落江井弃井作业平台施工
2013-08-21刘子君
刘子君
(铁道战备舟桥处,山东齐河 251100)
0 引言
为了消除和防止落江井弃井对松花江流域产生坏境污染事故,须对吉林油田X28-8,X28-9,T73三口井进行封井作业。封井施工先利用水上浮吊在落江井旁搭设作业平台和钢护筒,再采用修井机在作业平台上封井作业。本文以T73井为例,阐述搭设水上作业平台在落江井治理中的应用。
1 工程概况
扶余油田地理位置位于吉林省松原市辖区内,紧邻第二松花江,是一个已开发四十多年的老油田,由于长期注水开发、频繁措施作业以及自然因素等影响,油水井报废和停产现象日趋增多。其中T73井是一口重点隐患井,该井落入江中时间长达20年左右,存在严重安全隐患。
该井口处水深2.5m,流速1.4m/s左右,井口距江岸距离80m,江底地形呈斜坡。地质自上而下依次为:壤土层:黄褐色,密实,厚度3m;细砂层:黄褐色,灰绿色,稍密,厚度8m;中砂层:黄褐色,稍密,厚度 2.6m ~7.2m。
2 落江井治理的重要性
1)该井由于以前没有采用永久的封井方式,随着时间的延长很可能出现封隔器失效、套管腐蚀和套外泛油事故,一旦原油外溢将对松花江水域造成严重污染,对沿江两省的生态环境造成严重破坏,后果不堪设想;
2)该井的套管头在江底裸露,在枯水期套管头极易被行船撞坏,造成污染事故;
3)由于目前地层的压力低于饱和压力,井底原油极易脱气溢出,如果封隔器失效,必将造成环境污染事故。因此,为了防止油气泄漏、污染环境,消除安全环保隐患,对该井必须采取治理措施。
3 落江井治理方案选定
如果采用筑岛的临时措施,所需工期长、填筑面积大,会造成江水的污染,且工程施工完毕后很难将填筑物从河道内清除,不符合环保要求。而采用水上浮吊搭设钢栈桥、作业平台的施工办法,既能保证施工进度,也避免了水质污染和河床破坏,且更为经济。先在T73落江井旁搭设作业平台(面积为8m×18m),并在井口处打设钢护筒(直径2.3m)。将修井机布置在作业平台上,达到永久封井的目的。
4 作业平台结构形式
作业平台采用φ720mm×10mm钢管桩作承力基础。为增强钢管桩基础的稳定性,相邻两根钢管桩间采用槽钢[30a作连接系。以2Ⅰ45b工字钢作下垫梁,垫梁间要焊接牢固,在下垫梁上布置Ⅰ45b@1m工字钢作纵向分配梁。平台平面系以Ⅰ16@0.3m工字钢作横向分配梁。最后直接在横向分配梁上满铺8 mm厚的花纹钢板作面板,作业平台布置图见图1。
图1 作业平台布置图
5 作业平台施工
作业平台施工采用水上浮吊配合振动锤打设钢管桩、浮吊架设平台上部结构的施工方法,通过运输船进行材料运输。
1)作业平台拼装施工流程,钢管桩接长→测量配合安装导向架→打设钢管桩→钢管桩平联、牛腿安装→桩顶纵、横梁、主梁架设→桥面钢板铺设→栏杆及照明设施安装。
2)钢管桩下沉采用20 t浮吊配合DZ90振动锤施工。整根钢管桩一次性打设到位。首先,浮吊进行抛锚定位,然后起吊钢管桩,在测量人员配合下,钢管桩精确定位。测量复核导向架垂直度和平面位置满足设计要求后,方可进行沉桩施工。在打设钢管桩的过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度,发现偏差要及时纠正。按此方法,逐步完成每根钢管桩的施工。钢管桩打设至设计位置后,立即采用连接系将相邻两根桩连接起来。
3)上部结构安装。上部结构在加工厂加工成型后,通过运输船运输至现场,利用20 t浮吊进行安装。
4)水上平台施工完成后,紧接着进行钢护筒的打入施工。首先在平台上对桩位进行测量放样,按设计要求安装导向框架。钢护筒在规定厂家加工,直接运至施工现场。在浮吊配合下,将钢护筒沿导向框架内徐徐下放到河床面,靠钢护筒自重下沉到一定深度,然后用浮吊起吊振动锤将钢护筒打设到设计标高。在下沉时用靠尺控制钢护筒的垂直度。在该过程中,要用测量仪器进行全程监控,以防钢护筒偏位、倾斜等,其值要符合规范要求(倾斜度不超过1%,中心位移不大于5 cm)。钢护筒埋设完成后,用钢构件将平台与钢护筒连接成整体,以增加平台和钢护筒的稳定性。
6 作业基础结构计算
1)设计荷载。根据通航孔段地质、水文及航道等级等条件,该平台设计时主要考虑的荷载有平台结构自重、施工活载、水流力、冰压力、波浪力及风荷载。该修井机型号为THS260XJ,走行时自重40 t,修井机工作状态前支腿受力90 t,后支腿受力15 t。
2)计算工况。工况1:修井机行走就位工况。主要荷载有作业平台自重、修井机自重、水流力、波浪力、冰压力及风荷载。工况2:修井机工作工况。主要荷载有作业平台自重、修井机自重、修井机工作时的冲击荷载、风荷载。
7 计算模型及结果
1)计算模型建立。根据本平台结构特点及实际工程地质情况,采用MIDAS/Civil建立三维有限元模型。模型中包括钢力柱、横向平联、主梁、纵向平联、上、下分配梁等构件。在采取MIDAS/Civil建立三维有限元模型过程中,以上构件单元类型均采用梁单元。桩底处按固结处理,计算模型见图2。
图2 作业平台计算模型
2)计算结果分析。通过整体模型计算分析,作业平台在各种最不利情况下能抵抗波浪力、水压力及流冰荷载,作业基础钢管桩、连接系及梁体均能满足钢结构设计规范要求。钻孔平台受力分析结果见表1。
表1 作业平台结构杆件受力检算
8 结语
1)采取搭设水上作业平台的辅助措施,保证了修井机作业的安全可靠,达到了永久封井的目的。
2)采用水上搭设平台的方法,加快了施工进度,节省了费用,且符合环保要求,为今后类似落江井的治理提供了参考。