彭礼星
国家管网集团华南公司广东输油一部东海岛站
摘要：与传统近距离穿越相比，中科一体化配套成品油管道长距离定向钻穿越通明海域施工存在钻杆失稳、强度不够等难题，后期对管道本体维护维修、更换管道等难度更大。因此，在长距离定向钻穿越海域的管道，充分考虑管道防腐措施、壁厚选型、线路截断自动阀室设置、项目工程回拖管道、过程质量控制方面显得尤为重要，在项目实施的前要充分论证方案的可行性；施工时充分协调各方力量，确保穿越工程按照论证的方案顺利实施；施工完成后能够按照既定的计划进行管理，保证长距离海域定向钻成品油管道的本质安全。
关键词：长距离；海域定向钻；钻杆失稳；强度；防腐；回拖；可行性
长距离海域定向钻涉及的钻杆失稳和强度不足是最为突出的问题。涉及导向施工，特别注意钻杆稳定性控制、钻孔轨迹的测量控制、泥浆流变性控制，可在出入土点两侧采用双钻机同步对接施工，减少单向定向钻钻杆强度，根据不同性质的砂层，采取不同规格的复合钻杆，随着钻杆的进程，进行局部变径，能较好解决钻杆失稳和强度不够的同时，也大大提高了钻杆进程效率。
项目开工前，要充分论证施工方案，确保工程安全科学运行。精心组织，协调建设、设计、监理、施工、测量等各关键职能方对长距离海域定向钻工程涉及到的导向孔施工、管道预制、泥浆配比等重点、难点集中研讨，充分将自身的优势和专家的意见凝聚一起，拿出了切实可靠可行可实施的施工技术方案。面对超高难度的穿越工程，建设、设计、监理、施工、测量各方均要履行好职责，抓好现场管理，强调精心组织和协调的重要性，在作业流程上，控制减少中间环节，以任务分解运行表为基础，理清责任与任务。责任到人，作业过程上，人、机、物协调配合，严格安全质量监督检查。同时，还要从防腐、壁厚、设置线路截断阀室、管道本体管理、回拖管道等几个指标进行过程质量控制。
一、采取先进的防腐技术
PTC技术不仅可以用于港口码头、海洋石油平台、跨海大桥、滨海电厂、海上风电设施等众多海洋钢结构的腐蚀防护和修复保护，也可用于长输成品油管道、阀门等设施的腐蚀防护，具有极其广泛的应用前景。
管道穿越海域等恶劣腐蚀环境，面临着严重的腐蚀威胁。为确保管道的长效防腐，项目建设采用改进的新型复层矿脂包覆防腐蚀技术（Petrolatum Tape and Covering system）（简称PTC），将原有的4层PTC体系“矿脂防蚀膏+矿脂防蚀带+缓冲层+外保护套”优化为3层“矿脂防蚀膏+矿脂防蚀带 +外保护套”体系，可有效解决恶劣腐蚀环境下管道焊口、补口等薄弱环节的防腐难题。PTC的核心组成矿脂防腐蚀膏和矿脂防腐蚀带，含有针对恶劣腐蚀环境的高效缓蚀成分和铁锈转化剂，能有效阻止土壤、海水中腐蚀性介质对管道的侵蚀。与常规管道防腐技术相比，改进的PTC可带水施工、表面处理要求低、适用于异形复杂结构，防腐更有效、操作更方便、施工更快捷。绿色环保、无毒无污染，为打造百年绿色智能管道打下坚实的基础。
根据海洋环境腐蚀规律，本项目通过通明海峡避开大气区、飞溅区、潮差区、全浸区，采取定向钻方式穿越海泥区。管道回拖穿越前要先在管道防腐层外侧再包覆环氧玻璃钢。阴极保护对管线采用恒电位仪强制电流为主、牺牲阳极为辅的阴极保护方法。管道回拖后，采用临时阳极地床对两侧穿越段管道进行馈电试验，使用电流环进行管中电流测试，对通明海峡长输管道进行阴保效果评估、防腐层质量效果评估。
二、增加管道壁厚
通明海峡成品油管道穿越工程，根据设计管道压力、强度选取管道壁厚：
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其中：钢管壁厚，P设计内压力取值9.5，钢管最低屈服极限（MPa）取值415,焊缝系数取值1.0，得出。考虑海底穿越管道裕量3.0mm，本项目选取14.9mm壁厚的钢管。由于其他开挖直埋线路管道壁厚选取10.3mm，与该定向钻选取的壁厚14.9mm相差较大，故通过中间壁厚11.9mm的管道进行过度连接。
三、设置线路截断阀室
在管道穿越海域两侧设置线路截断阀室，通过站场的压力监控系统、泄露报警系统进行24小时全天候严密监控，结合外管道巡查巡护工作，一旦发现压力下降、泄露等异常情况，能够第一时间关闭海域两侧侧线路截断阀门，减少泄漏量，为进一步采取应急措施赢得抢险的时间。该该海域定向钻两侧设置的2座阀室均为自动阀室，能够实现远程监控阀室进出口压力、视频监控现场环境，实行公司、输油部、输油站三级远程控制，也可以现场人工手动操作关闭自动阀室的截断阀门。确保了海域定向钻两侧自动阀室的多层级、多方位的监控与操作。根据管道线路的长度，可以结合在阀室设置恒电位仪阴保站，提高阀室土地利用率，有效提升阴保效果。
四、强化管道本体维修管理
通过巡护观察，内检测等手段进行评估管道的完整性，及时处理管道腐蚀减薄、焊口错边咬边、焊缝缺陷、管道变形等管道本体的缺陷问题。
施工阶段，在管道回拖前，严格把关管道的焊口焊接及探伤检测，实行焊缝“双百检测”，焊接过程中实行监理人员现场旁站，监理无损检测工程师为保证无损检测结果的准确性，对每道X 射线底片进行复审，如果有误判、漏判，及时进行纠正。同时通过管线的清管、试压的合格性来确保管道本体的完整性。
五、回拖管道
管道回拖前除了3PE防腐和玻璃钢防护外，清管、试压也是一项重要的工作。清管可以通过注入无腐蚀性的清水，通过发送泡沫球的形式，清洗管道内壁，把杂质排出，反复同样的动作，直至排出的水是干净无杂质的，视为清管干净；该段穿越管道强度试验压力应为设计压力9.5MPa的1.5倍，即14.25MPa，持续稳压大于4小时，可以降至设计压力9.5MPa进行稳压24小时以上，进行严密性测试。确保强度试压、严密性试压均合格后方可对管道进行回拖。管道回拖前应当考虑各种阻力因素，争取一次性回拖成功。提前计算回拖力度，
摩擦系数取值0.3，钢管含防腐层外径D取值0.5114m，钢管外径取值0.508m，泥浆的重度取值11.5KN/m3,管道单位长度配重，粘滞系数取值0.18，钢管重度取值78.5 KN/m3。根据回拖力的三倍做好钻机的型工作。
长达4071米的整体预制管段由370根钢管焊接而成，整体重量达到700多吨，全程综合采用推管机，滚轮架，发送管沟的方式进行管道发送，重达700多吨的管段实际拖拽力仅为50多吨，这正好验证了回拖力的计算。
采用推管机、滚轮架，发送管沟的方式，除了减轻拖拽力，也在玻璃钢保护的基础上最大程度保护地保护了防腐层的完好性。所以要确保发送推管机、滚轮架完好及发送沟的质量，土质管墩上必须有膨润土并湿水以润滑，且土墩要足够宽以防管道倾覆。要确保导向孔钻进、扩孔、清孔质量，不能冒进只顾进度。足够重视导向孔钻进、扩孔、清孔质量及泥浆配比，是定向钻穿越成功及保证质量的关键，项目实施前要多次进行泥浆配比试验，得出最适合针对本工程复杂地质的泥浆配比，确保泥浆发挥最佳性能。协调好最后一次扩孔与回拖管道的时间跨度尽量小，保证扩孔的完整性，避免坍塌等其他阻力。
六、强化日常管理
保证每天各级管理人员的巡查、巡护，通过观察水面是否存在漂浮油花情况、闻现场是否存在油气味、走访海域管理部门、加强联动制定专项应预案。在就近的输油站仓库，储备足量的围油栏、冲锋舟、吸油毡、打桩机等应急抢险物资。一旦发生油品泄露事故，能立即启动事故应急预案，以最快的速度控制海域水面的油品，将事故影响降至最低程度。
七、其他注意事项
由于穿越海峡，涉及的管道距离长、管径较大，泥浆又是水平穿越的血液，我们要充分考虑膨润土泥浆对环境造成的影响。优先选取可自然降解的泥浆配料，其次选取废浆全封闭处理系统，对定向钻施工中产生的废弃泥浆进行收集分解、固话处理，确保零污染、零排放。
本工程项目首次将木薯生物提取物作为添加剂主材确保绿色环保，无公害；采用深度废水处理系统，处理后的水质达到了三类水排放标准。
结束语
海域定向钻工程管理，首先从设计、施工阶段抓起，保证工程质量指标不能仅仅靠后期日常管理；在设计、施工期间，抓好监理的管理工作尤其重要，充分考虑海域定向钻的各种安全因素，从安全、环境保护、应急处置等方面进行维护、管理，确保长输管道的高效、安全运行。
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作者简介：彭礼星（1991-10），男，汉族，籍贯：广东茂名市，当前职务：副站长（主持工作），当前职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：管道管理