液压劈裂机在阿尔及利亚沙漠水管线项目中的应用.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 6 月第 3 2 卷第 3 期 E p J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I J u n ． 2 0 1 0 V o 1 ． 3 2 N o ． 3 液压劈裂机 在 阿尔及利亚沙漠水管线项 目中的应用 陈 华 中 石化江苏石油勘探局油田建设 处， 江苏江都2 2 5 2 6 1 [ 摘要] 中石化阿尔及利亚沙漠水管线项 目是 中石化国际工程公司和江苏油 田油建处 首次在 国外联合 承揽 的 E P C总包项 目，总投 资 8亿美元 ，工期 3 6个月。着重介绍该项 目工程 中管沟开挖过程，对 坚硬岩 石采 用液压劈裂机快速 劈裂技术 ，解决 了施工 中坚硬 岩石开挖难题 ，加快 了施工速度 ，节省 了项 目成本。 [ 关键词]液压劈裂机 ；劈裂岩石 ；沙漠水管线；阿尔及利亚 [ 中图分类号]TE 4 5 [ 文献标识码]A [ 文章编号] 1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 3 中一 0 1 1 0 0 3 ● 1 工程概况 中石化阿尔及利亚沙漠水管线项 目由中石化国际工程公司和江苏油 田油建处联合承建 ，2个标段的 管线焊 接长度 是 8 4 0 k m，管沟 开挖 总长度是 4 7 0 k m。该 项 目起 点是 I n S a l a h以北 7 0 k m 处 的水 处理 厂 ， 终 点是 T a ma n r a s s e t 终 端 水 厂 ，沿 线 地 形 地 质 复 杂 ，属 沙 漠 戈 壁 地 区 ，管 径 为 1 2 0 0 mm、1 0 0 0 mm、 9 0 0 mm、8 0 0 mm、7 0 0 mm，双管 同沟敷 设 。约有 1 5 0 k m 管 沟处 于岩石 段 ，前 期工 程 主要 采用 2种手 段 进行岩石开挖 ①用 2 0 5 0 t 挖机破碎锤进行破碎；②爆破 。前者的优点是大部分岩石能用破碎锤破碎 掉 ；缺点是后期剩下一部分坚硬的石头用 5 0吨破碎锤一天只能破碎 5 ～1 0 m。 或者更少 ，成本极高 在 当地 ，5 O吨破碎锤租赁费用 1 8 0 0美元／ 天 ，施工进度缓慢。爆破的方法，由于阿尔及利亚存在恐怖袭 击 ，当地政府对炸药 、导火索和雷管管制特别严格 ，每次爆破审批和购买炸药周期太长 ，安全及施工技 术水 平要求 高 ，管 沟 成 型 不 是 很 好 且 工 期 很 紧 ，爆 破 费 用 是 5 0 0元／ m。 。合 同 履 行 2 2月 后 ， 尚 有 8 0 0 0 m。 坚硬 石方 ，阻碍 工期进 展 。基 于 以上施 工情况 ，从 项 目成 本 和施 工 工期 考 虑 ，决定 后 期采 用 液 压劈 裂机来 劈裂 石方 。 2 液压劈裂机工作原理及特点 在阿尔及 利亚 沙漠水 管线 项 目中采用 的是 QL 一 系列 液压劈 裂机 ，它 由液压泵 站 和分裂 器两大部 分组 成 ，由泵站输 出的超高压油驱动油缸产生巨大推动力，并经机械放大后即可使被分裂物体按确定预定方 向裂开 ’ 。 2 ． 1 Q L - 系列液 压劈裂 机工 作原理 QL 一 系列液压劈裂机 由超高压液压泵站 、系列控制 阀、劈裂机油缸、楔形块组及超高压配管组成。 其 工作原 理为 利用 风稿 液压稿 、破 碎锤 等在 坚硬 岩 石 花 岗岩 等 上钻 孑 L ，在 凿钻 的圆孔 上 ，插 入劈 裂机 的楔形 块组 件 ，当启动 液压泵 站 ，液 压泵 站工作 产生高 压 ，驱动劈 裂机 楔形块 组 的中间楔 块 向 前运 动 ，将 反 向楔块 两边撑 开 ，产 生 巨 大分 裂力 达 5 0 0 ～6 0 0 t ，此分 裂 力 由岩 石 内部 向外 ，破 坏 岩 石 内部结构 ， 此力是 拉 应力 ，岩 石 的拉应 力 远远 小 于抗压 应 力 ，只有 其抗 压应 力 的 1 O 左 右 ；岩 石 在此分裂力作用下 ，沿设定的位置根据人们的需要分裂开来 。 [ 收稿 日期]2 0 1 0 0 3 0 2 [ 作者简介]陈华 1 9 7 6一 ，男，I 9 9 8年大学毕业 ，项 目部行管部人 事管理工程师 ，现主要从事管道项目工艺安装工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 3期 中 陈华 液压劈裂机在阿尔及利亚沙漠水 管线项 目中的应用 2 ． 2 QL - 系列液压 劈裂 机特 点 1 安 全性此劈 裂机 在静 态 液压环 境下 可控 制 性 的工 作 ，不会 像 爆 破 机 和其 它 冲击 性拆 除 、凿 岩 设备那样产生一些危险隐患；无需采取复杂的安全措施 。 2 环保性 此劈裂机工作时，不会产生震动、冲击 、噪音、粉尘 、飞屑等，周围环境不会受到影 响 ，即使在人 口稠密地 区或室内，以及精密设备旁，都可以无干扰地工作 。 3 经济性 此劈裂机数秒钟可完成分裂过程，并且可连续无间断地工作 ，效率高，运行及保养成 本很 低 ，无 需像 爆破 作 业那样 采 取隔 离或 其他耗 时和 昂贵 的安全 措施 。 4 精确性 与大多数传流的拆除方法和设备不同，该劈裂机可以预先精确的确定分裂方 向，分裂 形状 以及需 要 的 出部 分 尺寸 ，分 裂精度 高 。 、 5 适用性此劈裂机人性化 的外形设计和耐用性结构设计 ，确保 了其使用方法简单易学 ，仅需单 人操作 ，维护保 养便 捷 ，使 用寿命 长 ；劈 裂机 和液 压泵 站搬 运十 分方 便 。 3 坚硬石方劈裂工 艺 3 ． 1劈裂 点设 置 劈 裂点 的合 理设 置是 保证 作业 质量 和工 作效 率 的关键 ，以下几 个参 数是 劈 裂点设 置 的关键 ①底孔 轴 线是 否在 同一平 面 ；②底 孔 深度 ；③ 底孑 L 间距 。 参数 ② 、③ 中的具 体数 值设 置 ，主 要取决 于 劈裂 机 的型号 ，同时受 岩石 的密度 、强度 等影 响 。例如 该 项 目采用 的 P I 一 4 5 L液 压 劈 裂机 在 劈 裂花 岗岩 岩 石 的 时候 ，一 般劈 裂 l m 面积 的花 岗岩 需要 l O O t 劈 力 。如劈 开 长约 5 m，高 约 2 m 的花 岗岩石 ，一 般设 置 3 ～4 个 劈 力点 。 3 ． 2 底 孔参 数选择 及 钻孔 1 底 孔 直径 底孑 L 直径 取决 于 液压 劈裂 机楔 块组 件 _T作 部 分 外径 的大 小 ，而 楔 块组 件 的大 小取 决 于 现场 的岩石 大小 ，岩石体 积较 大 ，选用 大 直径 楔块组 件 ，岩 石体 积较 小 ，选用 小直 径楔 块组 件 。该项 目采 用 4 6 ram 的底孔 直 径 。 2 底 孔 深度 底孔 深度 主要 有 液压 劈裂机 的型号 决定 ，该 项 目选取 5 0 0 ram 的底 孔深 度 。 3 底 孔 间距 底孔 间距 取 决于 岩石 的特性 及 液压 劈裂 机 的型号 ，该 项 目选取 5 0 0 ram 的底 孔 间距 。 4 钻 孔岩石 钻孔 的方 向应 垂 直于 孔所 在 的表 面 ，孔 的大 小应 与劈 裂 器 的 直径 相 适应 ，钻孔 的深 度 比楔 块 组件插 入 长度 深 l O O mm。严禁 打斜 孔 和浅孑 L ，不 应在 受力 不好 的位置 打孔 。 3 ． 3 劈裂 将 劈 裂枪插 人 孔 中 ，根 据需 要适 当 调整 劈 裂 方 向。该 项 目用 的劈 裂 机 一 台 配 3把 劈 裂 枪 ，在 劈 裂 时 ，要 把 3把劈 裂枪 集 中放 在 3 个 紧 挨在 一起 的 3个孔 内 ，而且 楔块 方 向 劈 裂方 向要 一致 ，这样 劈 力 集 中 ，劈 裂效果 更 好 ，根据 岩石 大小 和坚 硬 度 ，可 以考虑用 2台 6把 劈裂 枪 同 时劈 裂 ，大 大提 高 了劈裂 的效 率 。 启 动泵 站 ，控制 换 向阀 ，使 活塞 伸 出 ，进 行 劈 裂 ，待 岩 石 裂 开 一 个 裂 纹 后 也 可 以从 压 力 表 上 观 察 ，当压力升高到一定值时突然下降换向阀换 向，这时楔块反向运动，当其复位后将劈裂器转动一个 角 度 ，重 复 上述劈 裂 过程 ，这 样可 以在 一 个 孔 内进 行 多 方 向劈 裂 ，将 石 头 劈 裂 成 多 块 ，减 少 钻 孔 的 工 作量 。 4 出现问题及解决方法 4 ． 1 劈 裂 点设置 不 合理 现场 施 _T时经 常 出现劈 裂 不成 功 或 者 劈裂 不 彻 底 的现 象 ，经 分 析 这 主 要 是 劈 裂点 设 置 不 合 理 造 成 的。要达到理想的效果 ，在劈裂前 ，要分析岩石的纹理和岩性 ，合理分布劈裂点，才能达到最佳的劈裂 效果 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然 气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 6月 4 ． 2 钻 杆 断裂 在用岩心钻打孔的过程 中，钻杆消耗量比较大。主要原因是操作手操作不 当，钻进没有扶正，使钻 杆受到外力作用 ，造成钻杆断裂 ，要避免这种现象 ，岩心钻操作手操作前必须经过岗位培训，学会操作 要领 ，尤其要保证钻杆与岩石钻孔面保持垂直，严格按照操作要求进行打眼。 4 ． 3粉 尘危 害 在劈 裂过 程 中 ，粉尘是 不可避 免 的 ，对人 的健康 十分 有害 。因此必 须采取 有效 的防 护措施 ，带好 防 护 镜 、 口罩和专 用 防护面罩 ，最 大可能 的减少 粉尘对 人体 的危 害 。 4 ． 4 劈 裂效率 不高 经过多次的使用 ，积累更多的经验 ，精确的分析岩石的纹理和岩性 ，可使岩石的劈裂效率翻倍。另 外 ，合理的配置岩心钻 台数 ，保证每天打孔 的数量 ，提供 足够的孔数进行劈裂 ，也能加快岩石劈裂 速 度 。 5 效益比较 5 ． 1 成本 对统计 结果进 行对 比 ，1台 5 0 t 挖机破 碎锤 1天破 碎石方 按照 5 ～l O m。 计 算 ，每 天 的成 本 折算 加 上油料 ，平 板转场 等费用 为 2 8 0 4 4 0美 元／ m。 ；1台劈 裂机 1天 可 以劈 裂 4 O ～ 7 0 m。 ，每 天 的成本 折 算 人 员工 资 ，轻 卡租用 费用 ，风 镐 费 用 ，空 压 机 费 用 ，发 电机 及 油 料 损 耗 等 为 1 3 ～ 2 5美 元 ／ m。 。 从施工 成本 上来讲 ，劈裂 l m。 只有破 碎 l m。 成本 的 1 ／ z 2 ，大幅度 节约 了项 目成本 。 5 ． 2 工期 1台劈 裂机 每天 4 0 7 0 m。 ，1台 5 0 t 破 碎锤 是 5 ～l O m。 ，劈 裂 的 速度 是破 碎 的速 度 的 7 ～8倍 ，大 大缩短 了工期 。 6 结 语 劈裂机在阿尔及利亚沙漠水管线项 目上的应用 ，取得了良好的效益，降低成本 ，加快施工进度 ，能 够在狭小的空间作业 ，操作维护方便 ，安全可靠，得到了业主和监理的充分肯定。在康斯坦丁、QuA 的水管线项 目投标中，劈裂机已成为技术标获胜的有效手段 。国外 同行纷纷仿效 ，阿尔及利亚是个多山 的国家 ，基 础设 施和油气 管道 项 目很多 ，相信劈 裂机 在阿尔 及利亚 市场 潜力 巨大 ，具 有广 泛应用 前景 。 [ 参考文献] [ 1 ] 闻德生 ，潘景升，吕世君 ．多头液压劈裂机性能及利用 E J J．石材 ，2 0 0 3 ， 7 2 2 2 4 [ 2 ]钟冬望 ．劈裂枪切 割石材原理和机理分析 [ J ]．爆破器材，1 9 9 9 ，2 8 5 3 o ～3 3 ． [ 编辑] 宋换新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m