新型高效的更換海上油氣平臺海管立管的方法

向 毅

中海石油（中國）有限公司上海分公司 上海 200050

1 應(yīng)用背景

某海域區(qū)域中心平臺（以下簡稱CEP），承擔(dān)絕大部分周邊平臺物流接受和轉(zhuǎn)輸至陸地終端的任務(wù)，每年約有A 億m3天然氣通過CEP 海管立管至海管外輸至陸地終端。CEP 海管最大設(shè)計(jì)輸氣量為B 億m3/ a(B=4/ 3A)，但是受到平臺發(fā)球筒及至海管絕緣接頭之間的管道設(shè)計(jì)壓力影響，目前實(shí)際最大輸量只有且只允許達(dá)到7/ 6A 億m3/ a。為了提高CEP 至陸地終端的管輸能力，滿足區(qū)域產(chǎn)量釋放的需求，需對CEP 海管立管懸掛法蘭至到發(fā)球筒之間的管線進(jìn)行升級改造、并對發(fā)球筒進(jìn)行更換。從發(fā)球筒到海管立管懸掛法蘭的各組成部件如圖1 所示。另外，處于懸掛法蘭上方的立管貝爾佐納修復(fù)段因?yàn)闄z測到歷史外腐蝕程度較嚴(yán)重，也需要進(jìn)行更換。

圖1 發(fā)球筒至懸掛法蘭組成部件

因此，CEP 更換改造主要工作具體有：絕緣接頭至發(fā)球筒相應(yīng)的配管和閥門從600LB 升級到900LB，發(fā)球筒由600LB 更換為900LB；更換懸掛法蘭以上外腐蝕嚴(yán)重的立管；平臺的其他適應(yīng)性改造。

2 更換改造方案比選

針對上述更換改造內(nèi)容，考慮幾種施工方案進(jìn)行比選。

2.1 帶壓開孔封堵

于CEP 流程中選取合適的點(diǎn)，安裝旁通匯至懸掛法蘭下方一點(diǎn)，利用旁通保持CEP 的外輸同時(shí)，更換各部件，最后恢復(fù)流程，拆除旁通，恢復(fù)原流程物流外輸。此方案的優(yōu)點(diǎn)是不影響CEP 物流外輸，不會(huì)為產(chǎn)區(qū)帶來經(jīng)濟(jì)損失，但經(jīng)現(xiàn)場考察和研究，鑒于施工空間狹窄，無法滿足帶壓開孔封堵設(shè)備的空間需求，且?guī)洪_孔封堵施工在流程內(nèi)物流壓力較大的情況下有一定的泄露風(fēng)險(xiǎn)，因此此方案棄用。

2.2 CEP 停產(chǎn)停輸更換

對需更換流程排氣惰化后，進(jìn)行更換改造，改造完畢后恢復(fù)生產(chǎn)和外輸。此方案的優(yōu)點(diǎn)是：安全風(fēng)險(xiǎn)小，作業(yè)步驟清晰，計(jì)劃易編制和執(zhí)行。缺點(diǎn)是導(dǎo)致停產(chǎn)時(shí)間過長，初步判斷停產(chǎn)施工時(shí)間在60d 以上，產(chǎn)區(qū)無法接受由此導(dǎo)致的巨大經(jīng)濟(jì)損失，因此此方案亦棄用。

3 二次智能封堵配合三通旁通生產(chǎn)更換改造方案

在排除了上述方案后，CEP 改造工作陷入僵局，面對逐日愈增的產(chǎn)區(qū)外輸量，海管外輸能力即將達(dá)到7/ 6A 億m3/ a 的極限，距離海管最大設(shè)計(jì)外輸氣量B 億m3/ a 尚有1/ 6A m3/ a 的外輸能力無法釋放，但產(chǎn)區(qū)又無法接受長時(shí)間的停產(chǎn)改造。此矛盾亟待解決。

因此，提出了一種一種利用智能封堵器二次智能封堵，配合三通進(jìn)行旁通生產(chǎn)，于短期內(nèi)快速更換海上油氣平臺海管立管的方法，據(jù)調(diào)研，在業(yè)界內(nèi)亦屬于首次類似作業(yè)，經(jīng)過仔細(xì)研究，確認(rèn)此方案可行，風(fēng)險(xiǎn)可控，且能將停產(chǎn)改造時(shí)間大幅度縮短到7d 以內(nèi)，有效化解上述矛盾。主要施工方案如下：

（1）Stpe1：上部工藝管線/ 懸掛法蘭拆除前打入智能封堵器進(jìn)行封堵，并完成上部管線清洗。

（2）Step2：在立管切口安裝三通后智能器由海管內(nèi)壓力推回到三通上部，利用三通旁通建立臨時(shí)旁通恢復(fù)生產(chǎn)。

（3）Step3：待發(fā)球筒和上部管線，立管更換完畢后，將智能封堵器由原流程返回發(fā)球筒取出，拆除旁通外輸流程，恢復(fù)正常生產(chǎn)外輸流程。

4 施工步驟分解說明

4.1 發(fā)射封堵器

CEP 停產(chǎn)，由發(fā)球筒向海管立管內(nèi)推入智能封堵器，待智能封堵器抵達(dá)預(yù)設(shè)位置時(shí)，通過管壁外天線探知，智能封堵器膨脹鎖死，封堵住海管內(nèi)物流，海管在陸地終端一端閥門保持開啟，海管內(nèi)物流可利用原壓力繼續(xù)保持一定時(shí)間段的外輸。

本步驟關(guān)注點(diǎn)如下：現(xiàn)場踏勘測量發(fā)球筒長度，滿足收發(fā)智能封堵器安裝要求；確認(rèn)平臺吊機(jī)具備將封堵器吊裝至平臺施工區(qū)域能力。確認(rèn)關(guān)閉發(fā)球筒其他接口截?cái)嚅y，排空發(fā)球筒內(nèi)可燃?xì)怏w至常壓；確認(rèn)氮?dú)馔耆脫Q發(fā)球筒內(nèi)可燃?xì)怏w，保證安全操作條件；嚴(yán)格按照發(fā)球筒操作規(guī)程進(jìn)行發(fā)球操作。利用氮?dú)庾鳛橥魄騽?dòng)力介質(zhì)，控制住推進(jìn)壓力高于海管背壓2～3bar, 封堵器行進(jìn)速度為0.5～1m/ min，并提前在指定位置安裝定位天線裝置，除在首次封堵位置設(shè)置天線外，在管線穿甲板的3D 彎頭處也設(shè)置一組定位天線，當(dāng)球通過彎頭而行進(jìn)方向由水平變?yōu)榇怪睍r(shí)，需要適當(dāng)降低注氮機(jī)的壓力，使封堵器在立管內(nèi)平緩下降。

4.2 智能封堵器上方管線泄壓惰化，并檢測封堵效果

本步驟關(guān)注點(diǎn)為：提前在封堵位置上端安裝、焊接一個(gè)2 吋放散孔，用來驗(yàn)證封堵效果。智能封堵器平臺側(cè)管線減壓，確認(rèn)封堵器一級和二級密封工作正常，監(jiān)控智能封堵器封堵效果穩(wěn)定性，嚴(yán)格確認(rèn)封堵效果。由于管線內(nèi)壁腐蝕情況，管道橢圓度，焊縫余高等因素影響，封堵極小概率存在微滲的情況，因此，考慮在萬一出現(xiàn)微滲的時(shí)候，采用附加隔離氣囊，隔離氣囊上有專用通道，可使微滲燃?xì)馔ㄟ^通道泄放到外界安全區(qū)域。智能封堵器如圖2 所示。

圖2 智能封堵器示意圖

4.3 絕緣接頭下方切割立管并移除立管管段

本步驟關(guān)注點(diǎn)為：提前在立管上安裝和調(diào)試分瓣式切管設(shè)備，盡量縮短停產(chǎn)施工時(shí)間。切割過程實(shí)時(shí)監(jiān)測可燃?xì)怏w濃度；防止切割鐵屑掉入管道內(nèi)；注意鐵屑飛濺傷人；提前做好固定措施防止管道斷開后應(yīng)力彈射傷人。

4.4 安裝三通旁通組件

將預(yù)制好的三通與短管焊接組件安裝，并安裝三通旁通閥門。安裝三通如圖3 所示。

圖3 安裝三通

4.5 二次智能封堵

遙控智能封堵器解除封堵，靠海管背壓推動(dòng)上升至預(yù)留三通口上方進(jìn)行二次封堵。本步驟注意要點(diǎn)：利用氮?dú)馄胶夥舛缕鲀蓚?cè)壓力，通過盲板上的排氣孔，進(jìn)行泄壓，通過壓差控制封堵器反向行走，控制泄壓速度，使封堵器緩慢行走。到達(dá)指定位置后，鎖緊封堵器，也可以不鎖緊封堵器，靠海管背壓將其頂在三通頂部短管內(nèi)。需要跟封堵器廠商確認(rèn)封堵器長度尺寸，確保三通頂部短管具有足夠的長度，避免封堵器影響旁通外輸路徑。

4.6 實(shí)現(xiàn)旁通生產(chǎn)

將平臺停產(chǎn)前提前施工安裝到附近的臨時(shí)旁通外輸管線接入預(yù)留閥門，打開閥門實(shí)現(xiàn)臨時(shí)外輸如圖4 所示。

圖4 實(shí)現(xiàn)臨時(shí)外輸

4.7 恢復(fù)升級管線

平臺側(cè)管線和閥門升級更換，新發(fā)球筒升級更換完成后，將新管線末端與三通頂部法蘭進(jìn)行連接，恢復(fù)正常外輸流程如圖5 所示。

4.8 回收封堵器

正常流程恢復(fù)后將智能封堵器通過原發(fā)入路徑由海管內(nèi)物流背壓推至發(fā)球筒回收。

4.9 恢復(fù)正常外輸生產(chǎn)

三通閥門關(guān)閉，臨時(shí)管線泄壓惰化并拆除，三通旁通閥門暫時(shí)無法拆除，考慮位置距離海面較近，在臺風(fēng)多發(fā)海域長時(shí)間保留有一定風(fēng)險(xiǎn)，可在平臺最近的停產(chǎn)大修時(shí)，再次通過一次智能封堵作業(yè)，拆除旁通閥門，并且用盲法蘭封閉接口。

5 停產(chǎn)施工時(shí)間

上述施工方案最大的優(yōu)點(diǎn)就是，在保證安全可控，技術(shù)可行的前提下，大幅度的縮短了平臺停產(chǎn)停輸進(jìn)行改造施工的時(shí)間，為產(chǎn)區(qū)減少了巨大的外輸經(jīng)濟(jì)損失。針對停產(chǎn)施工階段主要工作內(nèi)容，理論上將停產(chǎn)施工時(shí)間縮短為65h，考慮余量，施工現(xiàn)場采用三班倒不停歇，可以保證將平臺停產(chǎn)控制在7d 以內(nèi)。

6 結(jié)語

智能封堵器二次智能封堵，配合三通進(jìn)行旁通生產(chǎn)，于短期內(nèi)快速更換海上油氣平臺海管立管的方法，安全可靠，技術(shù)可行，可于工程實(shí)踐中進(jìn)一步細(xì)化技術(shù)細(xì)節(jié)后實(shí)施，并為其他類似改造施工提供有用借鑒。