平湖海管修復

鐘建軍

（交通運輸部上海打撈局 上海 200090）

平湖海管修復

鐘建軍

（交通運輸部上海打撈局 上海 200090）

介紹平湖海管修復的過程，研究實現工程目標的主要技術手段，為日后可能出現的同類型工程提供可借鑒的經驗。

海管；修復；膨脹彎；機械連接器

引言

平湖海管維修是上海打撈局第一次承接海管修復類別的工程施工，隨著中國海洋石油事業的迅猛發展，近海的海底管道越來越多，海底管道發生損壞的風險也越來越高，全面掌握海底管道的維修技術對于保證中國海洋石油的生產安全有著重要意義。

1 技術背景及設計思路

1.1 工程背景

東海平湖油氣田位于上海東南方向約400km的大陸架上，在油田的中心位置設立生產綜合平臺一座，其位置為29°04′49″N，124°54'47"E。由平臺到浙江岱山島的原油中轉站的輸油管道部分長約304km。

1.2 海管損壞及應急處理情況

2014年10月，平湖海底輸油管道在KP53附近位置發生斷。根據潛水員探摸及挖溝機聲吶探測結果顯示，管線埋深約4.5m，斷點位于焊縫邊緣，斷口整齊，端口未見明顯變形。

1.3 維修方案選擇

由于淺層氣、地質沉降等因素的影響，原路由因地質原因對海管造成損傷的風險較高。為修復管線損傷段并降低海管再次損傷風險，可以采取兩種海管修復方法：①采用膨脹彎穿越沉降區，利用膨脹彎的可變形性降低地質原因對海管的影響；②選擇地質條件較好的路由以避開沉降區等原因造成的影響。綜合考慮各方面因素，最終確定采用膨脹彎穿越沉降區的維修方案。

2 海管修復過程

2.1 接入點挖溝暴露

由于海管斷點距離法蘭四較近，并且法蘭四埋深較深，如果繼續選擇法蘭四為改線接入點，則改線風險較高。為降低風險，選擇遠離法蘭四埋深較淺的位置作為改線接入點。根據埋深調查情況，最終選定距離法蘭四24m的位置為接入點。利用挖溝機對選擇的接入點進行挖溝暴露。接入點切割前需要挖溝暴露出長10約米，寬約4m，管線懸空約1m的作業坑，以方便切割設備及水泥涂層清理設備的安裝及運轉。

2.2 水泥涂層清理

在挖溝機進行挖溝作業時，甲板上同時進行夾持設備配合高壓水槍進行管線涂層清理的試驗，驗證設備的可靠性。本次作業中使用高壓水槍夾持設備是第一代高壓水射流輔助夾持機具的改進型，搭載高壓水涂層清理設備噴頭，對海底管道配重層和3PE防腐層進行剝離，與第一代設備相比：抱臂式加緊機構使得同心定位更加準確，旋轉機構使高壓水噴頭能實現360°全旋轉，新一代設備還能搭載立式銑刀，實現對海底管道的冷切割斷管作業。

性能參數：

（1）適用管徑：8″-14″、16″-24″（PLC控制），以上尺寸均不含水泥涂層。

（2）最大清理水泥涂層厚度：100mm。

（3）最大清理長度：一次裝卡可清除長度1200mm（全圓周）。

（4）驅動方式：液壓驅動。

（5）操作控制：水下安裝、水上遠程控制（如圖1）。

圖1 高壓水槍及夾持設備清理管線涂層

然而在實際施工中，由于夾持設備的持久性不夠，在水下長時間的工作中夾持設備的液壓系統發生故障，夾持設備無法繼續使用，改由潛水員使用手持液壓沖擊和打磨設備進行管線涂層的清理，最終達到安裝機械連接器的要求。

2.3 管線切割

在管線涂層清理完成后，使用鉆石線切割機對管線進行切割，鉆石線切割機是一套能夠切割不同管徑的鋼管及帶有鋼筋混凝土層管道的多功能切割作業系統。具有便于安裝、可控性好、作業時間短、作業時沖擊低、對操作者和環境不產生任何有害影響等優點。

性能參數：

（1）適用管徑：4″-16″、12″-30″。

（2）驅動方式：液壓自動夾持和液壓自動進給。

（3）切割介質：碳鋼、合金鋼、不銹鋼等各種金屬材質的單層管、雙層管和樁腿，能夠同時切割配重層和防腐層，基本不受切割介質形狀限制。

（4）操作控制：水下安裝、水上遠程控制（如圖2）。

2.4 機械連接器安裝

管線切割完成后，回收切割下來的一段廢管，潛水員確認水下空間足夠安裝機械連接器，剩余的光管長度滿足機械連接器安裝最小要求。

機械連接器用來連接管線，其一端采用機械式的壓緊密封與管線連接，另一端的法蘭面與工業標準法蘭或其他設備連接，這樣避免了焊接。機械連接器能夠滿足管線的設計及試驗載荷（如圖3）。

2.4.1 機械連接器安裝準備工作

機械連接器安裝前需將切割點到原斷點之間海管回收或部分回收，以避免影響機械連接器的安裝。

圖2 鉆石線切割機工作示意圖

圖3 機械連接器實物圖

管線表面處理：利用高壓水設備將管線表面處理達到機械連接器安裝光潔度的要求；

管線直度橢圓度測量：使用10寸橢圓度測量儀對切口到標記長度處的裸管進行測量，判斷是否滿足機械連接器安裝的要求：使用長48寸（約1.2m）的水平直尺，過切口測量時鐘方向間隔均勻的四個點（比如12、3、6、9點），檢查海管的曲率。弧度不應該超過直尺的1/16寸（0.15cm）。

2.4.2 機械連接器就位

機械連接器上已經布有吊點，合理起吊機械連接器，保證至少用到兩個吊點；起吊機械連接器將其移到船側水面以上；在潛水員的指引下，開始下放機械連接器。不要直接將連接器下放到管線上；避免機械連接指接觸到海床；在機械連接器接近安裝位置時，檢查確認機械連接器上組件是否在位，是否有雜物進入連接器內部。如果有上述意外發生，連接器須吊裝出水經過清理及檢查后再次入水。

將連接器緩緩套進清理好的管道內，直到無法繼續推進（管道端部與連接器內部臺階接觸），測量連接器套簡法蘭端面與之前裸管上的標記之間的距離。

2.4.3 螺栓緊固

使用液壓拉伸器對螺栓進行液壓拉伸緊固，操作步驟如下：

安裝50%拉伸頭到法蘭上（即間隔安裝拉伸頭），加壓到指定壓力的50%，測試系統是否有泄漏。如無泄漏，將壓力打到指定壓力的100%，此步驟中因法蘭行程明顯，因此要求油泵壓力不能過大。

之后根據拉伸器廠家提供的加力程序，對剩余螺栓進行加力上緊。最終確保所有螺栓己被加力到指定預緊力。

2.4.4 自封閉試驗

螺栓加力完成后對機械連接器進行自密封試驗，以檢驗機械連接器與海管之間密封的有效性。步驟如下：

將試壓軟管連接到機械連接器試壓口上，泵入少量水以清除系統內殘留的空氣。

加壓到指定壓力，并在壓力穩定后保壓30min。壓力試驗合格后泄壓，移除試壓軟管，另用絲堵將試壓口堵上。

2.4.5 防腐處理

將高壓黃油槍連接到機械連接器的高壓黃油接頭。注入黃油從夾頭部位將水擠出。多余的黃油會從夾頭法蘭縫隙或者在夾頭部件安裝后從位于管件外徑的夾頭法蘭面溢出。注入油脂的目的是進行機械連接器的內部防腐處理。

管道密封性試驗完成后，使用貝爾佐納材料對機械連接器尾部的裸露光管段進行水下防腐處理。

2.5 膨脹彎安裝

本次修復采用兩段鵝頭、一節直管段及兩節膨脹彎進行連接。四號膨脹彎最后安裝，根據法蘭測量儀測量結果確定；甲板預制膨脹彎及直管段，并做焊接檢驗、防腐處理和水泥配重。

本次施工按照圖4所示順序進行膨脹彎安裝，在1、2、3號膨脹彎安裝完成后，4號膨脹彎安裝開始前，使用法蘭測量儀進行水下測量，測量兩個海管法蘭間的距離和角度，根據膨脹彎實際測量結果調整膨脹彎尺寸。

圖4 膨脹彎安裝順序圖

2.6 法蘭保護及海管吹埋

膨脹彎連接完成后，使用沙袋對管線法蘭懸空部位使用沙袋進行保護。

利用挖溝機對更換海管的直管段進行吹埋，使海管處于泥面以下，以保證海管在海床上的穩定性。

2.7 管道密封性試驗后投產

管道修復完成后，通知SPC，平臺開井，按照試壓規范，參照SPC提供的以往《平湖原油管線臨時修復工程修復方案》，將管道壓力到1.8MPa，保持壓力6h，觀察管道壓力有無異常，無問題后，管道投入正常生產。

3 結束語

平湖海管修復項目中使用了大量新式設備，主要包括高壓水槍夾持設備，鉆石線管線切割機，機械連接器等，這些設備與技術均是最近幾年才開始應用于國內的海工作業，這些新設備的使用大大提高了施工效率，雖然像高壓水槍夾持設備這種國內廠家吸收國外先進經驗后自行研發的海工設備還不夠成熟，持久性上存在很大問題，但是這掩蓋不了新設備對施工效率的巨大提高。

隨著我國近海油氣的大力開發，及近海其他海洋活動的日益頻繁，海上油漆管道發生損壞的概率相較于以往大了很多，了解并熟悉這些新設備的性能，使用范圍，并能熟練應用于實際施工，對于我們海洋石油輸運的保障具有重要意義。

U656.2

A

1004-7344（2016）05-0166-02

2016-2-1

鐘建軍（1983-），男，工程師，碩士，主要從事打撈及海洋工程工作。