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轮探1井钻机基础勘察设计与施工

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获奖年度2023

专业分类工程勘察

获奖等级三等奖

设计单位新疆建筑科学研究院(有限责任公司)

设计人员杨鑫垚、陈鑫、陈朝富、左来、张湘东、王严伟、曹厚明、贺雪峰、田学文、赵坤位、王志涛、马腾飞、赵丹、马喜伟、罗喜龙、赵文兵

项目简介


中石油塔里木油田公司轮探1井位于库车县境内,是中石油塔里木油田勘探事业部一口超深探井意义重大,钻探目的是探索轮南下寒武统白云岩储盖组合的有效性及含油气性,开辟轮南油气勘探新领域,推进深部层系勘探进程,寻找油气增储上产接替区,保障国家能源安全的必然选择,拓展深层油气资源具有现实与战略意义,设计井身结构为五开,井深8900米,引进宝石9000米钻机进行深地钻探。该井钻机基础于2018年6月3日施工完毕,经勘探事业部生产办、区块项目部、西部钻探巴州分公司90008井队及施工单位进行联合验收合格,2018年6月28日中国石油陆上第一深井轮探1井鸣笛开钻,2019年7月19日中石油重点超深风险探井轮探1井转完井作业,完钻井深8882米,成为目前亚洲陆上的最深井。它创造了亚洲陆上最深井记录、井身结构最优,最深出油气显示等七项亚洲纪录,标志着我国超深复杂油气藏勘探开发技术达到世界领先水平。

   



由于井深荷载大,钻机最大荷载17000kN,按均布荷载计算地基土承载力验算需145kPa,天然地基土不能满足设计要求,经过对勘察数据反复论证对该井基础设计采用换填碾压施工地基以替代以往此类地区的振动沉管灌注桩基础。碾压施工前对场地附近轮台三八料场填料进行了天然级配砂卵石换填碾压试验,通过对最优碾压遍数试验、现场密度试验、重型圆锥动力触探试验等原位测试结果进行分析论证,得出了适合工程场地的换填碾压材料指标、压实控制参数、换填垫层检测方案、地基承载力特征值、压缩模量等重要设计指标,确定了砂卵石换填碾压施工的最优施工工艺,为工程设计提供了可靠参数,施工完毕后通过荷载检验满足钻井施工要求。轮探1井钻机基础施工采用换填垫层法对地基土进行处理,该方法是换填垫层首次在该区域钻机基础施工中进行成功应用,具有在该地区地面油气设施建设重要的里程碑意义,施工工序相对于桩基简单,工程造价低,运输成本低,完井后填筑材料又可以重复使用,综合效益优。

项目技术难点:

1、地下水位埋深3.8-4m,水位高,钢筋混凝土桩施工中存在混凝土的稀释、成桩质量受影响。

2、地下水为高矿化度水,会对桩的钢筋混凝土产生不同程度的腐蚀等因素,影响桩的使用寿命。

3、场在整平过程中,存在1.5m左右回填土,压实不均,承载力不足,存在基础不均匀沉降隐患。

4、在以往振动沉管桩施工中,桩对桩周土的侧向挤密不同程度的影响钻井承台大鼠洞和中心导管的垂直度。

采取措施:

1、本工程采用换填处理地基,基底下换填厚度2.5m,钻机最大荷载17000kN,按均布荷载计算地基土承载力验算需145kPa,天然地基土不能满足设计要求,经过对勘察数据反复论证对该井基础设计采用换填碾压施工地基以替代以往此类地区的振动沉管灌注桩基础。开挖放坡系数1:0.5,垫层底面宽度每边外放0.6m,对填料通过击实试验确定最优含水量控制在±5-6%左右,采用30吨压路机每0.3m碾压,压实系数控制在不小于0.97并分层碾压每层进行地基检验(采用重型动力触探、压实密度试验),最大干密度2.2t/m3,处理后的地基承载力大于220kPa达到设计要求。

2、地下水位以上换填处理地基根本上解决振动沉管桩受高矿化度地下水影响的不利因素。

3、优化了施工工序,地基土换填处理完毕后再施工承台大鼠洞和中心导管,确保大鼠洞定位尺寸及导管垂直度准确无误。

4、本工程经过1年的钻井周期内,对每个钻井开次进行钻机基础监测沉降量均小于3mm,达到钻机使用要求。