海底管道水下不停輸解堵方案設(shè)計

楊乾 杜應(yīng)軍 吳華林 張宇 陳勝利(海洋石油工程股份有限公司，天津 300461)

0 引言

通球是了解在役海管運行狀況的重要手段，但在通球過程由于種種因素，發(fā)生卡球的風險較高(圖1)，即便是國外知名內(nèi)檢測公司如Rosen、TDW，也無法做到100%通球成功。在常規(guī)辦法無法取出卡球、解除堵塞的情況下，相較于管線棄置，水下拆除、替換卡球段不失為一個經(jīng)濟的選擇。

圖1 海管卡球堵塞模擬圖

1 方案設(shè)計思路

針對水下拆除、替換卡球段，大致有停輸解卡和不停輸解卡兩個思路進行方案設(shè)計。

1.1 停輸解卡

(1) 卡球定位

清管球是管道清理的主要設(shè)備，為了準確地確定管道堵塞的位置，會對清管球進行精確定位。低頻電磁波對物質(zhì)具有一定的穿透能力，是檢測定位的一種有效手段。在管道清洗器上安裝磁發(fā)生裝置，可以通過磁定位儀確定清管球的位置。

對于沒有安裝磁發(fā)生裝置的清管球，通常需要先根據(jù)行程上的管件情況分析可能的卡球位置，并向海管內(nèi)發(fā)射另一個裝有磁發(fā)生裝置的、通過性較好的泡沫清管球，根據(jù)泡沫球停留的位置，結(jié)合分析出的可能的卡球位置，也可以準確的指出卡球的位置。

(2) 停輸置換清洗

由于海管已經(jīng)發(fā)生卡球，不具備采用清洗列車整體清洗的條件，通常以“清水+藥劑置換”進行開路置換清洗。因此清洗難度較正常的清管要大，時間上也比正常的清管要長。

(3) 卡球段水下切割

在定位卡球位置，以此位置為中心，為方便水下操作，不妨以2倍的清管球長度或長于2倍清管球長度的預(yù)定長度為間距，使用鉆石線切割機等水下切割設(shè)備進行切割，并回收卡球段至施工船，確認清管球是否在切割段內(nèi)。

(4) 更換新管段

水下在已切斷的海管兩端安裝機械連接器，測量兩個機械連接器之間的長度，預(yù)制新管段并水下安裝。

對于水深較淺的水域，也可以直接將海管兩端撈起至工程船舷邊，將新管段接到兩端焊接后重新下放至海床。

(5) 清管重新投產(chǎn)

對解卡后的海管進行清管，滿足生產(chǎn)要求后，重新輸送油氣。

1.2 不停輸解卡

不停產(chǎn)解卡示意圖如圖2所示。

圖2 不停產(chǎn)解卡示意圖

(1) 卡球定位

與“2.1停輸解卡/1)卡球定位”相同，不再贅述?？ㄇ蛭恢么_定后，設(shè)定切割長度，基于切割長度，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求設(shè)計帶壓開孔、封堵、旁路位置。

(2) 帶壓開孔

使用水下帶壓開孔設(shè)備，在設(shè)定位置進行開孔，如圖二所示，需要開四個孔，開孔順序通常為上游至下游。

(3) 旁路建立

在海管旁邊，利用短節(jié)繞開卡球位置連同，形成與卡球段海管的旁路。旁路有閘閥或球閥控制，打開閥門，形成通路。

(4) 卡球段海管隔離

將海管輸送壓力降至安全范圍，通常為封堵設(shè)備的最大操作壓力以下，使用水下封堵設(shè)備，對卡球段海管進行封堵隔離。封堵順序為先上游，后下游。

針對卡球段，使用小尺寸的開孔設(shè)備設(shè)置清洗孔，通過清洗孔，釋放管段內(nèi)壓力，進行隔離建立的測試，確認隔離有效。

(5) 卡球段清洗置換

通過清洗孔，使用“清水+藥劑”對管段進行置換清洗至排出液體達標。

(6) 卡球段水下切割

在設(shè)定位置進行切割，將卡球管段回收至施工船，確認清管球在管段內(nèi)。

(7) 水下更換新管段

水下在已切斷的海管兩端安裝機械連接器，測量兩個機械連接器之間的長度，預(yù)制新管段并水下安裝。

(8) 正常生產(chǎn)

解除封堵隔離，順序為下游至上游，關(guān)閉旁路閥門，拆除封堵設(shè)備和旁路，加蓋盲板，升壓至正常生產(chǎn)壓力。

2 方案設(shè)計思路對比

兩個方案設(shè)計思路對比如表1所示。

表1 方案設(shè)計思路對比

對比兩個方案設(shè)計思路，不難得出如下結(jié)論：

(1) 對于有停輸檢修計劃的管線，采用停輸解卡方案可有效利用停輸檢修時段，降低解卡的直接費用；

(2) 對于主干線等重要管線，采用不停輸解卡方案，可將解卡施工的減產(chǎn)影響降到最低，確保下游供氣；

(3) 對于沒有停輸檢修計劃的支線管線，應(yīng)綜合考慮直接成本、技術(shù)難度影響，制定經(jīng)濟效益最優(yōu)的方案。

3 方案優(yōu)化建議

針對不同的情況，可以對方案進行局部的優(yōu)化升級，以適應(yīng)不同的施工環(huán)境，提高施工效率。

3.1 停輸與不停輸解卡結(jié)合

采用水下機械連接器連接施工效率低， 且機械連接器采購費用高?？梢钥紤]在封堵時停產(chǎn)，用以隔離管內(nèi)原油或天然氣與海水。在清洗完成后，對隔離段進行切割回收。直接將海管兩端撈起至工程船舷邊，將新管段接到兩端焊接后重新下放至海床或焊接法蘭后在水下對接法蘭。

該方案能夠避免大量的清洗作業(yè)，同時隔離油氣與海水，且停產(chǎn)時間較短，是停輸與不停輸方案的優(yōu)點結(jié)合。缺點是由于涉及各步驟的銜接較多，需要進行更為細致的施工準備及演練工作，在施工中，也要及時與平臺或終端通報施工進度。

3.2 旁路管線優(yōu)化設(shè)計

典型的不停輸帶壓封堵及旁路搭建需要進行四次開孔(見圖2)，重復(fù)施工四次，既增加了施工風險，也導(dǎo)致施工周期過長。而在渤海某D12in 天然氣管道解堵項目中，為了提升施工效率，通過改造機械三通及連箱等關(guān)鍵管件，使旁路管線與封堵共用一個節(jié)點，將開孔數(shù)量由四個減少為兩個(見圖3)，縮短了一半的開孔時間。

圖3 旁路管線優(yōu)化

3.3 國產(chǎn)件替代進口件

隨著國內(nèi)機加工水平和工業(yè)設(shè)計水平的提高，目前施工涉及的機械連接器、機械三通、小尺寸開孔機等關(guān)鍵管件、設(shè)備均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，如在渤海某D12in 天然氣管道解堵項目中，已經(jīng)率先使用了國產(chǎn)機械三通、國產(chǎn)高壓軟管作為臨時旁通。

關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化，能進一步降低工程直接費用，同時縮短了供應(yīng)周期，縮短了卡球?qū)斔偷挠绊憰r間。

4 結(jié)語

有效的解卡方案和施工策略，能有效降低通球的風險，降低管道所有方對通球的擔憂。本文所述的兩種解卡方案設(shè)計思路，能夠解決常規(guī)操作下無法實現(xiàn)的管道解堵。