基于海底管道落物打撈的海洋工程項目應急管理探討

李 治，王潔瓊，曾妙婷

深圳海油工程水下技術有限公司，廣東深圳 518000

海底管道安裝過程中，異物落入海底管道的狀況時有發生。異物落入海底管道后，如不及時打撈清理出來，投產后會隨油氣進入生產系統，損傷油田生產設施，造成油田停產，損失不可估量。隨著油氣開發步入深水，海底管道落物發生后，打撈清理的技術難度增大，對項目費用、工期等都會產生較大負面影響。目前關于鉆采階段井下落物打撈的研究較多，而關于安裝階段海底管道落物打撈方面的研究和文獻較少，因此，開展安裝階段海底管道落物打撈的探討和研究對后續項目具有實際指導意義。

1 背景介紹

某深水氣田位于南海西部（總體布置見圖1），作業水深1 220～1 560 m，是國內首次采用典型深水開發模式進行開發的自營深水氣田。生產平臺采用半潛式浮式平臺，4×4張緊式系泊系統，所處位置水深為1 432 m。

圖1 氣田總體布置

施工時，潛水員在近平臺側進行10 in（1 in=25.4 mm）SCR（P4）旋轉接頭頂部收發球筒拆除時，輔助工具定位鋼釬固定繩索意外崩斷，導致定位鋼釬掉落，疑似落入海底管道內，無法確切判定。此時，10 in海底管道系統回路已經連接完成，海底管道回路端頭，即SCR管頂部（P3、P4）都在平臺位置且處于水下約30 m，如圖2所示。SCR管頂部至PLET的管道長12.413 km，其中約10 km為平管，平臺側水深約1 432 m，SCR懸掛狀態如圖3所示，10 in海底管道路由與水深關系如圖4所示，海底管道系統參數見表1。疑似掉落鋼釬規格：直徑38 mm，長度600 mm，質量約5 kg，如圖5所示。

圖2 10 in海底管道回路示意

圖3 SCR懸掛狀態示意

圖4 海底管道路由與水深關系

圖5 疑似落入海底管道鋼釬

表1 海底管道系統參數

2 打撈方案

2.1 方案比選

通過查閱相關資料得知有兩種打撈方案可供選擇。第一種，借鑒鉆探作業中對于類似桿類落物的打撈，優選抽油桿打撈筒、活頁打撈筒等工具進行打撈；第二種，水下安裝階段，通過清管通球將海底管道內異物清理出。兩種打撈方案對比分析如表2所示，通過比選，選擇清管通球打撈方案。

表2 兩種打撈方案對比

2.2 方案設計

根據現場情況判斷，如果鋼釬從P4位置落入，利用P3管上部永久發球筒發球，從P3往P4通球，從下往上將鋼釬推出，鋼釬在海底管道中運行的距離最短，風險最小，是可供選擇的最優方案，據此，在P4頂部安裝臨時收球筒，并擬定如圖6所示的通球流程。

圖6 通球流程示意

3 設備選型

3.1 高壓清管泵

P3上部永久發球筒至P4頂部收球筒全長為59.2 km。通過海底管道系統清管工藝計算，清管球速度、清管泵流量和清管時間如表3所示。

表3 海底管道清管工藝計算

為減少通球時間，前57 km清管球速控制在0.5～0.75 m/s，最后2.2 km球速降低至0.1～0.25 m/s，以避免鋼釬損傷海底管道或卡死。

現場使用的HT400高壓清管泵，2臺泵的最大輸出流量104.9 m3/s，壓力3.45 MPa，剛好滿足清管球速度0.75 m/s的要求，如圖7所示。

圖7 HT400高壓清管泵撬

3.2 清管球

現場初步擬定，利用泡沫球加鉸接球的組合清管球，在球前增加鋁制圓板，以增加球的剛度，避免被鋼釬穿入的同時保證清管效果，根據DNVOS-F101，鋁板的外徑取最大公稱內徑的最小內徑的97%，最小內徑計算如下：

式中：f0為橢圓度；ODmax為最大外徑，mm；ODmin為最小外徑，mm；ODnom為公稱外徑，mm；IDmin為最小內徑，mm；tmax為最大壁厚，mm；hbead為焊縫余高，mm。

通過計算，最終鋁板直徑為199.43 mm，計算過程見表4，鉸接清管球如圖8所示。

圖8 選定的鉸接清管球

表4 通球鋁板直徑計算

4 風險識別

清管通球打撈落物方案的風險識別及應對措施如表5所示。

表5 風險及應對措施

鉸接球過彎管模擬示意如圖9所示，旁通及通球模擬示意如圖10所示。

圖9 鉸接球過彎管模擬示意

圖10 旁通及通球模擬示意

5 模擬實驗

考慮到清管球被刺穿、被壓縮以及鋼釬楔入的風險，通球前進行了陸地模擬測試，在陸地預制了1條1∶200的10 in海底管道系統（見圖11），按照選定的方案進行清管模擬，以驗證上述方案的可靠性。

圖11 陸地模擬實驗

通過陸地試驗，泡沫球、鉸接球的清管組合能夠順利將鋼釬清出；泡沫球、鉸接球單獨清管，同樣能夠清出鋼釬。

與此同時，海上也進行了泡沫球耐壓試驗，將泡沫球固定在工具吊籃上，從甲板入水，ROV從水下50 m開始同步下放觀察，以確認泡沫球在不同水深的壓縮形變量。當泡沫球下放至100 m水深時，受水壓壓縮已發生肉眼可見的變形；當下放至200 m水深時，形變量已達到30%左右；當下放至1 400 m時，形變量超過50%。

結合試驗模擬結果，最終確定不發泡沫球，直接發鉸接球清管的打撈方案。最終，經過39.5 h的通球作業，成功將鋼釬（見圖12）從海底管道中打撈出來。

圖12 打撈出的鋼釬

6 結論及建議

海洋工程項目往往是整個團隊協同作業，對應急情況的處置不及時會導致大范圍的船舶待機。由于海洋工程安裝船舶日費較高，因此，加強應急管理能力建設，提升突發情況的響應速度和處置能力，對海洋工程企業尤為重要。通過南海某深水項目實例分析，提出三個方面應急管理能力建設的意見。

（1）現場管理方面。作業前進行技術交底、風險分析、班組級別的工前會議，對風險進行宣貫，保證每位作業人員清楚落物的風險；作業過程中，勞保用品等容易掉落的物品都系好防落繩、安全繩，杜絕落物風險；作業后，及時做好管口的封蓋防護。

（2）組織管理方面。加強施工隊伍建設，提升施工單位應急響應能力，陸地資源比海上容易協調，各項模擬作業較海上容易實現，發生應急情況時，陸地需要和海上保持高效聯動，快速響應，通過建模測試等獲取第一手的試驗數據，為海上現場決策提供參考依據。

（3）技術管理及革新。一方面，該類應急事件發生后，設計人員在制訂方案時宜盡可能優先考慮選用現場的資源設備，使用成熟的技術方案，減少新設備動復員的時間成本，規避選用不成熟方案而產生次生風險；另一方面，SCR由J-lay船鋪設完成后只能懸掛在水面以下30 m處，之后由空氣潛水員在其端頭安裝短節，水面下作業視野受限，人員行動受限，增加了發生落物的風險；通過安裝船舶吊機、平臺吊機和平臺絞車協助，將SCR端頭懸掛到海平面以上，或使用軟管替代SCR，通過抽拉上平臺甲板，可杜絕落物風險，從技術源頭上降低此類突發事件的發生。