冰上运输设备方式在落江井封井作业中的应用

摘要：文章根据施工实例，对位于吉林松花江扶余段水域中的三口油井进行封井作业，关于所用设备的就位方式进行了介绍，为类似的江河湖泊中油井封井作业提供了借鉴，为冰冻地域冰上设备运输和栈桥设备运输的选择提供了对比依据。

关键词：钢栈桥结构平台；封井作业；落江井；冰层承重；冰上走车 文献标识码：A

中图分类号：TP2 文章编号：1009-2374（2017）01-0162-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.078

1 概述

吉林油田有X28-8、X28-9、T73三口落江井，位于松原市宁江区新城乡农林村小溪浪河屯西南1公里处，扶余采油厂采油三队南部。

图1 三口落江井的具体位置 图2 三口落江井坐标

停井时间：X28-8井，1987年5月停井；X28-9井，1986年8月停井；T73井，1989年3月停井。落江时间：1988年松花江涨水，河道北移，X28-8和X28-9先落入江中；1990年T73落入江中。

1.1 落江井治理的必要性

扶余采油厂的3口落江井所处水域处在第二松花江。第二松花江是松花江南源，发源于长白山天池，在松原市前郭县平风乡杨家堡子屯东北与嫩江汇合以下称之为松花江。这三口井落入江中长达20多年。由于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、套管腐蚀和套外返油事故，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。

1.2 落江井治理需要的设备

落江井治理是将油层彻底水泥封堵，需要利用修井机、泥浆泵、泥浆池、返浆槽、水罐、固井车、灰罐车和泵车等设备，其中关键设备如修井机、泥浆泵和泥浆池必须在井口附近。

1.3 落江井治理难点

油井井口在松花江江水里，2010年實测水深为4.5m，水流为1.4m/s。在这种状况下，如何将修井机等关键设备就位在井口，成为了整个落江井治理项目的重点和难点。

2 封井作业主要设备就位方案分析与确定

2.1 水文分析及治理总路线的确定

2.1.1 落江井水域气候资料。本区属于北温带大陆性季风气候区，四季气候变化明显。据前郭县气象站统计，多年平均气温4.8℃，最高气温36.9℃，最低气温-36.1℃，平均年降水量462mm，平均风速3.32m/s，平均日照2824h。最大冻土层深度1.76m。

2.1.2 落江井水域水文资料。扶余县水文站历年各月最大流量分析，得出本区的洪水分期：3月26日～6月30日为汛前期；7月1日～9月30日为大汛期；10月1日～10月31日为汛后期；11月1日～3月25日为枯水期。

2.1.3 确定封井作业总路线。结合当地气候和水文等情况，考虑夏季防汛要求，同时为了节省费用，确定封井作业总路线为：枯水期在井口上方搭建临时作业小平台（用来布置封井作业用的关键设备：修井机、泥浆泵、泥浆池和返浆槽设备）；等江面冰层冻到足够承载修井机设备重量的条件下，进行修井机、泥浆泵和泥浆池等设备的就位和运输工作；然后进行封井作业；在汛前期，将钢栈桥平台进行拆除。该路线的难点就在于：冰层何时达到最厚，最厚冰层覆盖范围及持续时间，冰层厚度能否承载修井机的行走。

2.2 封井作业井口主要设备布置方式

2.2.1 封井作业井口主要设备明细：60吨修井机一台（自重31吨，为布置在小平台上面的最重设备）；400型泵车1台；30方罐2台；22方清水池1台；其他设备（变压器、锅炉房等）。

2.2.2 临时作业小平台设备布置。修井机及主要设备布置在小平台上面，转盘坐落在井口承载梁上，修井机承载支腿也布置在相应承载梁上，转盘口和井口对中，误差不超过50mm；泥浆池、沉砂池以及泥浆泵等布置在小平台一侧。如图3：

2.3 冰情及承重能力分析

2.3.1 冰面行车承载力计算。

冰承载的计算公式：

P=9.8B/N×H2KS×10-5

式中：P为冰层的承载力（吨）；B为载荷系数（B=100）；H为冰层最小厚度；K为温度影响系数[K=（100-e）/100，e取过去三天气温平均值，e只限于负值]；N为强度和考虑冰裂缝系数（无裂缝N取值1.75；有裂缝N取值2.00）；S为含盐影响系数（淡水为100）。

通过计算，取无裂缝状态，在连续三天温差不超过5℃的情况下，环境温度在-15℃以下时，冰承载能力与冰厚度的关系如图4所示：

2.3.2 松原松花江往年冰情调查

松原松花江往年冰情调查如表2所示：

结论：从往年冰凌和计算结果来看：考虑松花江上游排污以及杂物较多等问题，确定冰层行走路线厚度至少达到0.77m以上，满足安全单车（单车重31.2吨）行车需求。

2.4 封井作业设备就位方案确定

通过研究近两年该流域冰情状况，江北岸部分水面不能封冻以及利用现有路线的前提下，确定三口井的分别就位方案。同时为减少集中载荷对冰层的破坏，在既定路线的冰面上铺设厚木板，对木板间进行固定和洒水施工，冻实后使得木板和冰面的接触为无缝接触，有效减少因木板的震动造成的冰面载荷集中。并在修井设备冰上行车前，进行既定冰上路线的冰层承载能力实车试验。

X28-8封井设备就位方案：修井机等设备从江南岸冰面行走上车。

T73封井设备就位方案：因该井距离北岸近，该处有排污热水流过，存在不能封冻的区域，所以选择搭设一段栈桥的方案，修井机等设备直接从栈桥上通过到临时作业平台。

X28-9封井设备就位方案：该井距离T73井距离较为短，同时这两口井间流域不存在排污热水流过，决定修井机等设备，利用T73栈桥上平台，然后制作斜坡，从T73行走冰面行走到X28-9平台上面就位。

以下就X28-8封井作业设备就位过程进行分析讨论。

3 主要封井设备就位实施

3.1 封井设备重量核实

对每一个上平台设备进行实体过泵，确定重量。安排专职人员进行记录和跟踪。重点关注最重设备重量，修井机实测重量31.2吨。同时准备一辆旧卡车，装沙石料达到修井机同重量，以备冰面承载试车用。

3.2 冰情监测和冰面路线核查

封江后，安排专人进行冰层厚度的监测，寻找冰层冻结最佳路线；当冰冻厚度达到0.5m以上时，冰面没有因江水涨落而升降时，对选定路线进行维护。若遇到下雪，应及时对路线上面覆盖的雪进行清扫；若有超过10mm裂缝时，适时进行填水养护，取水地在路线下游方向8m外。

在选定路线上游和下游交错选取位置作为冰厚监测点，做好统计，监测冰层厚度变化趋势和时间，关注未来一周天气预报，提前一周提供路线试车和上车时间。

3.3 木板铺设

在冰层厚度达到0.77m的厚度要求时，进行行车路线的检查。为减少冰面存在的微小暗裂缝和局部冰层夹层的有害影响，在行车路线上铺设木板，并用铁丝进行固定，同时洒水进行冻结木板。

3.4 斜坡制作和安装

当行车路线上下游监测到冰层最小厚度达到0.77m的要求时，并且冰面不再产生上下波动的情况下，进行坡道的安装和固定，坡道一端焊接在平台承载梁上，另一端通过垫板与冰面平整接触，满足井口平台上最重设备上下平台的承载能力。

3.5 冰面试车

在冰层厚满足厚度要求和木板铺设完毕后，使用总重为31.2吨的卡车进行试车，检查行走路线附近冰面的变化情况，对于路线两侧5m内的裂缝变化进行标示。检查人员佩戴救生衣和安全绳，司机也配备救生衣和安全绳，安全绳长度要在可救援范围内，现场配备必要的救援人员和设施。

3.6 设备就位

试车合格后，安排井口最重设备修井机上平台，司机和检查人员配备救生衣和安全绳，车辆要匀速缓慢行走，减少对冰层的冲击振动。通过检查，在行车过程中，冰层有响動，冰面有挠性波动，但没有出现断裂、塌陷、冒水和冰面倾斜等险情前兆，修井机安全抵达平台上面。

4 结语

通过冰道运输设备，修井机在临时建造的小平台上面成功就位，表明在第二松花江松原段实施这种运输方法的可行。在整个落江井治理项目中，X28-8井作为第一口治理的落江井，该项目的成功实施，尤其是这种运输设备的方式有着重要意义，为今后治理落江井或落湖井的治理提供了可贵的经验，降低了高危井治理项目整体费用，也为国内国际冰冻地域的江河湖泊冰面运输提供了可供参考的经验。

参考文献

[1] 张弛.第二松花江松原境内江段冰情特性分析[J].吉

林水利，2013，（5）.

[2] 郑荣，刘君臣.黑龙江冰道承载力测算[J].黑河科

技，1996，（4）.

[3] 朱万清.黑龙江黑河段封冻期冰厚预测及其对冰上运

输的影响[J].黑龙江水利科技，2005，33（5）.

作者简介：孙玉豹（1974-），男，河北人，供职于中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，研究方向：海上油田工程项目施工技术及油田生产油气水处理技术。

（责任编辑：秦逊玉）