从密西西比河下面穿过水平定向钻井听起来像是司钻的童话故事。

管道所有者Boardwalk Louisiana Midstream通过西湖盐水管道项目将童话变成了现实:从路易斯安那州Plaquemine的Bayou Choctaw存储终端开始,长达26英里。到路易斯安那州盖斯马尔的西湖化学工厂。这条管道将把盐水从密西西比河西岸乔克托河口的一个盐丘输送到对岸东岸的一个全新的氯碱厂。

GeoEngineers是一家专业从事岩土工程、地质、水文和工程的咨询公司环境问题他被聘为该项目的硬盘设计工程师。

虽然使用HDD从河底穿过本身就是一项成就,但该项目的其他两个重要方面让它更令人印象深刻:该项目从两个美国陆军工程兵团(USACE)的堤坝系统下穿过,HDD是使用相交方法完成的。

河底钻探

由于HDD在密西西比河和两个防洪堤下的长度接近7700英尺,因此在到达出口点之前,从钻孔中移除岩屑所需的预期钻井液压力高于允许的钻井液压力。

因此,HDD的安装采用了先导孔相交的钻井方法,即从河的两侧各钻两个直径10英寸的先导孔,使其在河下相交。

GeoEngineers的高级负责人和岩土工程师David P. saul说:“在完成HDD设计时,USACE只允许HDD的安装,前提是必须降低水力裂缝、渗流路径和堤坝破坏的风险。”“这是通过在较软的近地表土壤中安装钢套管来实现的。”

位于路易斯安那州的钻井承包商Ranger Field Services被选为该项目的执行方。他们通过在入口和出口两侧安装外壳开始建造HDD。入口侧钻机位于距离水边约1700英尺的位置,而在密西西比河的另一侧,出口钻机位于距离水边约1500英尺的位置。

他们使用两台Vermeer D330x500钻机进行先导井作业,由426马力的发动机提供动力。这些机器拥有33万磅的回拉力和5万英尺磅的旋转扭矩。

Ranger喷射先导孔,扩眼,然后使用钻机将套管旋转到位。套管被安装在地表以下65 - 70英尺之间,穿过软粘土和密集的沙子。入口侧的套管约278英尺长,出口侧约259英尺长。值得庆幸的是,观察到的井下环空压力仍然低于USACE许可证规定的钻井液压力。

入口侧钻机负责钻3848英尺的先导孔,出口侧钻机负责钻3830英尺的先导孔。Ranger公司使用了停泊在密西西比河上的两艘驳船来定位二级测量线圈电线,这些电线用于定位先导井交叉处的两个先导井钻头。两个先导孔都使用了97 / 8英寸的牙轮钻头。

这条直径12英寸的管道被组装在137个管道滚轮上,为回拉做准备。经过艰苦的工作和开孔准备,通过预装PVC衬套和140,000磅的最大压力,成功地将管道拉入孔内。先导井在水下约50英尺、河流泥线以下115英尺处完成。

钻井完成后,Ranger Field Services就开始了扩眼作业,在扩眼和抽汲作业期间动用了多名工作人员。

克服挑战

该项目的最大障碍之一是两个USACE堤坝系统下的交叉。在堤坝下钻孔是一个高度规范的工程和建设过程。

USACE审查了HDD的设计和施工计划,包括外壳的安装和交叉方法的使用,以及所有施工活动所需的文件。

Sauls说:“在HDD施工过程中,从钻孔中移除岩屑所需的钻井液压力有可能会破坏土壤,从而为钻井液释放到地面创造了一条通道,通常称为钻井液无意中返回。”“如果这种情况发生在受管制的防洪堤下,那么在未来的洪水中,裂缝可能会导致水从洪水一侧和防洪堤下渗入受保护的一侧。”

其结果将破坏侵蚀,最终可能危及堤坝的稳定性,并导致灾难性的洪水和破坏。Sauls说:“这样的项目包括在整个工程、许可和施工过程中与USACE管理区建立早期和持续的沟通渠道。”

该项目的另一个挑战是密西西比河下预定的交叉设计点。Ranger Field Services部门经理Boyd Simon说:“我们使用了拖船和两艘150英尺× 60英尺的驳船,驳船上有50英尺长的铲子,以便在交点处放置网格电线。”当拖船动员驳船时,由于能见度低,拖船船长无法移动。

他说:“由于密西西比河上的浓雾,工作推迟了两天。”

事实证明,天气是一个可怕的敌人,给船员们带来了另一个问题。由于北方各州的积雪融化,水位正在稳步上升。

西蒙说:“我们被工兵部队要求在密西西比河水位上升超过11英尺之前完成穿越。”

为了加快进度,满足严格的最后期限,Ranger Field Services需要四名不同的工作人员24小时轮班。西蒙说:“我们没有准备好让四个团队同时参与这个项目。”“这给我们带来了很多内部日程安排冲突。”

然而,Ranger成功地解决了这个问题,并找到了一种绕过其他HDD合同的方法,仍然按时完成钻井工作。事实上,它比计划提前两天完成,只用了43天就完成了HDD。

西蒙说:“在两个工程兵防洪堤下成功完成这个HDD项目,让我对我们船员完成这些类型的渡口的知识和经验感到放心。”

团队合作在整个项目中发挥了至关重要的作用。虽然GeoEngineers负责HDD的设计工程,Ranger Field Services负责实际钻井工作,但还有许多其他参与者帮助完成了这项艰巨的任务。其中包括:Adtech Mud Motors;DCS流体解决方案;州际公路工程;技术水平;美国管道;和维米尔公司。

密西西比河下的第一个HDD安装,尽管充满了公平的障碍,但由于其团队的辛勤工作,毅力和坚定的激情,成功地结束了。它甚至可以被认为是一个独特项目的童话结局。“他们从此过上了幸福的生活。”