1. 工程概况
外钓岛一册于岛一镇海海底管道穿越工程是中石化重点工程峦山一镇海进口原油管道工程中设计、施工难度最大的 D 段和 E 段两段管道穿越工程。 D 段为外钓岛一册子岛海底管道定向钻穿越工程，管道直径为 61Omm ，壁厚 15.9mm ，设计压力 4.5MPa ，穿越长度 2350m ，是迄今为止世界上最长的定向钻穿越，而且穿越地层极为复杂，经过岩石、高含砾黏土、黏土质砾等地层，穿越难度在世界穿越工程中极为罕见 ;E 段为册子岛一镇海海底管道敷设工程，管道直径为 762mm ，壁厚 17.5mm ，设计压力 5.1MPa ，管道全长 36.5km ，位于海况复杂的杭州湾，平均水深 lOm ，最深处水深 25m ，所经海域的潮流、波浪较大，台风活动频繁，管道施工条件极差。国际著名的工程公司在此区域也曾经感到举步为艰。对于难度如此之大的两项工程，如果完全照搬传统的方法，是难以保质保量完成建设任务的。我公司大力开展技术创新，依靠技术创新解决了工程中的大量难题，确保了工程的顺利进行，在工程质量和经济效益方面均取得了良好的效果。
2. 工程中的技术创新
在良好的技术创新体制下，技术创新体现在工程的每一个环节，每一个阶段。
2.1 充分研究海底状况，确定最经济合理的管道埋深
E 段管道采用先铺管后挖沟的敷管方式，管道的设计埋深决定施工的难度和工作量。如果设计埋深按常规要求，以近 35 年最低海底泥面的标高为基准，那么管道最大埋深要达到 lOm 以上，这在施工中是根本办不到的。为了找到最经济的管道安全埋深，项目部对管道路由进行了详细补测，并邀请青岛海洋一所的海洋水文专家对管道路由的冲刷趋势进行研讨，进行大量的数据和数模计算，论定 E 段管道路由海底近 40 年来表现出的是一种冲淤稳定略有淤积的演变趋势，从而确定了 1.5m 这一经济合理的管道埋深，使挖沟作业时间减少 50% 以上，并大大减小了施工难度，有效地缩短了施工周期，节约了施工费用。
2.2 采用新型防脱层与压绕式配重层生产工艺
由于管道环氧粉末涂层 (FBE) 的表面粗糙度和粘合力不够，直接在其上包裹配重层，其推脱力不能满足海上铺管施工的要求。国际上通用的作法是在环氧粉末涂层上加涂一层强力粘合剂，但这种粘合剂国内无法生产，同时也难以购买。针对这一情况，项目技术人员与配重管生产厂家共同攻关，研制出国产粘胶加聚乙烯颗粒防脱层（ FBE+AD+ 防滑颗粒 ) 新工艺，成功地解决了这一间题。
“FBE ＋ AD ＋防滑颗粒” 防脱层，即在完成 FBE 涂敷的基础上，再涂上一层 AD( 白胶 ) ，与此同时撒上一层聚乙烯防滑颗粒，热熔于 AD 涂层上，形成防滑层，该防腐管经检验合格后，即可进人混凝土配重层生产线。此前，国内配重层的生产只有喷涂式工艺，该生产工艺对管道防腐层的韧性要求很高，因此，在 FBE 上喷涂配重层，存在很大风险性。鉴于此种情况，配重层生产厂家对现有生产线重新进行调校改造，将喷涂式生产工艺改为压绕式生产工艺，解决了配重层生产破坏 FBE 防腐层的隐患，这也是国内配重层厂家第一次成功采用此种生产工艺。压绕式配重层生产工艺的工作原理 : 由上料斗将混凝土送到送料皮带上，经送料带将混凝土堆积到钢管表面，再用缠绕皮带施加压力，将混凝土挤压到已防腐的钢管表面，同时放置在混凝土层适当位置的加固网也和混凝土一起被缠绕挤压到钢管表面。
推脱试验及实际铺设情况表明 : 采用该工艺生产的混凝土配重管抗剪切力性能卓越，完全满足设计和施工要求。不但保证了工期，而且大大降低了工程费用，节约工程投资 300 多万元。
2.3 采用先进的管道铺管分析软件。提高铺管船的施工能力
SL901 铺管船是胜利油田一条浅水铺管船，原设计最大铺管水深只有 8m ，而整个工程中 8m 水深以内的铺管长度不到 lOkm 。接照原来的施工计划，剩余的 20 多千米分包给拥有深水铺管船的施工企业，深水铺管船铺管费用昂贵，每千米铺管的费用约为 SL901 铺管船的 4 倍，并且由于深水铺管船繁忙，工期无法保证。杭州湾海况复杂，铺管施工非常困难，国外工程公司在此多次发生折管事件，造成了很大的经济损失。为了提高 SL901 铺管船的深水铺管能力和安全施工能力，项目部购买了专业的铺管计算软件 OFFPIPE ，通过对生产线支撑滚轮、张紧器以及托管架等改造方案进行全面的应力分析，找到了提高 SL901 铺管船施工能力的最简捷合理的改造方案，使其铺管水位由 8m 提高到了 17m ，铺管长度由不到 10km 而提高到 30km ，极大地提高了工程的进度和经济效益。
2.4 定向钻导向孔定位对接牵引施工工艺
D 段定向钻设计路由末端为淤泥质黏土层，当钻杆行进至此段时，由于钻杆长度太长，柔性太大，加之钻头部分又比较重，必然会出现钻头下沉、导向抬头困难的情况。针对这种情况，技术人员研究出导向孔定位对接牵引施工工艺，顺利完成了导向孔的定位穿越。
导向孔对接牵引施工工艺 :
(1) 将电磁线圈布置到外钓岛浅滩上，册子岛一侧的钻机保持低速旋转，利用控向系统将钻头精确定位至指定位置。
(2) 将研制的专用对接钻头安装到外钓岛一侧的钻机上，在控向系统的引导下钻入指定位置。
(3) 外钓岛和册子岛钻机保持旋转，对接钻头连接到外钓岛一侧的钻杆后，册子岛一侧的钻机停止转动，将钻头牵引出地面。
(4) 根据设计好的穿越曲线对外钓岛一侧的导向孔进行修孔，从而完成整个导向孔的施工。
2.5 双钻机两端同步扩孔施工工艺
在扩孔施工中，当推力负荷增大时，孔壁内钻杆的 " 边缘荷载 " 亦相应增加，钻杆会发生一定程度的变形。根据计算，在软的黏土层内，当钻杆长度为 1800 ～ 19OOm 以上时，钻杆将出现失稳现象，失去对扩孔器的控制，随时可能发生扩孔器偏离的现象，甚至造成钻杆折断。因此，在进行长距离定向钻扩孔施工时，常用的单钻机扩孔施工风险性极高。
技术人员经过对钻机控制系统进行改造和调试，创造性地发明了出土点、入土点两端双钻机同步进行扩孔的施工工艺。两台钻机一推一拖，钻杆由一端约束的压杆变成两端约束的拉杆，受力性质发生改变，彻底杜绝了变形。这一工艺不但确保了扩孔施工中的调整灵活性和安全性，还加快了施工速度，确保了外钓岛一册子岛定向钻工程的成功穿越。
2.6 自主设计和改造定向钻施工设备
定向钻岩石段扩孔所用的扩孔器和清孔器是专用设备，需要定做，供货周期长，而且由于各种地层的地质情况不同，购买的设备不能很好地完成扩孔和清孔任务。在定向钻的施工过程中，技术人员针对不同情况，不断地对现有扩孔器进行现场改造，并自主设计制造了多种型号的清孔器。实践证明，改造后的扩孔器和新型清孔器效果明显，确保了成孔的光滑度和畅通性，使管道回拖一次成功。
例如，牙轮式钻头是岩石层定向钻进、扩孔的常用钻头，此钻头由心轴、牙轮托架和牙轮掌等组成，该类型钻头设计用来钻取高硬度的岩石，钻头结构复杂，成本较高，一般采用进口钻头。在外钓岛一册子岛定向钻施工过程中，根据地层的实际情况，自主研制了高性能的密置式牙轮扩孔器，在穿越施工中，破碎岩石效果好，转动平稳，耐岩石磨损性强，有效地保证了施工的顺利进行。
3. 结束语
技术创新有效地降低了工程成本，提高了工效，缩短了工期。技术创新的效用，在投标阶段，使我方的技术标和商务标的得分都领先于竞争对手，确保了技术标和商务标的竞争力 ; 在施工阶段，不但确保了 E 段施工在台风频繁、工期严重受影响的情况下及时完成，也确保了 D 段在难度极大的情况下一次穿越成功。技术创新带来了一个又一个效益增长点，使该项目真正成为了一个社会效益和经济效益双丰收的项目。随着市场化改革的深入及国内建设市场的放开，许多跨国公司逐步进入中国市场，竞争越趋激烈，只有通过技术开发与创新和建立生产效率更高的经营管理系统， EPC 总承包企业才能在行业中始终保持较强的竞争力。
