大型铜芯电缆整体穿越淮河入江水道施工技术

王健恺

中石化江苏油建工程有限公司，江苏扬州 225009

大型铜芯电缆整体穿越淮河入江水道施工技术

王健恺

中石化江苏油建工程有限公司，江苏扬州 225009

江苏油田大型电缆整体穿越淮河入江水道的施工项目，采取先进行电缆钢质套管的水平定向钻穿越，而后再将电缆穿进套管的方案，方案的难点是防止电缆拉断及防止电缆因摩擦而损坏，采用电缆外侧安装包箍式滚轮内支架等方式，终于克服了方案的难点。简要介绍了工程概况，较为详细地论述了包括初步施工方案的制订、可行性验证试验、方案优化结果等的总体穿越施工方案的确定，较为具体地阐述了包含电缆钢质套管的穿越施工、电缆穿进套管施工、防水密封施工等的施工过程控制，简明扼要介绍了施工安全和环保措施，最后指出，该工程已通过相关测试，工程质量符合设计图纸和规范标准要求，项目已顺利投产，目前已经正常稳定运行了三年多时间。

铜芯电缆；定向钻穿越；电缆套管；滚轮支架；淮河入江水道

2014年，江苏油田为了解决位于高集油区入江水道中，枯水期离岸900 m小岛上的油井开发所需的供电问题，启动了1 200 m电缆整体穿越淮河入江水道到达小岛的建设项目，该项目由中石化江苏油建施工。该条35 kV高压电缆的长度为 1 200 m，规格为 YJV32-26/35KV 3× 150，计算质量约28 t。电缆整体穿越淮河入江水道时，采取先进行电缆钢质套管的水平定向钻穿越，而后再将电缆穿进套管的穿越方案[1-2]。穿越电缆的钢质套管采用规格为准159 mm×6 mm的3PE外防腐无缝钢管。该工程施工的难点是当电缆穿越钢质套管时，防止牵引力大于电缆的抗拉强度而导致电缆拉断，和减小电缆与钢质套管内壁摩擦以防止电缆损坏。

1 总体穿越施工方案的确定

1.1 初步施工方案的制订

根据工程特点，计划分两步进行电缆的施工。

（1）第一步，采用水平定向钻穿越的方法进行电缆钢质套管的穿越。因为受施工场地的制约，考虑采用二接一的焊接、回拖方法进行钢质套管的穿越。即将穿越套管分成两段，每段钢管预穿钢丝绳（该钢丝绳在施工后期用做牵引电缆），待水平钻机完成钻、扩孔后，采用钢质套管二接一焊接、回拖的方法，将电缆钢质套管连同内部的钢丝绳回拖就位。

（2）第二步，将电缆穿进套管。计划穿电缆前按设计图纸在电缆外侧每1 m长装一个滑动式套管内支架，见图1，用于电缆牵引时减小摩擦阻力和防止电缆损坏。电缆牵引由预穿的钢丝绳牵引，钢丝绳前端连接电动绞磨，电动绞磨通过钢丝绳拉动电缆穿过电缆钢质套管。

图1 设计图提供的滑动支架

1.2 初步施工方案的可行性验证

通过对初步方案进行分析可以发现，电缆穿进套管方案中可能会出现牵引力大于电缆抗拉强度的情况，因此在初步方案实施前，必须通过电缆牵引模拟试验进行方案可行性验证[3]。验证试验过程简要介绍如下：

（1）验证试验方法。电缆入套管端，电缆盘放置在敷设架上，套管口至电缆敷设架间加设半圆状钢管导槽，用一台挖掘机加尼龙吊带模拟穿越套管的启动、停顿的节奏，吊起电缆盘至套管间的已敷设电缆，以便电缆的穿进。出管端牵引钢丝绳固定在电动绞磨盘上，绞磨与地面不固定，采用可滑动橇装形式，绞磨与地锚间安装数字显示测力计，通过测力计可以读出电缆穿越套管的牵引力。分析此试验过程可以得到以下数学关系：

牵引力=电缆盘的转动阻力+电缆盘至套管管口的电缆摩阻力+电缆在套管内的摩阻力+电缆在上坡段的重力反向力+钢丝绳的摩阻力。

从模拟试验中可以测出电缆盘的初始阻力、电缆盘至套管管口的摩阻力。根据上述试验数据，可计算出电缆在套管内行进时的摩阻系数，从而可以根据穿越角度，计算出电缆盘至套管管口的摩阻力。电缆在上坡段的重力反向力可以根据穿越角度计算得出。由于未计电缆在下坡段的正向力，所以也未考虑钢丝绳的摩阻力。具体测试及计算数据较繁，在这里就不作介绍。验证试验结果如下：

（2）第一次模拟试验。试验时电缆线外侧采用每隔1 m装一组如图1所示的滑动式套管内支架的方式。试验结果显示摩阻系数较大，滑动内支架可见明显的磨损，试验结果表明牵引力大于电缆的抗拉强度，此方案不可行。

1.3 施工方案的优化

（1）第二次模拟试验。通过分析，确定需要大幅度减小套管内支架与套管内壁的摩阻。因此第二次模拟试验时，在原方案基础上，对滑动内支架采取了涂抹黄油的润滑措施。模拟试验结果表明，摩阻系数有所减小，但效果不明显，此方案也不可行。

（2）第三次模拟试验。为了实现电缆穿越套管的目的，又考虑了两种方案，第一种是采用电缆辅助绳穿进法，即通过在电缆上捆绑辅助绳，而后通过牵引辅助绳实施电缆穿越，此过程电缆本身不受牵引拉力。第二种是取消滑动内支架，改用每间隔1.5 m长安装自行研制的钢质滚轮内支架的方法，降低电缆在套管内穿越阻力，见图2。经过比较，第一种方案不可行，决定采用第二种方案进行第三次模拟试验。

第三次模拟试验采用电缆外侧装包箍式滚轮内支架的方式，试验结果表明摩阻系数大幅下降，效果明显，牵引力小于电缆的抗拉强度。此优化方案可行，确定使用此方案进行施工。

图2 自行研制的滚轮内支架

2 施工过程控制

2.1 电缆钢质套管的穿越施工

套管内壁清理采用自制钢制圆盘工具，钢制圆盘在套管内壁往复摩擦清理内壁毛刺、锈蚀物等。套管组对焊接时，选用外对口器，减少错边量。焊接工艺采用氩电联焊，尽可能减少钢质套管内焊缝出现的焊瘤。地面预制管段按要求进行无损检测。套管预制段按规范要求进行试压。套管焊缝防腐补口采用环氧沥青2底2面+热收缩套补口。考虑到套管预制完成后，钢丝绳穿入套管困难，在实施单管组焊时预穿了钢丝绳。预制完成后的电缆钢质套管采用水平定向钻穿越安装就位，在穿越过程中平稳钻进，防止造成拐点或较大偏离，并注意认真记录井斜和方位，以便对计算模型进行修正校核。

2.2 电缆穿进套管施工

电缆穿进套管入管端和穿出出管端的布置与模拟试验时相同。

（1）在电缆穿进套管入管端施工时，须注意控制以下方面：电缆拖头采用电缆专用网套拖头+万向节[4]，见图3，由于万向节可转动，便于牵引过程中电缆释放扭力，防止电缆打扭；套管口与导槽连接处安装喇叭口，保证电缆进入管口时顺滑，保护电缆与滚轮支架；由于电缆盘体积庞大，穿进作业中电缆盘转动时惯性极大，电缆敷设架必须提前加装可靠的刹车装置，防止因电缆盘惯性转动造成电缆乱盘现象。

图3 电缆专用网套拖头

（2）在电缆穿出套管出管端施工时，须注意控制以下方面：出管端牵引钢丝绳固定在绞磨盘上，绞磨与地面不固定，采用可滑动接触，绞磨与后端地锚间安装数字显示测力计，读出电缆穿套过程中的牵引拉力数值，人工实时监控，防止超过电缆的抗拉强度；电缆牵引时保持缓慢、平稳。

（3）在电缆穿进套管作业时，两端需配备对讲机，以便随时保持联系，同时应设专人监控指挥穿进。

2.3 防水密封施工

在电缆穿进套管施工完成后，套管端口与电缆的封堵在借鉴以往施工经验的基础上，采用了防水帽+聚氨酯发泡+防火胶泥组合式的新型封堵工艺，增加了电缆与套管间防水密封的可靠性。

3 施工安全和环保措施

施工现场位于重要水体管理区内，安全环保要求高。穿越施工过程严格遵守国家安全环保法律法规，遵守安全施工的制度规定，建立项目安全和环保责任制，施工现场明确总指挥，配备专职安全员负责监督管理。施工现场设明显的警戒线、警示牌，严禁非施工人员进入。

4 结束语

在江苏油田高集油区，高二联至高一联淮河入江水道穿越电缆更新工程项目的实施过程中，通过采取钢质滚轮支架支撑电缆的方式等，大大降低了电缆穿进套管的摩阻力，从而顺利地完成了长1 200 m，质量28 t铜芯电缆整体穿越淮河入江水道的施工任务。另外，由于采用两步法进行施工（先采用水平定向钻穿越的方法进行电缆钢质套管的穿越，而后将电缆穿进套管），使得将来的电缆维修或更换比较容易。

在实际施工中，由于按照方案精心地组织施工，因此电缆顺利、安全、保质地穿越到位。项目已通过相关测试，工程质量符合设计图纸和规范标准要求，项目顺利投产至今已经正常稳定运行了三年多时间。

[1]丁自强，戚柏林.110kV电缆穿越380m河流施工方法[J].华东电力，2012（4）：604-607.

[2]李月东，聂义忠.定向钻穿越技术用于高压电缆穿越黄河[J].石油工程建设，2002，28（6）：24-25.

[3]丁红梅.10kV电缆通道穿越沈马公路工程施工计算分析[J].企业技术开发，2014（34）：40-41.

[4]廖喜，程科，李亚平.万向电缆穿越技术开发及应用[J].科技风，2012（3）：115.

Construction technologyofcopper core cable across Huaihe-Changjiang Waterway

WANG Jiankai
Sinopec Jiangsu Oilfield Construction Engineering Co.，Ltd.，Yangzhou 225009，China

In the construction project of large scale electric cable across Huaihe-Changjiang Waterway in Jiangsu Oilfield，the adopted scheme is that the steel casing underwater crossing by horizontal directional drilling，then pulling the cable through the casing.In the scheme，preventing the cable broken during pulling and cable damage due to friction are the difficult construction points.Therefore，the hoop type internal supports with rollers are installed along the cable，which overcomes the construction difficulty.This paper introduces the primary construction scheme，reliability verified test and optimized scheme，then describes the construction course control with respect to steel casing crossing，pulling the cable through the casing and waterproofing，also the construction safety and environmental protection measures.This project has passed related examination，and its engineering quality has met the requirements of design drawings and codes.This project has operated smoothly for more than 3 years.

copper core cable；directional drilling crossing；electric cable casing；support with rollers；Huaihe-Changjiang Waterway

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.03.016

王健恺（1963-），男，江苏泰州人，高级经济师，1990年毕业于中国石油大学（华东）开发系钻井工程专业，长期从事钻井、油建工程技术、安全和经济管理工作。

2017-03-15

Email：wangjk.jsyt@sinopec.com