卡子安裝法在海底管道泄漏點(diǎn)修復(fù)工程中的應(yīng)用

蔡長(zhǎng)松， 高峰， 張印桐

（海洋石油工程股份有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

1 引 言

海底管線(xiàn)在長(zhǎng)期服役過(guò)程中受到海水腐蝕、焊縫缺陷、懸跨重力、地形改變等諸多因素影響經(jīng)常會(huì)發(fā)生泄漏，不僅造成油田經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)污染海洋環(huán)境。因此根據(jù)油田溢油應(yīng)急方案，油田生產(chǎn)過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)海管泄漏，第一時(shí)間關(guān)閉海管，聯(lián)系海上作業(yè)施工方，沿泄漏海管進(jìn)行漏點(diǎn)調(diào)查，確定漏點(diǎn)位置情況，進(jìn)行海管補(bǔ)漏。

安裝修復(fù)卡子補(bǔ)漏簡(jiǎn)便高效，海上作業(yè)時(shí)間短，是近年海管補(bǔ)漏首選的施工方法。2011 年，南海某油田的一條輸油管道在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)壓力不穩(wěn)定，之后海管調(diào)查在這條管道上發(fā)現(xiàn)了多達(dá)16 處的漏點(diǎn)，承包商采用修復(fù)卡子安裝的補(bǔ)漏方法進(jìn)行緊急施工，僅用了20 天便完成了所有16 處漏點(diǎn)的修復(fù)，并一次性施壓通過(guò)，管道恢復(fù)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，為油田避免了更大的經(jīng)濟(jì)損失。本文結(jié)合這次項(xiàng)目實(shí)踐，對(duì)使用水下A 架安裝修復(fù)卡子的方法進(jìn)行總結(jié)，并根據(jù)海上安裝修復(fù)卡子時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題提出改進(jìn)意見(jiàn)。

2 海管修復(fù)卡子安裝所需的設(shè)備和工具

海上作業(yè)之前，將海上修復(fù)卡子安裝所需設(shè)備采購(gòu)到位，海管修復(fù)卡子安裝需要以下工具：（1）潛水系統(tǒng)。根據(jù)作業(yè)水深確定使用空氣潛水還是飽和潛水，國(guó)內(nèi)空氣潛水極限深度一般設(shè)為60m，水深大于60m，選擇使用飽和潛水。潛水系統(tǒng)選擇必須滿(mǎn)足能夠在作業(yè)深度完成修復(fù)卡子的安裝；（2）潛水支持船舶。用于搭載潛水系統(tǒng)和項(xiàng)目其他設(shè)備，而且必須備有吊機(jī)可以下放潛水工具、修復(fù)卡子和水下A 架；（3）觀察級(jí)ROV（Remoted Operating Vehicle）。用于潛水作業(yè)前漏點(diǎn)位置確認(rèn)、預(yù)調(diào)查和監(jiān)測(cè)修復(fù)卡子安裝后的壓力測(cè)試，保障潛水員安全；（4）定位系統(tǒng)。調(diào)查記錄海管漏點(diǎn)位置，為ROV 調(diào)查、潛水作業(yè)和船舶定位提供支持；（5）水下A 架。用于懸掛、操作修復(fù)卡子，水下作業(yè)時(shí)攜帶修復(fù)卡子下放到管線(xiàn)漏點(diǎn)上方，便于潛水員調(diào)節(jié)卡子位置，如圖1 所示。（6）吸泥泵。如果海管下部埋于泥中，潛水員則使用吸泥泵在海管漏點(diǎn)下方挖坑，便于修復(fù)卡子安裝和卡子下部螺栓加力；（7）空壓機(jī)。為吸泥泵提供高壓氣體動(dòng)力，產(chǎn)生的高壓氣體壓力和流量必須滿(mǎn)足在潛水作業(yè)水深處使用吸泥泵的要求；（8）索具。根據(jù)修復(fù)卡子和水下A 架的設(shè)計(jì)、質(zhì)量選擇索具的數(shù)量和規(guī)格；（9）力矩扳手、套筒。根據(jù)卡子螺栓選擇規(guī)格。

以上工具均是修復(fù)卡子安裝的必用工具。海上施工時(shí)，為了提高作業(yè)效率，可以增加其他水下作業(yè)工具。

圖1 水下A 架

3 修復(fù)卡子陸地預(yù)安裝和壓力測(cè)試

根據(jù)泄漏海管的尺寸和漏點(diǎn)情況設(shè)計(jì)制造修復(fù)卡子。在運(yùn)送到海上進(jìn)行最終安裝之前，必須首先進(jìn)行陸地預(yù)安裝和壓力測(cè)試，全程模擬海上安裝過(guò)程和壓力測(cè)試環(huán)境，確保卡子合格之后才能夠運(yùn)送到海上使用。與此同時(shí)，修復(fù)卡子預(yù)安裝和壓力測(cè)試過(guò)程中能夠發(fā)現(xiàn)卡子設(shè)計(jì)和操作上的缺陷并及時(shí)糾正，節(jié)省海上作業(yè)時(shí)間，降低項(xiàng)目成本。

4 修復(fù)卡子海上安裝

施工船舶攜帶修復(fù)卡子和作業(yè)設(shè)備尋找并就位于海管漏點(diǎn)上方，DP（Dynamic Positioning）定位，潛水對(duì)修復(fù)卡子進(jìn)行安裝。

4.1 ROV 預(yù)調(diào)查

海管停產(chǎn)，海管內(nèi)打入染色劑并加壓，ROV 沿海管調(diào)查發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，如圖2 所示。定位系統(tǒng)記錄漏點(diǎn)KP 位置，ROV 調(diào)查漏點(diǎn)在海管上的具體位置、角度并錄像供潛水監(jiān)督參考。

ROV 預(yù)調(diào)查可以使得潛水安裝修復(fù)卡子之前潛水員對(duì)漏點(diǎn)情況有初步了解，確定工作量，是否需要在漏點(diǎn)下部挖坑，制定出詳細(xì)的潛水作業(yè)方案，做到有的放矢。

圖2 ROV 預(yù)調(diào)查漏點(diǎn)

ROV 預(yù)調(diào)查還需要確定漏點(diǎn)周?chē)鷽](méi)有影響潛水員安全的漁網(wǎng)、繩索等物品，保障潛水員作業(yè)安全。

4.2 甲板預(yù)備工作

為節(jié)省潛水員水下作業(yè)時(shí)間，甲板工作人員需要預(yù)先將修復(fù)卡子懸掛在水下A 架上：（1）選擇合適的吊索具，將修復(fù)卡子懸掛在水下A 架上，調(diào)整卡子處于完全打開(kāi)姿態(tài)；（2）仔細(xì)檢查修復(fù)卡子和密封墊沒(méi)有損壞；（3）將水下用工具、螺栓、密封墊等放入A 架工具籃，并捆綁好；（4）根據(jù)海管頂部高度確定修復(fù)卡子距離甲板的最小距離，保證A 架下放到海底之后卡子在海管漏點(diǎn)上方不碰觸、損壞海管；（5）密封墊加工：縱向密封墊突出槽部4～5mm，其端部倒角，如圖3 所示；周向密封墊環(huán)斜45°斷開(kāi)。

圖3 縱向密封墊加工

4.3 漏點(diǎn)清理

船舶DP 就位于漏點(diǎn)上方，潛水條件成熟，潛水員入水，查看、測(cè)量漏點(diǎn)情況，最終確定修復(fù)卡子安裝位置。

如果修復(fù)卡子安裝需要在漏點(diǎn)下方挖坑，甲板吊機(jī)送下吸泥泵，甲板工人配合潛水員開(kāi)啟空壓機(jī)供氣，挖坑完成后收回吸泥泵。

圖4 周向密封墊清理位置

修復(fù)卡子位置確定之后，周向密封墊位置也就隨之確定了，如圖4 所示，潛水員清理周向密封墊位置的海生物，如果該位置海管FBE 涂層有縱向劃痕，則必須剝落該處FBE 涂層。

4.4 下放水下A 架、修復(fù)卡子

甲板工作人員將修復(fù)卡子懸掛在A 架上，確認(rèn)工具、螺栓、墊圈、頂卡等全部放在A 架工具籃中，確認(rèn)定位信號(hào)發(fā)射器、熒光棒綁在A 架之上。

潛水員清理密封墊位置完成之后，甲板下放A 架入水，ROV 水中監(jiān)測(cè)A 架下放到海底之上5m 處，潛水員引導(dǎo)A 架最終下放到海管漏點(diǎn)處，解鎖，回收吊機(jī)鋼絲繩。

4.5 修復(fù)卡子安裝

潛水員使用A 架上的懸掛倒鏈緩慢下放修復(fù)卡子，并調(diào)整卡子的位置，將卡子準(zhǔn)確包裹在海管漏點(diǎn)外方。卡子最終位置由潛水員清理的周向密封墊位置決定，即保證最終放入的周向密封墊在清理位置處，關(guān)閉卡子。

如圖5 所示，穿入修復(fù)卡子四角上#1、#11、#12、#22螺栓，擰上螺母，不加力。

拆除修復(fù)卡子上的倒鏈，旋轉(zhuǎn)卡子，使得縱向密封墊可以水平放入，清理密封槽，放入縱向密封墊，緊固卡子四角上#1、#11、#12、#22螺栓。

在修復(fù)卡子兩側(cè)周向螺栓2 點(diǎn)、10 點(diǎn)（正上方為12 點(diǎn)）方向安裝卡子位置調(diào)整卡片，調(diào)整修復(fù)卡子與海管同軸，放入周向密封墊圈，每側(cè)安裝2 個(gè)墊圈，2 個(gè)墊圈自斷點(diǎn)處成180°垂直安裝，如圖6 所示。

圖5 修復(fù)卡子螺栓示意圖

圖6 周向密封墊放入示意圖

潛水員進(jìn)一步安裝修復(fù)卡子兩側(cè)的周向密封墊圈擋板，用扳手對(duì)所有墊圈擋板螺栓預(yù)緊。之后用力矩扳手按照程序?qū)λ新菟ㄟM(jìn)行最終加力，完成修復(fù)卡子的安裝。

潛水員回收所有工具，為ROV 監(jiān)測(cè)壓力測(cè)試和調(diào)查后清理通道。

4.6 壓力測(cè)試

潛水員離開(kāi)修復(fù)卡子到達(dá)安全位置，管道加壓，開(kāi)始修復(fù)卡子壓力測(cè)試。ROV 就位于卡子處，環(huán)繞觀察修復(fù)卡子是否泄漏，并錄像。

5 作業(yè)改進(jìn)建議

海上作業(yè)成本很高，改進(jìn)建議側(cè)重于減少項(xiàng)目海上作業(yè)時(shí)間，降低項(xiàng)目費(fèi)用。經(jīng)總結(jié)，對(duì)該方法提出以下建議：

（1）工具改進(jìn)。漏點(diǎn)一般出現(xiàn)在海管連接焊縫處，此處包裹有橡膠套筒，注意配備硬毛刷用于打磨橡膠套筒，配備高壓水槍剝落FBE 涂層，可以大幅減少密封墊處清理工作所用時(shí)間。

（2）如果有多處漏點(diǎn)安裝修復(fù)卡子，建議全部安裝完成之后一起進(jìn)行壓力測(cè)試。

（3）水下A 架改進(jìn)。由于修復(fù)卡子下放時(shí)必須保護(hù)海管不被卡子碰撞損壞，要求修復(fù)卡子下放到位后高于海管，作業(yè)中會(huì)出現(xiàn)由于海管下部懸跨大而無(wú)法使用A 架的情況，因此建議適當(dāng)加大A 架高度；由于潛水員作業(yè)時(shí)使用力矩扳手加力，扳手長(zhǎng)度較大，建議A 架寬度也適當(dāng)加大，方便潛水員使用工具。A 架具體尺寸根據(jù)前期ROV 調(diào)查結(jié)果而設(shè)計(jì)。

（4）作業(yè)期間預(yù)備兩個(gè)A 架，如果有多處漏點(diǎn)，甲板準(zhǔn)備工作可以循環(huán)進(jìn)行，節(jié)省作業(yè)時(shí)間。

（5）備用方法。如果由于海管漏點(diǎn)處的地形原因而無(wú)法使用A 架，可選用浮袋懸掛法替代水下A 架進(jìn)行安裝。

（6）由于修復(fù)卡子安裝作業(yè)期間在海管下部挖坑造成海管部分懸跨，加之卡子重力對(duì)海管造成的應(yīng)力不可忽視，建議后期做支撐或填埋處理。

［1］ ADCI.ConsensusStandardsforCommercial Diving and Underwater Operations（5thEd）［S］.Houston:AssociationofDivingContractors International，Inc，2004.

［2］ IMCA D014-2007，International Code of Practice for Offshore Diving［S］.

［3］ IMO 831-19，Code Of Safety for Diving Systems［S］.

［4］ USCoastGuard.CommercialDivingOperationsGeneralProvisions［S］.

［5］ DNV-OS-F101-2000，Submarine pipeline system［S］.

［6］ DNV-RP-F105-2006，F(xiàn)ree spanning pipelines［S］.

［7］ SY/T 6150.2-2003，鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程［S］.

［8］ 江波，等.原油輸送管道泄漏的維修工藝探討［C］//提高輸油（氣）管道綜合效率技術(shù)研討會(huì)論文集.北京：中國(guó)石化出版社，2003.

［9］ 張連文.長(zhǎng)輸管道防腐蝕應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題及維修技術(shù)［C］//提高輸油（氣）管道綜合效率技術(shù)研討會(huì)論文集.北京：中國(guó)石化出版社，2003.

［10］ 楊鳳香.東海平湖油氣田海底管線(xiàn)搶修應(yīng)急預(yù)案［J］.中國(guó)造船，2008（11）：614-616.