[发明专利]一种在海洋石油工程施工过程中海底管道的登陆方法

权利要求书

1.一种在海洋石油工程施工过程中海底管道的登陆方法，其特征在于：采用定向钻由陆地向海中，穿越海底岩石层和覆盖层后，在钻孔中进行管道回拖，实现海底管道由海上到陆地的登陆；其施工流程为：安装调试定向钻设备→从陆地向海中钻导向孔→钻通岩石层→钻头从陆地入土点拔回→采用正推方式逐级扩孔→钻头从海底出土→抽回钻头→覆盖层采用正推方式扩孔→扩孔钻头连接上铺管船→卸钻头，连接管道→管道在铺管船预制，开始回拖→回拖完成后进行检测，覆盖层包括粘土层和淤泥层；

从陆地向海中钻导向孔，其导向孔精度采用磁靶定位结合GPS双重定位进行控制；

钻通岩石层→钻头从入土点拔回，采用的是岩石层与海底覆盖层分段施工，即将扩孔分两个阶段进行，一是岩石段扩孔，二是覆盖层扩孔；

正推逐级扩孔，采用的是大直径动力扩孔器正推扩孔。

2.根据权利要求1所述的海洋石油工程施工过程中海底管道的登陆方法，其特征在于：管道在铺管船预制，开始回拖到回拖完成的过程是由定向钻与海上铺管船一起配合拖拉管道完成的。

3.根据权利要求1所述的海洋石油工程施工过程中海底管道的登陆方法，其特征在于：采用定向钻由陆地向海中，穿越海底岩石层和覆盖层后，在钻孔中进行管道回拖，实现海底管道由海上到陆地的登陆；其施工流程为：安装调试定向钻设备→从陆地向海中钻导向孔→钻通岩石层→钻头从陆地入土点拔回→采用正推方式逐级扩孔→钻头从海底出土→抽回钻头→覆盖层采用正推方式扩孔→扩孔钻头连接上铺管船→卸钻头，连接管道→管道在铺管船预制，开始回拖→回拖完成后进行检测；

1）导向孔精度控制——磁靶定位结合GPS双重定位技术；

为了确保定向钻施工按照设计曲线进行，且精度满足技术要求；导向孔精度控制主要技术要求如下：

①精确测量放线；

②做好穿越中心线的磁方位角测量；

③布置地面信标系统，在地面布置人工磁场辅助进行测量；

④钻头定位辅助，采用GPS钻头跟踪测量仪辅助测量；

⑤保证控向仪器精度；

⑥精心施工，导向孔严格按设计曲线钻进；

⑦严格按照施工规范的要求施工，确保每根钻杆的操作符合设计所规定的曲率半径范围；

⑧连接无磁钻铤、造斜短节、钻头时，确保造斜短节的工具面与钻头射流钻进的中心线一致，使测量的工具面值更接近实际工具面值，有助于控向工程师控制钻进方向；

⑨控向系统采用高精度的数学模型；

⑩在导向孔钻进过程中，当发现导向孔发生偏移，进行二次纠偏时，采用水平方向上的“C型造斜”钻导向孔至出土点，尽量避免“S型造斜”；

2）泥浆配比技术；

为了避免钻屑携带不干净，钻杆被粘卡，使钻杆扭矩增大，推力或拉力增加，回拖时增大对海底管道防腐层破坏问题；确保穿越工程安全顺利进行；根据穿越地层地质条件，应在泥浆实验室试配并确定不同的泥浆配方，在施工过程中，应根据地质情况和钻进工艺，即在导向孔阶段、扩孔阶段和洗孔、回拖阶段，选择调整泥浆的配方和泥浆性能；

3）大直径动力扩孔器正推扩孔技术；

动力扩孔器工作原理是利用泥浆马达输出的动力带动切削盘高速旋转，从而达到切削岩石的目的，且提高了扩孔效率；由于动力扩孔器的高速平稳运转使得孔洞内壁非常光滑，有效的降低了回拖时管道防腐层的破损风险；海底管道外径为Φ610mm，扩孔直径大于海底管道外径的1.5倍，扩孔为逐级扩孔；

4）岩石层与海底覆盖层分段施工技术；

穿越工程土质层分为岩石层和覆盖层；由于岩石段扩孔时间长，为了防止出土侧覆盖层的塌孔或缩孔，将扩孔分两个阶段进行，一是岩石段扩孔，二是覆盖层扩孔；所以，按照岩石层和覆盖层进行分段施工流程如下：

①首先由陆地向海钻进入土侧岩石层；钻穿岩石层后，将钻头拔回，然后进行岩石段扩孔；岩石段扩孔采用正推扩孔工艺；钻具安装动力扩孔器进行施工；

②剩余出土侧覆盖层的导向孔钻进等待岩石段扩孔完成以后再进行；导向钻进完成、钻头在海底出土后，由海上磁靶定位系统和潜水员联合确认钻头位置后，将钻头从入土点抽回，更换为粘土段正推扩孔器，开始粘土段的正推扩孔；粘土段正推扩孔器推荐采用筒板式扩孔器；

5）定向钻与海上铺管船配合拖拉管道登陆技术；

海底管道回拖采取在铺管船预制、由陆地钻机牵引回拖的方式，管线预制与回拖交叉进行，即预制一段、回拖一段；时刻关注海底管道在回拖过程中定向钻机回拖力和铺管船张紧器张力数值，是否在设计要求内，且数值变化是否平稳，确保回拖作业连续，尽量减少管线在孔内完全静止的时间；回拖时钻具连接方式：钻机→钻杆→加重钻杆→回拖扩孔器→旋转接头→U形环→工作管线；

海底管道回拖完成后，为了防止回拖管线受到海底管道铺管船施工的影响，采用抱卡抱住回拖后的管体，同时采用钢丝绳将抱卡连接在钻机基础上，防止海底管道施工作业拖拉已安装就位的回拖管道；待海底管道铺设一段距离，钻机回拖力测试显示回拖管道不再受到海底管道施工的影响，即可拆除抱卡、钻机基础，进行陆地连接段的施工。