Dự án đạt giải công nghệ khoan đặt ống ngầm của năm 2020 Bakken Missouri River Crossing

Dự án đạt giải công nghệ khoan đặt ống ngầm của năm 2020 Bakken Missouri River Crossing

Các dự án khoan định hướng ngang (HDD) đã được đẩy mạnh về quy mô và phạm vi trong nhiều năm. Mỗi dự án ngày càng dài và có đường kính lớn hơn sau đó. Một dự án ở khu vực Bakken của Bắc Dakota đã có thêm kết quả là tạo ra một cửa hàng phân phối mới bền vững cho một nguồn năng lượng chưa được khai thác trước đây.

Khoan định hướng ngang HDD đáng kinh ngạc này sử dụng phương pháp giao nhau để băng qua Hồ Sakakawea trên sông Missouri để kết nối hai đầu của tuyến đường 2,5 dặm - đường giao nhau tổng cộng 13,247 ft - sử dụng đường giao nhau 20 in. dây ống đường kính và hai giàn khoan tùy chỉnh, mỗi giàn khoan có công suất đẩy / kéo hơn 1 triệu.

Dự án này cung cấp vô số thách thức cho nhà thầu bao gồm khởi đầu chậm trễ, góc vào và ra dốc và vị trí làm việc xa. dặm xung quanh hồ, do đó tiết kiệm chủ dự án Kinder Morgan một số tiền đáng kể.

Đối với tất cả những thách thức và thành tựu này, Bakken Missouri River Crossing đã được chọn là Dự án Công nghệ Không rãnh của Năm 2020 để Lắp đặt Mới.

“Michels [Corp.] thường xuyên thúc đẩy các ranh giới trong việc phát triển các công cụ và ý tưởng mới. Chúng tôi rất vinh dự khi được chọn là Dự án [Công nghệ không rãnh] của năm, ”Matt Smith, tổng giám đốc hoạt động khoan định hướng ngang HDD của Michels cho biết. “Chúng tôi thực sự có thể sử dụng điều này làm tiêu chuẩn để tiếp tục thúc đẩy ngành công nghiệp phát triển, sử dụng các kỹ thuật được phát triển ngày hôm nay và làm cho chúng tốt hơn cho ngày mai.”

Jeff Mueller, phó chủ tịch hoạt động của Michels HDD, đồng thời là người có 30 năm kinh nghiệm trong ngành khoan định hướng HDD cho biết “ Dự án này mở ra cánh cửa cho những cuộc vượt biên dài hơn này. “Chúng tôi đã vượt qua vùng nước đặc biệt này bốn hoặc năm lần và tất cả những lần vượt biển đó đều ở độ cao hơn 10.000 ft. Kinh nghiệm của chúng tôi trong khu vực đó cũng như khả năng của chúng tôi để thực hiện những cuộc vượt biển dài này đã mở ra cánh cửa cho rất nhiều khí đốt và dầu khách hàng để xem xét việc thực hiện các cuộc tập trận dài hơn trong tương lai. Dự án này rất nổi bật bởi vì đó là một cột mốc có đường kính lớn hơn tạo tiền đề cho công việc trong tương lai, trong tâm trí tôi. ”

Các thuyền viên chuẩn bị khoan qua các vỉa đất sét, cát, đá và than đã được nén chặt. Được hướng dẫn bởi các công cụ theo dõi con quay hồi chuyển và lỗ xuống, hai lỗ thí điểm gần như gặp nhau chính xác ở giữa.

Dự án đã đạt đến đỉnh cao thành công vào tháng 10 năm 2019 với sự kéo lùi hai ngày của đường ống rắn khổng lồ được đội xây dựng đường ống Michels hàn thành ba dây, băng qua những ngọn đồi và thung lũng của địa hình tiếp giáp với hồ.

Một giàn khoan có công suất đẩy / kéo 1,8 triệu lb được đặt ở phía nam của hồ (phía vào) và một giàn khoan có công suất đẩy / kéo 1,2 triệu lb ở phía bắc . 20-in. Khu vực đặt ống dây rộng 75 ft dài 6.000 ft, trông giống như một đường mòn rắn do cảnh quan rộng lớn nhấp nhô.

Các thay đổi về độ cao là 10 đến 30 ft. Đoạn lùi bắt đầu với đoạn 1.100 ft, sau đó là hai đoạn mỗi đoạn khoảng một dặm; sau mỗi phần, việc kéo lùi bị dừng lại để thực hiện các mối hàn liên kết, hoạt động chụp X-quang và sơn phủ, làm tăng thêm rủi ro liên quan đến việc kéo lại đường kính và chiều dài này của ống.

Bối cảnh dự án

Michels đã được Kinder Morgan ký hợp đồng hỗ trợ ổ cứng và đường ống để hoàn thành Vượt sông Bakken Missouri (BMRC) dài 13.247 ft dưới Hồ Sakakawea trên sông Missouri. Ngoài chiều dài đáng chú ý của nó là 2,5 dặm, dự án này cung cấp một tùy chọn trenchless trước đây không có để vận chuyển khí tự nhiên mà không làm phiền dưới đáy hồ.

Trước dự án này, hồ Sakakawea rộng hai dặm và thiếu cơ sở hạ tầng đã tách khoảng 30% khí tự nhiên Bakken khỏi các nhà máy chế biến, đòi hỏi nó phải được đốt thay vì sử dụng, theo Kinder Morgan. Bùng phát khí đã trở thành một mối quan tâm lớn về môi trường mà thế giới phải đối mặt ngày nay, vì nó tạo ra một lượng khí nhà kính đáng kể, góp phần vào gánh nặng chung của biến đổi khí hậu. Nguồn năng lượng này giờ đây có thể được vận chuyển đến thị trường một cách đáng tin cậy, vì hai bờ của đường ống được bắc cầu thông qua phương pháp giao nhau.

Bakken Missouri River Crossing

Dự án này đã đưa ra một số thách thức và trở ngại trên đường đi, bao gồm cả chiều dài và đường kính tổng thể của ống được khoan ở một địa điểm xa xôi như vậy - các điều kiện không được giải quyết theo kinh nghiệm của họ. Smith cho biết: “Đối với đường ống cỡ này, chúng tôi không có bất cứ điều gì hoặc bất kỳ kinh nghiệm nào có thể thu thập được từ các dự án trước đây của mình, và lưu ý rằng Michels đã dựa vào kinh nghiệm trong ngành của đội ngũ nhân viên để hoàn thành chuyến vượt biển.

Vị trí giao lộ cực kỳ hẻo lánh, cách xa những con đường trải nhựa hoặc bất kỳ đường cao tốc hay thị trấn nào, khiến việc vận chuyển tiếp tế đến địa điểm gặp nhiều khó khăn. Michels đã xây dựng đường vào và các cải tiến khác để đảm bảo lưu lượng xe tải ra vào trong mọi điều kiện thời tiết.

Bakken Missouri River Crossing

“Chúng tôi làm việc ở các địa điểm xa xôi trên toàn thế giới và Hoa Kỳ,” Mueller nói. “Kinh nghiệm của chúng tôi là chúng tôi biết phải mang lại những gì cho những dự án kiểu này. Bạn chuẩn bị sẵn sàng. Bạn có rất nhiều linh kiện và phụ tùng thay thế mà bạn thường thấy trong quãng đường dài này. Nhiều dụng cụ dự phòng và giữ một công cụ lái dự phòng tại chỗ. Đối với những loại dự án này, bạn không muốn chờ đợi một công cụ phụ tùng xuất hiện. ”

Chuyến vượt biển được thực hiện vào cuối tháng 8 / đầu tháng 9 năm 2019 để đáp ứng yêu cầu về giấy phép môi trường cấm hoạt động diễn ra trong mùa bay bướm Dakota. Điều này đã đẩy tiến độ lên so với một thời hạn chặt chẽ để hoàn thành nó trước những tháng mùa đông lạnh giá, có thể ảnh hưởng đến các hoạt động khoan trên mặt nước và các quy trình kiểm tra đường ống trước khi rút lui. Bản pullback cuối cùng được hoàn thành vào tháng 10 năm 2019, trong một trận bão tuyết nhỏ với nhiệt độ lạnh giá.

Chuyến vượt biển này bắt đầu vài năm trước khi hoàn thành với một quy trình lập kế hoạch và cấp phép sâu rộng, Kinder Morgan đã tổ chức một số cuộc họp với Quân đoàn Kỹ sư Hoa Kỳ về các quy trình khoan định hướng ngang HDD cụ thể để bảo vệ hồ nguyên sơ khỏi các tác động môi trường. Cuối cùng, khoan ngầm kéo ống HDD được chọn là phương pháp xây dựng ưa thích vì đường ống sẽ được xây dựng tốt dưới đáy hồ và sẽ ít gây ra các tác động đến bề mặt và môi trường hơn so với việc lắp đặt lộ thiên.

Mueller lưu ý rằng một trong những mối quan tâm của Quân đoàn Kỹ sư là khả năng thất thoát chất lỏng vào vùng nước. Ông giải thích: “Họ lo ngại rằng dự án này đang được thực hiện ở một khu vực của North Dakota, nơi có một số than trong [đất] hình thành. “Than có xu hướng dẫn đến mất lưu thông và họ đã có một số lo ngại về sự hình thành cụ thể đó. Bằng cách sử dụng phương pháp giao nhau, nó đã giúp giảm bớt những áp lực hình khuyên đó. "

Nhóm Michels đã sử dụng chương trình chất lỏng được thiết kế để giảm thiểu bất kỳ tổn thất chất lỏng tiềm ẩn nào trong quá trình hình thành.

Mặc dù hồ chỉ sâu từ 30 đến 35 ft, nhưng các bờ tại vị trí băng qua này nhô lên như một vách đá cao tới 280 ft ở phía bắc của hồ và 60 ft ở phía nam, tạo cho nó một khung cảnh rộng lớn. Con đường khoan đã được phê duyệt yêu cầu phải hoàn thành đoạn băng qua 265 ft dưới đường bùn đáy hồ dựa trên phân tích đứt gãy thủy lực. Các tấm màn che độ đục đã được dàn dựng trước và triển khai để bảo vệ hồ nếu dung dịch khoan không mong muốn xảy ra.

Công cụ chuyên dụng và chuyên môn của Michels trong việc lập kế hoạch quản lý bùn cho phép duy trì áp suất chất lỏng khoan, dẫn đến việc dự án được hoàn thành mà không có bất kỳ sự giải phóng chất lỏng nào ngoài kế hoạch.

Mueller ngạc nhiên về mức độ phát triển của ngành công nghiệp khoan định hướng HDD kể từ khi ông giới thiệu nó vào năm 1989, khi ông bắt đầu thực hiện các giao cắt 500 ft mà không có hướng dẫn bề mặt. Ông nói: “Chúng tôi thực hiện nhiều dự án quan trọng hàng năm. “Chúng tôi luôn muốn thúc đẩy phong bì đó. Đó là hướng mà thị trường này đang đi. Có những trở ngại lớn trên thế giới cần phải vượt qua. Nếu bạn có thể nhờ một kỹ sư thiết kế những dự án này và có thể có được một nhà thầu sẵn sàng chấp nhận rủi ro để thực hiện nó, điều đó sẽ mở ra thế giới cho rất nhiều dự án trong tương lai mà hai hoặc ba năm trước đây không thể đạt được. ”

Các cơ quan quản lý (bao gồm Quân đoàn Kỹ sư Hoa Kỳ) đang chú trọng hơn đến thiết kế ổ cứng khoan ngang định hướng HDD phù hợp bao gồm tài liệu để chứng minh rằng có thể quản lý rủi ro trả lại vô tình để tránh các vấn đề môi trường không mong muốn liên quan đến việc mất dung dịch khoan từ lỗ khoan định hướng ngang HDD trong quá trình khoan.

Kinder Morgan đã giữ lại các dịch vụ của Mott MacDonald để thực hiện thiết kế chi tiết về cài đặt ổ cứng được đề xuất và đưa ra các khuyến nghị để nâng cao sự thành công của quá trình vượt qua. Là một phần của công việc thiết kế này, Mott MacDonald đã thực hiện một loạt các đánh giá về vết nứt thủy tinh dựa trên các vật liệu địa kỹ thuật, địa hình công trường và các thông số khoan thử nghiệm. Các đánh giá này đã giúp xác định độ sâu lắp đặt cần thiết cần thiết để đáp ứng các yêu cầu do USACE đặt ra và thiết lập vùng giao nhau và khoan cần thiết cho việc lắp đặt. Mott MacDonald đã tóm tắt các đánh giá về tình trạng nứt vỡ thủy tinh thể của họ trong một bài báo trắng chi tiết, đó là công cụ để đảm bảo giấy phép USACE cho chuyến vượt biển này.

Kinder Morgan cũng sử dụng các dịch vụ của Mott MacDonald để thực hiện đánh giá các kế hoạch xây dựng khoan định hướng ngang và dịch vụ kiểm tra xây dựng trong quá trình lắp đặt khoan ngầm kéo ống. Trong khi các điều kiện dưới bề mặt phù hợp chặt chẽ với các báo cáo địa kỹ thuật, các thanh tra tại chỗ đã cung cấp phản hồi và quan sát theo thời gian thực cho Kinder Morgan và Michels trong suốt quá trình khoan.

Xem thêm các bài viết khoan đặt ống ngầm khác, Công nghệ khoan ngang định hướng đặt ống ngầm