍵的10多米。

意外發(fā)生了。

天氣越來越冷,黑龍江江面上浮冰越來越多,體積越來越大,滿江的冰塊,猶如千軍萬馬一樣向下游奔跑。

兩名磁靶作業(yè)工人登上了江面上的小木船。一名工人站在船上手舉磁靶,像高高地舉著一面旗幟,引導(dǎo)著江底下鉆機(jī)前進(jìn)。另一名工人監(jiān)視著江面上的浮冰,不停地采取避讓措施,成功完成穿越。

保護(hù)

  管道穿防腐“外套”

2010年3月24日,最后一道工序,主管道試回拖。

工人沖掉回拖上來的管道上的泥漿后,眼前的景象把大家驚呆了,防腐補(bǔ)口被嚴(yán)重劃傷。

這意味著回拖失敗。蔣奇說,如果管道的防腐層被破壞,長期裸露在泥水中的管道將被加速腐蝕。因此在穿越時(shí)要一次性保證管道完好無損地穿越黑龍江。

穿越項(xiàng)目部認(rèn)真分析防腐層被劃傷的原因,分析認(rèn)為,應(yīng)是在從1.6米的套管進(jìn)入1.1米的巖石洞的過程中,防腐層遭到破壞。

建設(shè)者決定采用光固化套保護(hù)技術(shù),即在原管道防腐層上包裹了一層高強(qiáng)度酯膜,通過紫外線的照射后,使其堅(jiān)硬無比,利器也很難將其劃傷,從而起到保護(hù)管道腐蝕層的作用。

光固化套保護(hù)技術(shù)成為保護(hù)防腐層的“秘方”,蔣奇回憶,工藝結(jié)束后,他拿著一把瑞士軍刀,使勁地在防腐層上劃,不見痕跡,大伙兒才放下心來。

2010年4月28日12時(shí)18分,管道經(jīng)過22個(gè)小時(shí)的穿行,順利地從黑龍江北岸的俄羅斯領(lǐng)土上破土而出。

經(jīng)過業(yè)主和俄羅斯有關(guān)部門的檢測,管道使用壽命將超過50年。

此外,在主管道相距25米的地方,有一個(gè)平行鋪設(shè)的“雙胞胎”管道,建設(shè)時(shí)考慮到江底下的管道搶修很不方便,為此專門開設(shè)了備用管道。“萬一主管道出問題了,另開閥門,備用管道就能頂上。”蔣奇說。

 
 
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