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川庆钻探公司打造建筑行业“西南片区第一深沉井”

6口深基坑累深近70米,单井深超23米

□记者 梁庆沙 通讯员 张明铭

4月,包含“西南片区第一深沉井”工程在内的钻采院钻完井综合试验平台工房建设项目、试修公司高温高压井下测试工具试验平台基坑项目相继通过竣工验收,标志着川庆钻探公司突破沉井建设施工技术壁垒的同时,也开拓沉井施工新领域。

沉井施工是一种建筑施工工艺。与普通井施工是在井内挖土,然后浇筑混凝土固定井壁的方式不同。沉井是在井内挖土,在地面修筑混凝土井筒,依靠井筒的自身重力下沉到设计标高,再封井底的过程。沉井施工一般应用于大型桥墩基坑,以及大型设备基础、人防掩蔽所等建设。因其施工特殊性强、工艺难度大等特点,近年来仅在武汉汉南长江大桥、舟山西堠门大桥、厦门厦金大桥、荆州李埠长江公铁大桥等大型路桥施工中见公开报道。川庆钻探公司此前从未涉足沉井施工领域。

在石油工程行业,随着油气勘探领域不断向深向新拓展,施工过程中面临深水深层、高温高压等实际。近两年,川庆钻探公司创新建设钻采院钻完井综合试验平台和试修公司高温高压井下测试工具试验平台,通过模拟深井和高温高压的井下工作环境,为研发钻井工器具、优化钻井工艺提供依据。两个平台共设计全尺寸三轴振动试验井、高温高压试验井等6口深基坑,总深度69.55米。其中包含3口沉井,特别是钻完井综合试验平台垂直试验井深度达到23.6米,创石油行业最深基坑作业纪录,被誉为“石油行业第一深”和建筑行业“西南片区第一深沉井”。

钻采院科技研发中心二级工程师陈科旭介绍,钻采院将在井内安装模拟试验井筒等设备设施,待试验装备全部到位后,这里可进行深井井下工具模拟试验。“川庆研发的井下工具、仪器,例如旋转导向等工具串最大长度可能会达到约17米,如果把井筒放在地面往空中发展,就会占用大量厂房空间。其次,试验测试内容包括高温高压,在远离地面的坑底操作更安全。”陈科旭说。

来到钻完井综合试验平台建设现场,跟随蜀渝成都分公司生产技术办副主任、平台建设经理廖亮沿旋转楼梯下到垂直试验井井底,相当于下到地下8层。抬头向上看,井口仅露出窗口大小的亮光。井底为“日”字形,隔断为两个分别约30平米大小的空间,中间由安全防爆门连接,可供作业人员通过。

试验井需要科研人员下到井底操作,比普通油气钻井井口尺寸更大,安全要求更高。廖亮介绍:“最小的水平试验坑,尺寸为4.4米×2.6米,相当于普通住宅的卧室大小。最大的全尺寸三轴振动试验坑,尺寸为22.4米×13.4米,相当于大半个篮球场。”据测算,6个深基坑的挖掘土石方总量达到7850立方米,约为3个奥运会标准游泳池的体积。

此外,不同于路桥工程的沉井仅作为受力结构的“根基”,川庆钻探公司3个沉井全部用于科研试验,要容纳人员在内操作,安全和精度要求高,施工难度更大。在沉井建设最重要的井筒浇筑和下沉环节,蜀渝成都分公司项目建设团队创新采用偏心矩形沉井均衡下沉技术,分节分次浇筑下沉工艺,通过精密计算挖掘位置,挖掘土石方形成下沉空间,再在井边缘浇筑混凝土,形成井筒,在井顶加压沙袋、钢轨等实现分节浇筑、逐段分次下沉。下沉过程中,工作人员在井身四角施划测量标尺线,落实监控,确保发生偏移时能及时纠正,有效解决了地面沉降、地应力可能造成的井筒偏移、井筒裂缝甚至折断等隐患。

此外,由于深基坑所在地的地下水充沛,当沉井下沉至17米处时,结构内部出现高达6米的稳定水位。项目建设团队创新采用“超深沉井水下封底技术”,一次性解决超高难度封底技术难题,确保“滴水不漏”,工程顺利通过验收。

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