威猛为迪拜朱美拉棕榈岛开发区铺设服务管网

2008-06-24 14:35:19

朱美拉(Jumeirah)棕榈岛开发区是阿联酋迪拜海岸的一处壮观的小岛,由中东的主要房地产开发商棕榈岛集团公司开发。在该地区规划有三个待开发的棕榈岛,分别是:朱美拉(Jumeirah)、杰拜阿里(Jebel Ali)和迪拉(Deira),朱美拉是其中最小的一个。该5公里见方的棕榈岛开发区位于朱美拉海岸,计划建成海枣的形状,包括三个部分:一个树干、一个由17片叶子组成的王冠和一个由三部分组成、可作为防浪堤的月牙形小岛,建成后可容纳20多家5星级饭店。

朱美拉棕榈岛是一个疗养和旅游度假胜地,并且已经是迪拜的一块地标。开发区建成后将包括325星级海滩饭店,三种类型的别墅(署名别墅、花园别墅和乡村别墅)20栋可容纳2650套公寓、餐馆、自助餐厅的海边建筑,以及各类休闲设施。第一期开发的4000套住宅,计划于2006年完成,接下来的期望于20072009年内完成。

2005年的开发过程中,要求其中的一个承包商Al Naboodah工程服务公司(LLC)在两片叶子和月牙形岛之间铺设普通的服务管线,包括自来水管道、天然气管道、污水管道、电信电缆和动力电缆。在讨论了所提供的选择方案后,承包商决定,除了电力供应外,所有其它的服务管线均采用水平定向钻进(HDD)的方法进行施工。

根据Al Naboodah公司的设计与施工方案,业主相信水平定向钻进是一种快速、经济的解决方案,也是一种环境友好的施工方案,因为它可以减少对小岛周围海上野生动植物的干扰,这是使用传统开挖和回填施工方法不可能做到的。电力供应的穿越施工由Al Naboodah公司使用微型隧道施工法铺设直径为2.4 m的混凝土管道来完成。

在这种特殊的钻进工作条件下,Al Naboodah公司请来了Joeri de Koning先生,一位来自荷兰的钻进工程咨询专家,视察所要求的水平定向钻进工程。在要求的钻孔轨迹所处的地层条件变化较大,这部分是由于该岛是人工岛的原因。从地表到11米深处的地层一般为细的淤泥质砂层(疏浚后的回填土),从11米到30米的地层为软弱的石灰质砂岩,偶尔夹有石膏晶体。这是通过在岛上和海底上钻孔轨迹经过处的周边进行钻探勘察所获得的地质资料。

 

钻孔设计

整个水平定向钻进工程包括钻进12个单独的钻孔,其中6个钻孔从棕榈岛的“叶片D”钻进到月牙形岛,另外6个钻孔则从“叶片M”钻进到月牙形岛。在叶片D的钻进工程中,每个钻孔的长度为760 m,而在叶片M的钻进工程中,每个钻孔的长度为840 m。在整个工程中,钻孔的总长度大约为9600 m。在所有的钻孔内,铺设的管道直径为500 mmSDR 11,PE 100),管壁厚度为45.4 mmHDPE管作为最终服务管线的套管,直径有125 mm250 mm355 mm三种。叶片D和叶片M处铺设的服务管线直径相同。

在钻孔布置和数量获得同意后,公司决定使用一台威猛公司制造的NAVIGATOR系列D300x500型水平定向钻机,该钻机是通过威猛公司在该区域的独家授权代理商,即迪拜的FZCO公司购买的。威猛公司不仅提供钻机,而且还向Al Naboodah公司的钻进人员提供全方位的培训和技术服务,因为这家承包商是第一次使用如此大型的钻机。

 

施工设备

威猛公司的NAVIGATOR D300x500钻机是一种功率强大的钻机,最大回拖力为136吨,在转速88 r/min时的最大扭矩为67791 Nm。钻机重量42 t,运输状态的宽度仅为2540 mm,高度为3400 mm,由卡特彼勒的C-15发动机驱动。该钻机在砂岩中的最大扩孔直径可达1620 mm。钻机配用的钻杆长度9.4 m,可使用随机的吊车吊装到钻杆架内。

为了与Navigator钻机配套,Al Naboodah公司在施工现场还配备了一套威猛公司的拖车式R300钻进液循环系统及发电机和容积为9460 L的水罐;一台固定式R300钻进液循环系统,一套带发电机的拖车式R300钻进液循环系统,以及一台威猛公司的SA300泵送装置。

施工时,钻机一侧(在叶片一端)始终配备有带SA300泵送装置的拖车,另二台拖车仅在导向孔钻进时布置在叶片一端。一旦导向孔钻进完成后,第二台拖车就移到管道一端。使用拖车是因为不需要吊车而可以进行快速和方便的施工。第三台循环装置永久地布置在钻进作业的月牙形岛(管道)一侧,以便在扩孔时使用。在不同钻孔位置重新布置时,威猛公司D300x500钻机的自行式设计被证明是一大优点。

 

导向孔钻机

每个钻孔以相同的方式进行施工。最初,使用泥浆马达和直径250 mm的铣齿三牙轮钻头进行导向孔钻进,同时用Paratrack系统进行导向。

由于钻孔作业从每个叶片开始,开始时在海底铺设150 mm的小口径管道。一旦铺设到位,使用陀螺仪对管道进行测量定位,以便确定它的精确位置。获得这个位置后,将Paratrack线圈布置在管道的内部。随后,Paratrack线圈将作为第一组6个导向孔的导向系统。一旦套管铺设完成后,又用陀螺仪对套管进行测量和精确定位。然后,将Paratrack线圈布置在套管内,以便完成这一组从叶片到月牙形岛的其余5个导向孔的扩孔作业。该装置用于叶片DM的两组钻孔施工。当不再需要Paratrack线圈时,小直径的海底管道将用来作为每组钻孔中其余5个钻孔的钻进液回流管道。

由于施工场地的限制,要求每个钻孔以较大的角度钻进和钻出,并且要通过不同的地层,这就增加了工程的挑战性。

 

扩孔施工

对从叶片DM开始钻进的两组导向孔均采用标准的扩孔过程。一旦完成导向孔钻进,首先,使用直径为508 mm的开孔器进行扩孔,随后再用直径为760 mm的扩孔器扩孔。然后,使用直径为660 mm的筒式扩孔器进行检查性扩孔,以确保钻孔完全畅通、干净。最后,再使用直径为660 mm的筒式扩孔器和150 吨的旋转接头将管道回拖入位。

钻进液的使用

由于钻孔的长度和直径相对较长、较大,钻进液的使用极其重要。然而,由于使用了威猛公司的钻进设备,钻进液的使用得到了很好的处理。平均来讲,每个先导孔需要的钻进液流量大约为1000 L/min,压力为58 bar。在扩孔过程中,要求的钻进液流量大约为1400 L/min,压力为28 bar

所使用的膨润土钻进液和所有的添加剂均由Baroid国际钻进产品公司提供。工程所使用的产品包括AquagelPac-R聚合物和Soda-Ash(轻质苏打灰)

 

施工效率

工程从20053月开始,由于对现场钻进人员进行了培训,12个钻孔的施工效率极高。平均只需要6天的时间就可完成一眼导向孔钻进,用12天的时间完成扩孔和管道回拖作业。

关于对该工程的整体评价,Joeri de Koning先生介绍到:这是一个复杂的工程,钻进和钻出地层的角度较大,还有软弱的不稳定人工堆积地层和深处的砂岩地层。因为从海边一侧对任何施工选择均没有足够的场地,因此要求采用大角度钻进。另外,超过85%的穿越钻进在海底进行也十分不利,因为这意味着要保持回流也十分困难,而且还会有钻进液从软弱的人工回填地层喷出的风险。钻进液从海底喷出将迫使钻进作业停止。最终,尽管出现了一些机械问题,这些问题也是在这种地层条件和钻孔长度下不可避免的,承包商和业主均对管道铺设工程十分满意。

    阿联酋的一位具有21年丰富经验,现为Al Naboodah公司NDPC项目经理的John Wheeler先生评论:这是一项基于技术合同的杰出团队合作项目。

1朱美拉棕榈岛工程(20065月)。

 

2在棕榈岛工程施工的威猛公司Navigator D300x500钻机,远处可见迪拜的地平线。

 

3威猛公司Navigator D300x500A钻机的前视图,可见起始工作坑和收集的钻进泥浆。

 

4与威猛钻机配套使用的钻进液和泥浆分离系统

 

5 扩孔结束时从钻杆柱上卸下开孔器和筒式扩孔器。