DSV 搭載空氣潛水系統在立管安裝中的應用

王海龍，吳業旺，劉 松，黃汝坤

（深圳海油工程水下技術有限公司，廣東深圳 518067）

0 引言

平臺立管是連接水上和水下油氣管道和設施的重要組成部分，立管安裝是海洋工程管道安裝的關鍵環節。近年來隨著海洋工程逐漸走向深水，在60 m 以上的水域飽和潛水系統作業的應用越來越廣，但在60 m 以下水深的淺水海域空氣潛水依然為不可替代的水下作業方式。在30 m 水深的海域，立管長度一般為50 m 左右，為便于海上安裝，減少水下作業的工作量和確保立管安裝質量，通常將立管整根預制和安裝（在深水區域通常會將立管分段預制分段安裝）。

本文以30 m 水深采用空氣潛水安裝整根立管為例，介紹DSV（潛水支持船）完成立管的吊裝、調整狀態、水下傳遞、平臺施工人員配合空氣潛水員完成管卡和立管的安裝的工藝方法，工作內容主要有平臺準備和立管測量、海生物清理和管卡安裝、立管安裝和管卡預緊、工具回收和后調查等。該安裝方法有所需工期短、機動性高、節省施工效率和項目成本等特點。

本文略過立管和管卡的預制工作，著重從海上安裝階段開始，介紹利用DSV 搭載空氣潛水系統完成整根立管安裝的過程。

1 設備動員

DSV 在靠泊碼頭動員空氣潛水設備上船，完成空氣潛水設備的布置和系統設備的連接測試（圖1）。

圖1 常規空氣潛水設備布置

2 平臺準備和立管測量

（1）平臺提前進行布場，動員施工設備、水上管卡、施工人員上平臺。

（2）平臺施工人員根據設計方案，在平臺上的設計位置布置絞車、搭建腳手架、焊接輔助吊耳等。

（3）平臺上施工人員安裝水面以上的立管管卡。

（4）DVS 搭載空氣潛水設備到達平臺外作業位置，潛水員在水下確定立管管卡的位置并劃線標記，平臺甲板人員配合潛水員通過拉鋼絲繩的方法測量立管高度。

（5）如果因海床不平整或立管正下方有障礙物等，則需要進行清理，以確保測量出的立管安裝高度與立管的長度相匹配。

3 海生物清理和管卡安裝

（1）潛水員對立管管卡位置的導管架橫拉筋（或斜拉筋）進行目視檢查，觀察導管架是否有損傷痕跡。

（2）潛水員沿著導管架橫拉筋（或斜拉筋）畫線，標記管卡中心位置和管卡合頁兩側位置。

（3）潛水員利用液壓打磨機或高壓水槍清理管卡安裝位置的海生物，確保清理后滿足管卡安裝要求。

（4）平臺甲板作業人員根據懸掛管卡的定位，安裝焊接懸掛管卡。

（5）潛水員和平臺甲板作業人員根據施工程序和圖紙，依次確定其他立管管卡的位置并畫線。

（6）平臺甲板人員預先在立管安裝位置的正上方焊接吊點，吊點連接卸扣、吊帶（或鋼絲繩）、手拉葫蘆、提拉絞車等索具，作為管卡的轉移和下放工具。

（7）平臺使用絞車起吊管卡，利用手拉葫蘆倒運下放管卡，甲板工在海甲板使用手拉葫蘆繼續倒運管卡和輔助調整管卡的姿態，協助管卡就位。

（8）潛水員入水，抵達管卡安裝位置，指揮平臺通過手拉葫蘆、絞車等調整鋼絲繩長度，調整管卡位置，并在管卡和導管架之間安裝拖拉索具。

（9）潛水員利用手扳葫、吊帶等，將管卡拖拉至導管架上并用緊固帶將其固定。

（10）潛水員利用手拉葫蘆合上立管卡子抱導管架橫拉筋（或斜拉筋）的合頁。

（11）潛水員調整沿著導管架橫拉筋（或斜拉筋）將管卡調整至設計安裝位置。

（12）潛水員利用坡度儀測量管卡與垂直面之間的角度，并調整管卡使角度達到設計角度。

（13）潛水員在立管抱導管架的合頁上安裝螺栓，并利用梅花扳手輕微預緊，至管卡不活動即可。

（14）潛水員使用鋼絲繩進行管卡同軸度測量。當所有管卡均處于同一直線時，潛水員用液壓扭矩扳手預緊管卡抱導管架的合頁螺栓。

4 立管安裝及管卡預緊

（1）空氣潛水支持船移出平臺作業范圍，甲板作業人員按照立管吊裝圖配置和檢查立管吊裝索具及尾繩。

（2）空氣潛水支持船甲板人員在立管周邊結構物上綁扎墊木等作為防撞防護。

（3）空氣潛水支持船甲板人員解除立管固定用的綁扎帶。

（4）空氣潛水支持船船吊機起吊立管，甲板人員牽引尾繩控制立管方向。

（5）吊機起吊立管并吊高至水面以上，甲板作業人員通過尾繩控制立管，移船并調整船位保持距離導管架位置在安全范圍以外（圖2）。

圖2 立管吊裝及傳遞

（6）主作業船舶吊機繼續下放吊機鋼絲繩，主作業船舶甲板人員通過尾繩調整立管朝向，ROV（水下機器人）水下觀察立管的姿態，確定立管的朝向與船舷保持垂直。

（7）平臺下放絞車鋼絲繩，ROV 入水完成找到絞車鋼絲繩，并攜帶絞車鋼絲繩找到立管抽拉法蘭索具位置，ROV 完成平臺絞車鋼絲繩和立管抽拉法蘭環形吊帶索具的連接。

（8）主作業船舶吊機與平臺絞車配合抽拉立管，船舶保持船位不變。

（9）船舶吊機回收絞車鋼絲繩約，平臺絞車鋼絲繩長度保持不變。

（10）船舶吊機將立管提升至水下約5 m 位置時，平臺絞車回收絞車鋼絲繩約至絞車鋼絲繩開始受力。

（11）甲板作業人員回收控制立管的尾繩。

（12）主作業船舶吊機與平臺絞車配合，將立管扶正。

（13）平臺絞車緩慢回收絞車鋼絲繩約，船舶吊機配合下放鋼絲繩，緩慢將立管重量轉移至平臺提拉絞車。絞車回收過程中，平臺絞車操作人員隨時報告絞車張力，以防絞車過載。

（14）船舶吊機繼續配合緩慢下放鋼絲繩約，平臺絞車繼續緩慢回收絞車鋼絲繩約平臺甲板工利用倒鏈連接立管，使索具輕微受力，防止立管受海流影響發生水平面內的移動。

（15）作業船舶的空氣潛水員入水，自上而下觀察每個管卡與立管之間的位置狀態，并觀察立管懸掛法蘭與導管架上懸掛卡之間的位置狀態。

（16）潛水員解鉤吊機鋼絲繩與立管吊裝索具的連接。

（17）潛水員下水，連接手拉葫蘆調整立管，使立管由下至上逐漸嵌入管卡轉移至管卡內。

（18）通過絞車上下調整立管高度，將立管懸掛法蘭調整至懸掛卡內，關閉懸掛卡。

（19）根據懸掛管卡螺栓的設計扭矩值，甲板作業人員閉合合頁并緊固螺母。

（20）空氣潛水員入水逐個觀察管卡與立管之間的狀態，如果立管無法正確進入管卡中，潛水員在導管架和立管間建立一套索具，協助立管就位，立管完全嵌入管卡之中后，空氣潛水員指揮平臺絞車下放立管，使立管懸掛在懸掛法蘭上。

（21）空氣潛水員自上而下依次觀察立管是否完全嵌入管卡之中。

（22）潛水員入水測量立管鵝頭的角度，如果鵝頭角度不滿足設計要求，則需要下放配重塊和手拉葫蘆等索具完成鵝頭角度的調整，以達到鵝頭設計的角度。

（23）空氣潛水員自下而上逐步合上管卡合頁并安裝螺栓。

（24）空氣潛水員合上懸掛管卡抱立管的合頁，并安裝螺栓。

（25）甲板工合上懸掛管卡以下的管卡合頁，并安裝管卡抱立管的合頁螺栓。

（26）空氣潛水員合上最下方的管卡合頁，安裝螺栓但不預緊。

（27）空氣潛水員（或甲板工）使用液壓扭矩扳手依次完全預緊全部管卡合頁螺母。

（28）空氣潛水員（或甲板工）在合頁螺栓兩端各安裝一個防松螺母，并用扭矩扳手預緊。

（29）空氣潛水員或平臺甲板工拆除其他安裝輔助索具，并回收。

（30）潛水員利用直尺測量法蘭最低點距海床高度。

（31）潛水員回收測量工具。

（32）潛水員拆除并回收配重塊以及立管上的安裝索具，同時回收配重塊，完成立管安裝。

5 結束語

在海上立管安裝過程中，常規的作業方式是運輸船將立管運至安裝現場，同時動員浮吊船至現場，利用浮吊船起吊立管，預先在平臺布置好的絞車進行立管懸掛和調整姿態，空氣潛水員下水完成立管的安裝固定工作，但浮吊船舶所需費用較高且需要進行拖航，動員不便。本文介紹直接利用帶有吊機的DSV進行立管運輸和安裝的方法，與常規方法相比，該方法節省了運輸駁船和浮吊船的需求和項目成本，充分利用船舶吊機，尤其適用于吊機能力不足的小平臺。同時，由于DSV的船舶性能通常較好，對海況的要求也更低。

立管安裝為海上設施安裝中必不可少的工作，如何簡單、快速地完成立管安裝通常會直接影響后續施工。在目前海洋工程逐步向深水發展的階段，淺水海域的立管安裝同樣不能被忽略，空氣潛水作為目前較為成熟的水下安裝作業方法常被應用于潛水海域的各種施工，且隨著多年的發展，目前國內的空氣潛水資源也越來越多、經驗也越來越豐富。采用DSV 搭載空氣潛水系統完成立管整裝作業，也是目前風險較低淺水作業的最佳選擇。