科技日报记者 杨仑
经过71小时连续作业，管径1219毫米的管线端头破土而出。近日，中国石油辽河油田建设有限公司（以下简称辽河油建）承建的虎林—长春天然气管道松花江定向钻一钻穿越工程实现一次性回拖成功，全线关键控制性工程取得决定性进展。
该工程穿越长度1661米，出入土点垂直高差达48米，是松花江流域管径最大、壁厚最厚、穿越距离最长、出入土点高差最大的定向钻工程，被称为“松花江第一穿”。
作为国家“十四五”重点能源工程、中俄远东天然气通道重要组成部分，虎林—长春天然气管道肩负东北地区天然气保供、驱动区域绿色转型的重任，而松花江定向钻穿越工程，正是整条管线建设中难度最高、风险最大的咽喉控制点之一。
在地下“摸黑”闯关
48米的垂直高差，相当于在地下搭建起一座16层楼高的倾斜通道。巨大落差使400余米孔段难以获得有效泥浆护壁支撑，松散江滩土层存在坍塌风险。施工地点泥岩和冲积土层交替分布，钻屑容易在地层交界处堆积，单侧水源不足，又增加了泥浆配制和循环保障难度。
卡钻、塌孔、扭矩升高、浆体突涌等风险，伴随着施工整个过程。
面对困难，辽河油建的技术团队自去年12月开钻以来，联合参建各方多次踏勘取样，围绕施工方案开展76轮次研讨论证。“我们决定跳出传统施工路径，采用工艺优化与装备改造一体化创新的办法，逐一突破各项难点。”辽河油建穿越项目部经理魏刚告诉科技日报记者。
团队根据土层、泥岩变化实施分级扩孔，动态调整泥浆配比和作业排量，采用大小扩孔器前后串联方式，逐级完成大孔径扩孔。在装备方面，团队研发了专用定位装置，解决扩孔器卡滞套管问题；自主研制整体式同轴一体扩孔器，降低拼接构件断裂风险……
针对48米高差，技术团队连续开展轨迹模拟和参数测算，优化钻孔曲率及出入土角度，尽可能降低大高差对管线应力和孔道稳定性的影响；针对单侧水源不足，则采取远距离调水、动态调整泥浆体系等措施，保障钻孔和扩孔连续推进。
730吨的“精准一拖”
就在地下扩孔作业稳步推进、技术难点被一一攻克的节点，不期而至的汛情给项目增加了难度。洪水浸泡扰动地层后，无有效泥浆护壁孔段的风险进一步加大，孔内扭矩持续处于高位。由于地下工况无法直接观察，技术人员把扭矩、推力、作业速率和返浆效果等施工数据作为“眼睛”，连续采集、交叉分析，最终锁定4处塌孔隐患点和1处钻屑堆积高风险点。
“我们经过数十轮参数校核和风险推演，技术团队测算理论回拖力为730吨力，并据此确定全程直拉回拖方案。”魏刚说。
730吨力有多大？如果按每辆家用轿车重1.5吨粗略换算，其静态重量量级相当于近490辆轿车的总重量。更大的挑战在于，这股力量不是用来提起静止重物，而是要持续、平稳地牵引一条1661米长的大口径管线穿过复杂江底地层，同时克服孔壁摩擦、泥浆黏滞以及塌孔、钻屑堆积可能产生的局部阻力。
力量不足，管线可能停滞；力量波动过大，又会增加管线、钻具及连接部位的受力风险。回拖考验的不只是钻机能否“拉得动”，还要根据实时数据判断每一段孔道的阻力变化，把巨大拉力控制在安全、稳定的范围内。
围绕回拖作业，辽河油建统一调配3台钻机、16台吊管机进场，足额储备易损备件，建立设备故障快速处置机制。作业过程中，钻机端、管线端和吊装作业面根据动态参数协同调整，现场持续监测回拖力、作业速率和返浆情况。
71小时后，1661米管线一次性顺利出土。现场实测回拖力为720吨力，与730吨力的理论测算值仅相差10吨，偏差约1.4%。这一结果表明，前期对地层状态、孔道阻力和风险点位的研判与实际工况基本吻合。
辽河油田建设有限公司经理段占军介绍，“松花江第一穿”的顺利告捷，打通虎林—长春天然气管道关键咽喉，夯实东北天然气保供能力，为新时代东北全面振兴注入清洁能源动能，也为国内同类复杂水域定向钻施工沉淀下宝贵的实战经验。
（受访者供图）
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