利用平臺導管架進行海底管線回拖的起始鋪設工法

孫慶輝，燕暉，周楊，李建楠，葉宏平

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300461）

1 概述

卡塔爾NFA海管項目為一條2.5km的20″CRA水泥配重管，作業水深54m，由起重鋪管船藍疆號完成。根據路由設計，海管鋪設的起始端為RTP平臺，在新建WHP—平臺側終止，起始鋪設采用RTP平臺導管架A1、A3樁腿帶纜的方式。由于NFA油田的平臺間采用棧橋連接，藍疆號的錨纜無法穿越多個棧橋，且平臺結構不允許系泊工程船，藍疆號無法在RTP平臺側tie—in點處就位。藍疆船尾距離海管起始位置約190m，這段海管將通過海底與起始纜相連的導向滑輪由藍疆#6錨機反向回拖至tie—in點，如下圖1所示。

圖1 NFA油田20”海管路由示意圖

2 回拖式起始鋪設工法

2.1 起始纜索具布置

起始纜索具及導向回拖裝置布置如圖2所示。

2.2 起始纜連接

起始纜及導向回拖裝置的連接布置由DSV（潛水支持船）完成，主要操作步驟如下。

圖2 起始索具布置圖

（1）DSV分別在RTP平臺A1、A3樁腿側就位，飽和潛水員水下連接環形吊帶及高強纜。

（2）500m回拖鋼纜由DSV的鋪纜器配合下放，鋼纜一端穿過導向滑輪，并安裝標記浮球。

（3）DSV的折臂吊將與回拖纜連接好的導向滑輪吊入水中，飽和潛水員使用浮袋將回拖裝置布設在預定位置，并與兩根高強纜連接。

2.3 管線回拖流程

起始導向索具連接完畢后，藍疆船進入NFA油田現場，起始鋪設開始。

（1）藍疆號在船尾距離tie—in點189m的位置就位，回收回拖鋼纜，鋼絲繩一端與海管起始封頭連接，另一端卷到藍疆船的#6錨機上。

（2）回拖纜連接完畢，管線回拖開始，#6錨機收鋼絲，張緊器放管，同時作業線進行海管焊接、檢驗、涂敷等工作。

（3）為減小管端的鋪設張力，從而降低加載在導管架樁腿上的載荷，每根海管頂部安裝總凈浮力3T的浮球。

（4）起始鋪設全程使用ROV進行水下監控，當起始封頭被拖至目標區域中時，錨機絞車停止回拖操作，ROV將預布在起始封頭上的鋼絲短扣與導向回拖裝置上的鉤子相連，實現張力轉換，放松回拖纜，ROV將其剪斷，#6錨機回收回拖纜。

表1 起始鋪設計算分析摘要

（5）當每根海管著泥后，ROV剪斷綁扎帶，浮球釋放并被回收，以提供海管足夠的底部摩擦力。

2.4 鋪設張力監控

對于起始鋪設階段張力的監控措施主要包括：張緊器自動模式設置±5T的上下靜帶、#6錨機的張力顯示。使用ROV對海管著泥點位置的監控，分析海管形態是否在合理區間。

3 計算分析

3.1 導管架強度校核

導管架強度校核結果是支持平臺帶纜起始鋪設方案可行性的重要依據，通過SACS和ANSYS有限元分析對平臺導管架進行整體以及局部的受力分析，證明在海管鋪設的作用張力下平臺結構的完整性。強度校核的環境因素輸入條件要以起始鋪設時的海況條件要求為依據，對于力的輸入條件要分為A1、A3樁腿同時受力以及單獨受力的情況，最終得出UC值滿足導管架強度要求。如下圖3。

圖3 有限元局部校核

3.2 起始鋪設張力分析

起始鋪設的每一步張力操作都嚴格按照鋪管計算分析來執行，保證管端拉力不超過導管架強度校核受力的上限值。

4 關鍵技術研究

平臺間海底管線利用導管架進行回拖的起始鋪設關鍵技術在于：對于加載在導管架樁腿的力的控制，張力監控的同時通過安裝浮球降低管端張力；起始纜設計精度的把握，直接影響管線回拖的方向及海管鋪設安裝精度；導向滑輪加裝三角板底拖的一體式設計，底拖與起始纜的兩點式連接有效避免管線回拖中滑輪翻轉造成的鋼纜打扭。

5 結語

利用平臺導管架進行海底管線回拖的起始鋪設工法，成功解決了錨系鋪管船在海上復雜油田區域無法在起始端tie—in點就位進行起始鋪設的施工難點。同時這一工法可以進一步推廣至回拖與重力錨、吸力樁等結合形式的工法研究。