定向钻穿越中管道外防腐层的保护策略分析

宋佳朋

（大庆油田第四采油厂基建管理中心，黑龙江 大庆 163000）

0 引言

定向钻穿越与其他技术相比，具有更强的穿越性能以及穿越的精度，因此在公路、铁路、大中型水域等难度较高的穿越施工中应用广泛，该该技术在油田管道的铺设中也有着广泛的应用空间。定向钻穿越技术虽然在穿越精度和穿越距离上有着巨大的优势，但也存在明显的技术缺陷。如在穿越目标的地质环境相对恶劣的工程中，在回脱施工环节管道管体的焊缝等凸起位置会容易受到更多的摩擦与刮碰遭到破坏。虽然在现阶段的穿越施工中，会针对穿越目标制定详细的勘探计划，对穿越中可能存在的障碍信息都逐一排查确认，但在穿越过程中，钻孔、扩孔等环节不可避免的会产生大量的岩屑和碎石，这些碎石最终会导致回拖缓解中的管线外防腐层受损[1]。

目前我国油田使用的外防腐层主要有挤压聚乙烯涂层技术、双层溶解环氧粉末涂层技术等两种，其中挤压聚乙烯涂层技术应用最广。在针对定向钻穿越位置的管线，会使用更高强度级别的聚乙烯涂层技术，并加设热收缩外层套进一步提高其抗外力强度。该模式也是国内应用最早的外防腐层保护技术。该技术成本较低，技术简单，自出现以来迅速应用于各大油田，但在不断的应用中该技术也暴露出许多弊端与不足，如在定向钻的回拖环节中，热收缩套以及高强度的聚乙烯涂层技术仍容易被碎石、岩屑等划伤，导致防腐效果变差。因此，加强管道外防腐层保护，对防止回拖过程中外防腐的保护具有更高的意义[2]。

1 保护层的结构及材料

定向钻穿越中可能对外防腐层造成的损坏均为来自外界应力和摩擦力的物理损坏，因此在穿越段管线外加上外保护层，是相对热门切有效的解决方案。目前保护层材料主要有环氧玻璃钢保护层、石夹克保护层、光固化套保护层等三种，不同类型的保护壳有着不同的性能特点，适用于不同的环境。

1.1 环氧玻璃钢保护层

环氧玻璃钢保护层才用多层结构设计，采用环氧树脂和玻璃布复合叠加制成。盖材料问世时间较早，受其极强的隔断以及防腐特点决定，材料在初期阶段主要用于大型储罐的内壁防腐工作中，盖材料不仅防腐效果良好，受其多层结构决定，也具被极强的抗压、抗磨能力，同时受其多层结构决定，可以根据实际的使用需求调整最终的安装层数，在管线外防腐保护层中有良好的表现，可有效降低岩屑、砂石在回拖阶段对管线外防腐层的伤害[3]。

但环氧玻璃钢保护层的施工相对复杂，施工工序繁多，为了强化保护层与管线外防腐层之间的附着力，在施工前还需要对外防腐层进行以打磨为主的预处理工作，导致外防腐层在施工阶段则出现一定损伤。环氧树脂材料的干燥期十分漫长，因此也决定其施工周期较长，需要48h以上的施工时间，极大的影响了定向钻穿越的施工效率。因此该技术一般采用预订的方式应用，也决定了该技术的施工容错率极低。

1.2 石夹克保护层

石夹克保护层技术最早是加拿大研发的一种防腐外层的保护技术，我国与2000年初引入。该技术在公路、江河等穿越工程的管线外防腐层保护中效果良好。石夹克保护层技术在穿越位置的管线外防腐层外安装一层混凝土保护层，从而有效的降低在施工过程中外防腐层受到损伤的可能性。

石夹克保护层以侧缠绕法为基础工艺，在管线外防腐层外安装镀锌的金属网，并使用混凝土浇筑，随后包裹开孔聚乙烯带。轻质镀锌技术网可以有效提高混凝土的综合去昂度，开孔聚义带则很好的克服了传统混凝土容易散落的问题，并为混凝土的养护提供良好的环境。在施工现场进行焊缝补口外防腐层保护处理时，可采用两种方法:一种方法是采用石夹克补口工作包（宽279.4mm、厚4.8～6.4mm的用金属网增强的聚乙烯缠绕带），直接包覆到焊缝补口的热收缩套上;另一种方法是混凝土补口保护，即在施工现场使用增强网、隔板在焊缝补口段模注混凝土砂浆。

在石夹克技术的早期阶段，该技术被北美、澳洲等几家防腐公司垄断，该时期受技术限制仅仅可以在小管径管道中应用，加拿大的百邵公司研发出移动式石夹克生产线后，极大的提升了高技术的应用空间和应用价值，其最大的应用管线外径也增大到1219mm，但该技术在我国应用较少。

1.3 光固化套保护层

光固化套保护层是在管线的外防腐涂层外，涂覆一层具有光聚合以及光交联反应的固化环氧材料。在涂覆后，置于强化下，盖材料会在光照的影响下迅速固化，迅速形成一层具有较高强度以及耐磨性能保护外层，该保护层具有足够的抗应力强度，可以有效的保护管线外防腐层不会在回拖作用中受到岩屑和砂石的损害。

光固化保护层采用多层设计，不同层段有着不同的功能，最底层为粘性表层的保护贴膜，在使用时先去除地层保护膜，让黏性表层与管线基础，并迅速胶合，紧密吸附。该黏性表情对于金属管线、环氧涂层等材料具有极高的粘接力，但与pe层粘结里则较低，因此pe层管线在使用该技术时需要对pe表面进行预处理，以求提高粘结效果。光固化材料在强光照射的固化过程中，会出现一定的收缩，配合中层的黏性层可以极高的与管线外防腐层进行贴合，确保在回拖过程中，保护层不容易脱落，实现有效的外防腐层防护。光固化保护套可以在现场进行施工，不需要进行预期施工，具有极强的现场施工容错率，但受其材料特性决定，应建设遮阳棚对其妥善的保管。