刘松杰 李山山

中国石油工程建设有限公司华北分公司

背景

兰州石化—中川机场航煤管道工程全长66.5 km，设置兰州石化首站1座，中川机场油库末站1座，截断阀室2座，设计年输量100×104 t。管道设计压力8 MPa，管径219.1 mm，直缝高频电阻焊钢管，材质L245 M。穿越长度1044.6 m，与河道夹角83°。主要穿越地层为泥质砂岩层。穿越处距离兰州水源地较近，必须保证穿越管道和周围环境安全。

工程设计

（1）穿越方式选择。选择经济合理、技术成熟的定向钻穿越方式，泥质沙层钻孔成型较好，适宜施工。

（2）管道壁厚。按照GB 50423―2007《油气输送管道穿越工程设计规范》水域穿越工程等级与设计洪水划分，该穿越工程等级为河流大型穿越工程，设计洪水频率为1%（百年一遇）。经应力计算分析穿越管道采用D219.1 mm×8.8 mm的L245 M直缝高频电阻焊钢管即可满足设计要求，考虑到穿越黄河的重要性，适当增加管道壁厚至10 mm，从根本上保证管道安全。

（3）穿越曲线。定向钻曲率半径为1500 D即328.65 m，入土角为14°，出土角为10°。结合穿越位置的地层连续情况，适当增加管道埋深，冲刷线下管顶最小埋深18.6 m，充分保障管道安全，且常规水上活动不会对管道产生扰动。

施工工艺

（1）不良地层的处理。穿越入土点处存在对定向钻不利的卵石层，采用夯套管隔离方法实现穿越。即将钢套管沿定向钻钻进角度夯进，将卵石层隔离，并用绞龙将套管内的卵石置换出来，管道回拖完成后注入泥浆。这种方式将卵石层与管道隔离开，避免管道回拖时其防腐层受到磨损埋下安全隐患，影响管道使用寿命。

（2）管道预制。按照焊接工艺规程进行管道焊接，所有焊口进行“射线+超声波”双百检测，合格后采用定向钻专用热收缩套防腐补口。补口合格后外加玻璃钢进行防护，防止回拖过程中热收缩套脱落。最后进行清管、测径和试压，合格后管道预制完成。将管道布置在聚乙烯滚轮架上，减少管道回拖时的摩擦力以保护防腐层。

（3）扩孔和回拖。一般要求扩孔孔径为1.5 D，最小扩孔直径为328.5 mm。采用“钻杆+350 mm铣齿扩孔器+钻杆”扩孔，完成后洗孔一次，保证成孔质量，确保一次回拖成功。

回拖钻具组合为“扩孔器+万向节+U环+管道”，回拖过程中控制泥浆泵泵压，保持孔壁稳定；同时安排专人对管道防腐层进行电火花检漏，发现漏点及时修补。

启示

（1）河流大型穿越工程设计，应结合管理部门的要求，穿越位置的地形地貌、地质情况、冲刷深度等因素，确定合理的穿越方式并适当增加管道壁厚，加大管道埋深，从本质上保证管道安全。

（2）采取合适的施工工艺和针对性保护措施，将各种制约因素对管道的影响降到最低，确保管道预制焊接质量和防腐补口质量，保证管道防腐层的完整性，保证管道运行安全和使用寿命。

作者简介：刘松杰，毕业于中国石油大学（华东）油气储运工程专业。从事长输管道的设计和施工管理工作，参与多条长输管道工程的建设工作。联系方式：15076801959，285878872@qq.com。