基于空氣潛水的淺水立管安裝新工藝

盧維強 葉海賓 李東生 鄭申奎 謝锏輝

摘 要：立管是連接海底管道和海洋平臺組塊管線的重要管段，立管安裝是海洋管道安裝工程的關鍵環節。常規立管安裝方案是通常利用浮吊船起吊立管，配合平臺絞車扶正立管，潛水員下水完成立管固定。該文闡述了一種采用平臺吊機和絞車將立管短節分段吊裝、扶正，固定在導管架上；然后將立管短節焊接組對為一整根立管；最后將整根立管下放入水，由潛水員下水完成立管固定。該安裝工藝無需使用浮吊船即可完成淺水立管安裝，具有較高的經濟效應。

關鍵詞：立管；管卡；立管安裝；空氣潛水；風險控制

中圖分類號：TE54 文獻標志碼：A

0 概述

立管是連接海底管道和海洋平臺組塊生產設施的重要管段，立管安裝是海洋管道安裝工程的關鍵環節。立管的種類很多，可分為導管架上立管、棧橋或獨樁上立管。立管安裝在海底管道鋪設中，也是最為復雜、技術含量最高的一個工程分段之一，其中，導管架上的立管安裝難度最大。在我國海洋石油開發中，大量使用導管架，每個導管架上都配有各種類型的立管。因此，對導管架立管安裝工藝的研究，對于海洋油氣開發和工程建設具有重要意義。

淺水立管安裝在國內外都趨于成熟。基本方法是先在陸地進行立管卡子和立管的預制，再利用運輸船將立管運抵安裝現場。由浮吊船吊機起吊立管卡子入水，潛水員入水，將立管卡子安裝在導管架上。然后，吊機吊裝立管，將立管吊裝入水，在平臺絞車的配合下將立管扶正，調整立管角度位置。調整完畢后，潛水員閉合立管卡子，將立管固定在導管架上，完成的立管安裝。

該文論述了一種采用空氣潛水進行立管安裝的新工藝。其創新點在于無需借助浮吊船作業，只需使用絞車、立管短節運輸船、平臺吊機和空氣潛水即可完成安裝。相對于同水深的常規安裝方法，能夠有效降低安裝成本。此方法適用于50m以淺的立管安裝（50以淺是指水深小于50 m，海洋工程中的通用描述）。

1 立管安裝方法

立管安裝主要分為幾部分，立管預制、立管卡子安裝、立管安裝，其基本工藝流程如圖1和圖2所示。

1.1 安裝準備

安裝準備工作主要分為2個部分：平臺改造和建立潛水工作站。主要準備工作如下：

絞車底座加固與絞車就位固定。絞車用于立管提拉扶正和就位，絞車需固定在導管架平臺底層或中層甲板主梁上，根據施工要求及結構計算而定。

滑輪組連接。滑輪組主要用于吊裝立管，鋼絲繩通過滑輪組將絞車同立管/立管卡子連接，滑輪的安裝點需要根據吊裝位置進行確定。

立管臨時固定卡子安裝。立管臨時固定卡子主要用于將吊裝后的立管臨時固定在平臺上，便于立管短節間在平臺上的對接。

建立潛水工作站。根據不同的潛水入水方式，將潛水工作站安裝在蜘蛛甲板或者底層甲板上，并安裝配套的A架或氣動絞車，連接好相關設備。

1.2 立管卡子安裝

卡子的海上安裝可以根據平臺的實際情況進行調整，此處敘述一種常規安裝方法。

（1）海生物清理。由于導管架上常常附著有海生物，在安裝卡子之前，安排潛水員入水，利用液壓打磨機或鐵鏟對管卡安裝位置表面進行海生物清理。

（2）吊裝立管卡子。平臺甲板人員將平臺預設的絞車鋼絲繩一端與管卡吊索的吊環相連。平臺吊機慢慢下放管卡，同時絞車緩慢收緊鋼絲繩，當管卡移動到安裝位置上方附近時，由潛水員解除管卡上的平臺吊機鋼絲繩。

（3）調整卡子位置，組對管卡法蘭。潛水員使用手扳葫蘆調整卡子水平位置，平臺絞車鋼絲繩調整卡子上下位置，逐步調整到安裝位置，組對管卡法蘭，找正后，插入并預緊螺栓，完成立管卡子安裝，如圖3所示。為了便于立管安裝，潛水員還需將管卡的合頁打開并用細繩進行固定。

（4）檢查管卡同軸度。完成所有管卡安裝后，在最高處管卡和最低處管卡之間，拉一條細鋼絲繩作為基準線，檢查所有管卡是否安裝在同一軸線上。管卡安裝完成后，由潛水員對所有管卡及立管安裝路由進行檢查并錄像。

1.3 立管預制

該立管安裝方法采用在平臺上進行立管預制，是該方法的核心部分。立管按照以下步驟進行預制：

（1）第一段立管短節吊裝、固定。平臺吊機起吊立管短節，當下段立管吊運至絞車行程位置時，將立管上端傳遞給絞車。指揮吊機和絞車，將立管扶正，如圖4所示。并利用控制索具或管卡等方式將立管臨時固定在平臺上。絞車解索，準備吊裝扶正下一段立管短節。

（2）第二段立管短節吊裝。按照步驟1的方法，將第二段立管短節吊裝、扶正。將第二段立管短節吊裝至第一段上方。

（3）立管短節對正、焊接。管工通過絞車調整立管位置，將第一、第二段立管短節對正。焊工焊接對正的第一、二段立管短節。在焊接過程中，由于受海風的影響，第二節立管可能會有所擺動。可以安裝一些支架或者索具，固定第二節立管。

按照上述方法，完成第二段和第三段立管焊接和焊道防腐。至此預制工作完成，完成預制后的立管狀態，如圖5所示。為節省工期，立管預制和立管卡子安裝可以同時進行。但須注意，2個工作不得在同一的甲板方位上進行，因為潛水和焊接不能存在交叉作業情況。

1.4 立管安裝

完成立管卡子安裝和立管預制后，即可進行立管的安裝。安裝過程如下：

1）下放立管。運行絞車，將立管移動至2臺教程的工作行程之內。由潛水員將立管下端索具掛接到絞車2上。2臺絞車協調工作，將立管向外偏移一定距離。防止立管在下方過程中傷及導管架。當立管下放距離海底約5m位置時，潛水員入水，觀察立管位置情況。

（2）調節立管位置。潛水員根據實際情況，指揮平臺施工人員進行對立管位置、角度立管艏向及離地高度進行調整，如圖6所示。

（3）立管固定。位置及角度調整完畢之后，潛水員將立管固定在立管卡子上，擰緊螺栓，完成立管安裝。在完成立管安裝之后，潛水員從上至下對安裝好的立管進行檢查。

2 風險控制

在該安裝工藝流程中，主要涉及2類作業：海洋平臺上甲板內作業和空氣潛水員水下作業。該類作業在海洋工程中屬于常規作業內容，但在施工過程中，需要把握以下幾點風險：

潛水交叉作業風險。在空氣潛水作業中，需要嚴格避免與組塊上方存在交叉作業。根據國際標準規定，潛水員作業半徑在15m范圍內，不能存在任何舷外作業，以避免任何可能的落物對潛水員造成傷害。

空氣潛水員減壓風險。在潛水作業中，減壓風險是時刻存在的，減壓不充分將會對潛水員身體造成較大傷害，這類事故在潛水作業中時常發生。為了盡可能減少該類事件的發生，在施工前，需要由專業的潛水監督考察作業地點，提前制定潛水員減壓策略。同時，需制定詳細的潛水減壓事故應急預案，在潛水員減壓后出現減壓病的情況時，嚴格按照應急預案進行處理，避免對潛水員造成較大傷害。

立管短節吊裝扶正風險。利用平臺吊機吊裝和扶正立管短節時，存在較大的吊裝作業風險。常見的情況有：管段脫落、管段碰撞組塊、管段傷人等事故。在作業前需由工程師和甲板監督對作業區域進行嚴格檢查；檢查吊裝扶正設施是否存在損傷等情況；在作業區域設置隔離區域。吊裝扶正作業時，需由專人利用繩索控制立管短節，在有效的控制之下完成管段的吊裝和扶正工作。

3 結論

在海洋工程立管安裝施工作業中，常規方案一般利用浮吊船起吊立管，配合平臺絞車扶正立管，潛水員下水完成立管固定，但浮吊船舶的成本較高。同時，常規立管安裝方案還需在陸地進行立管管段焊接預制，并且需進行大長度的立管整段運輸。該文闡述的方法，可以直接用平臺吊機和預先布置在平臺上的絞車將立管短節進行分段吊裝、扶正，并將短節分別固定在導管架上；然后，將立管短節焊接組對為整段立管；接著，將整根立管下放入水，最后，下放潛水員入水，由潛水員下水完成立管調整和管卡固定。同常規的安裝方式相比，該方案與常規方案施工資源條件對比見表1。

根據對比可知，該文論述的方法可以有效避免使用浮吊船，采用平臺吊機加絞車進行立管安裝，避免尋租價格昂貴的工程船進行立管吊裝；采用在平臺上預制，避免尋求預制場地碼頭資源；采用短節運輸，減小了對運輸駁船的長度要求，降低了對運輸船的要求。因此，該文論述的立管安裝工藝具有較高的經濟效應。

參考文獻

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