摘要：由于沙漠地区人烟稀少，地形单一，在沙漠地区进行石油勘探开发钻前道路工程施工，如何保证工程以最低成本、最优路线施工，是钻前道路工程施工方案设计和工程管理必须要考虑的问题。本文采用了线段定比分点原理，对位于沙漠地区的顺北油田简易道路设计进行优化，针对多标段施工的衔接和管理，实行道路长度和道路关键节点双重控制，确保了整个工程工作量在预算范围内，以最低成本运行。
关键字：沙漠地区；道路优化；定比分点；钻前工程；顺北油田
一、前言
塔克拉玛干沙漠位于中国新疆的塔里木盆地中央，是中国最大的沙漠，也是世界第二大沙漠，同时亦是世界第一大流动沙漠。整个沙漠东西长约1000公里，南北宽约400公里，面积达33万平方公里，沙漠里人烟极其稀少，被称为“死亡之海”。在这样广袤的地区，进行石油勘探开发，面临的挑战是不可想象的【1】，而钻前工程【2】则是整个石油勘探开发工作的基础和前提，钻前工程包括钻前道路、井队生活区和井场三部分组成。其中钻前道路施工一般是工程量最大和最难管理控制的工序。
二、沙漠地区油田简易道路施工的设计优化
在塔克拉玛干沙漠里，人烟极其稀少，地势起伏变化不大，没有居民地、工厂、农田等基础设施，在这里进行钻前道路设计时，不必考虑路线穿越、绕行基础设施，只需要考虑路线的起始点位置及最短路线。道路的起点位置就是确定新建道路从哪里接路口，终点则是新部署井的井场，道路接路口是由钻前现场联合踏勘确定的，终点是由勘探开发设计部门提供的井位设计坐标确定的。
有了道路起始点就可以确定道路的路线和长度及道路工作量，这一步一般由钻前工程设计部门提供。实际工作中，沙漠地区新建道路长度一般都在几十公里，有多个标段构成，每个标段由不同的单位负责，设计部门考虑到钻前工程实际工作量不能超过预算工作量，防止因特殊原因出现预算工作量不够的情况，各标段的钻前工程设计道路长度之和都比实际修建道路要长，也就是各标段的工作量都有富余。这样就给工程运行管理带来了漏洞，各标段都想把自己的所有设计工作量都完成，因此有的单位就通过恶意弯曲线路来增加道路长度，导致工程超过设计工作量的预算，或者有的先行施工的标段直接把自己的设计工作量全部修完，这样后面的施工的中标单位就会因施工道路长度变短而吃亏。
考虑到以上原因，在实际工程管理中，先根据各标段设计道路长度对实际测量道路长度，进行加权平均，计算每个标段实际应该修建的道路长度，再采用线段定比分点的原理，根据道路街路口设计坐标和井位设计坐标，计算每个标段的路线加密点坐标和各标段对接点坐标。各标段不仅要把自己的实际长度施工完成，而且要保证施工的路线通过各加密点到达对接点位置，这样就实现了对道路长度和道路路线的双重控制，有效的避免了管理漏洞。
线段定比分点原理是基于向量实现的【3】，已知两点A(XA,YA)、B(XB,YB)， 则A、B两点组成向量，A为向量起点，B为向量终点，点P(XP,YP)为向量AB确定的直线上的一点，k为P分向量的比例，k值可正可负，负号表示相反的方向，则有计算公式：，则得点P的坐标计算公式为：，图1中红点待求点P。根据这一数学原理，我们就可以根据道路设计的两点坐标确定一个向量及道路长度，再根据各标段的中标道路长度计算出各段道路占总中标长度的比例系数，最后精确地计算出各标段的实际对接点位置坐标，同时还可以根据需要对道路路线进行加密，每隔一定距离计算若干关键点坐标，以实现对道路施工路线的控制。
图1线段定比分点示意图
三、道路施工各标段的衔接与线路控制实例分析
顺北油田【4】是中国石化西北油田分公司近年来在塔克拉玛干沙漠的一个重大勘探成果，其位于塔里木河以南约50公里的沙漠腹地。自2016年顺北油田发现以来，为加快勘探开发进度，探明油气储量，西北油田分公司先后部署了顺北53、顺北4等多口探井，其中顺北53、顺北4井钻前道路工程的实施，存在着如何有效控制路线和工程预算的问题。
根据井位部署位置和前期道路现场踏勘【5】情况，确定了钻前新建道路从顺北53井直线连接至顺北4井，实际全长46.3公里，钻前工程预算设计工作量48.4公里，整个工程分为4个标段实施，四个标段的中标工作量分别为：6.4km，10km，14km，18km，新建道路起止点坐标已知。我们采用了线段定比分点原理，计算出了各标段的衔接点位置，提供了线路关键点坐标，实现了对整个工程的有效控制。具体过程如下：
1.根据钻前踏勘确定的道路起止点坐标，确定整条道路的实际长度，并建立向量模型。
2.根据四个标段的中标工作量6.4km、10km、14km、18km，计算各段道路占总中标长度的比例系数分别为：0.13、0.21、0.29、0.37。
3.根据计算出来的比例系数，确定各标段在实际全长46.3公里道路中应施工的长度，分别为：6.1km、9.6 km、13.4 km、17.2 km，并根据线段定比分点坐标计算公式，计算出各标段的对接点位置的坐标和每隔500米关键节点坐标。
4.将优化细化道路方案交由各标段施工单位和现场监理组织施工，各标段不仅要施工完成给定长度的道路，而且必须通过给定的各关键节点，到达各标段对接点位置。
四、结论
顺北53至顺北4井钻前道路工程施工完成后，道路线路复测实际全长46.4公里，仅比优化细化工作量长100米，比预算设计工作量少2.1公里，节约成本约102万元，取得了良好的效果。该方法先后在顺北55、顺北隆1等井的钻前道路施工管理中得到了运用，累计计节约成本约560万元。
在沙漠地区的钻前道路工程施工中，将道路工程施工设计线路进行细化、优化，严格控制每个标段的道路长度，确定各标段工作量范围和各标段间对接点位置，实行道路长度和道路关键节点双重控制，确保了整个工程工作量在预算范围内，以最低成本运行。对沙漠地区钻前道路工程的施工管理，有一定的借鉴意义。
参考文献
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