蒲高軍，魯之如

（1.大連理工大學(xué)，遼寧大連 116024；2.勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東東營(yíng) 257026）

干式維修箱在海底管道登陸段泄漏修復(fù)中的應(yīng)用

蒲高軍1,2，魯之如2

（1.大連理工大學(xué)，遼寧大連 116024；2.勝利油田勝利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，山東東營(yíng) 257026）

海底管道登陸段泄漏點(diǎn)的維修，常規(guī)的方案是水面維修和圍堰維修，但都存在投資大、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)。文章論述了對(duì)圍堰維修技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，開發(fā)出一種干式箱的維修技術(shù)，可較好地克服這些缺點(diǎn)。文章從海底管道泄漏點(diǎn)修復(fù)方案的提出、干式維修箱設(shè)計(jì)要求、主要性能指標(biāo)、修復(fù)的實(shí)施方法、干式箱維修技術(shù)在管道泄漏點(diǎn)修復(fù)中的應(yīng)用等方面介紹了這一技術(shù)。

海底管道；泄漏；修復(fù)；干式維修箱

0 引言

2006年3月，勝利油田中心一號(hào)平臺(tái)海底輸油管道在距離登陸點(diǎn)約300 m處由于遭到盜油者破壞發(fā)生泄漏事故。該管道建于1995年，采用雙層管保溫結(jié)構(gòu)，內(nèi)管采用D 325 mm無(wú)縫鋼管，外管采用D 460mm無(wú)縫鋼管，內(nèi)外管環(huán)形空間填充泡沫保溫材料。泄漏位置處水深2.5 m，盜油孔貫穿管道內(nèi)、外管壁，使管道受到嚴(yán)重破壞。該管道承擔(dān)著整個(gè)勝利海上埕島油田原油輸送任務(wù)，若不及時(shí)修復(fù)，將直接影響到油區(qū)產(chǎn)能建設(shè)，且導(dǎo)致重大環(huán)境污染。

1 修復(fù)方案的提出

1.1 常規(guī)修復(fù)方案的缺點(diǎn)

管道破壞處位于登陸段，水深較淺，在這種水深條件下可以采用的海底管道常規(guī)修復(fù)方案主要有以下兩種：

（1）水面維修方案。此方案類似于海底管道鋪管時(shí)的管道水上對(duì)接，維修時(shí)將管道在水下切斷，而后將埋在海底泥面下的管道提升至水面以上，在施工船舶舷側(cè)對(duì)管道進(jìn)行切割和修補(bǔ)或更換。此方案難度大、工作量多、工期長(zhǎng)。

（2）圍堰方案。此方案包括鋼板樁圍堰和砂石圍堰。鋼板樁圍堰是在管道泄漏處周圍打入板樁，在管道頂部外側(cè)用尼龍袋反壓，形成封閉空間，抽水堵漏后在干式空間內(nèi)對(duì)管道進(jìn)行維修，此方法施工精度難于控制，極易造成板樁間空隙大和封堵困難，甚至損壞管道。砂石圍堰與鋼板樁圍堰方法類似，只是用砂石替代鋼板來(lái)形成封閉空間，此方法砂石用料數(shù)量巨大，工期較長(zhǎng)，投資大，拋石亦可能損傷管道。

1.2 圍堰方案的改進(jìn)

設(shè)計(jì)開發(fā)安全、方便、快捷的裝置，形成干式維修環(huán)境，是圍堰方案成功實(shí)施的關(guān)鍵。在充分考慮海底管道登陸段海域施工機(jī)具能力受限、作業(yè)時(shí)間短等因素的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了海底管道干式維修箱，該維修箱采用鋼結(jié)構(gòu)陸上整體預(yù)制，海上就位在待維修的海底管道事故點(diǎn)上方后，依靠設(shè)置在箱體底部的水力噴射流管道沖泥，箱體在自身重量的作用下下沉到預(yù)定位置，再在箱體四個(gè)角上加設(shè)固定樁，以保證管道修復(fù)期間維修箱穩(wěn)定在初始位置。而后排出箱體內(nèi)的水，在箱體內(nèi)形成海管修復(fù)需要的干式環(huán)境。

2 干式維修箱設(shè)計(jì)要求

2.1 干式維修箱基本結(jié)構(gòu)

海底管道干式維修箱包括箱體和活動(dòng)艙門兩大部分 （見圖1、圖2）。箱體是主要隔水結(jié)構(gòu)，并對(duì)活動(dòng)艙門具有一定的保護(hù)作用；兩扇活動(dòng)艙門是維修裝置的主要活動(dòng)構(gòu)件，位于箱體下部左右內(nèi)側(cè)，采用旋轉(zhuǎn)軸與箱體鉸接，能夠便捷地將海底管道與海水隔離。

2.2 活動(dòng)艙門的運(yùn)動(dòng)路徑與裝配要求

作為維修箱的主要活動(dòng)構(gòu)件，活動(dòng)艙門的運(yùn)動(dòng)路徑和裝配精度影響維修裝置的隔水效果?；顒?dòng)艙門的運(yùn)動(dòng)路徑、與箱體的配合應(yīng)滿足如下要求 （見圖 3）。

（1）安裝于箱體內(nèi)壁左右兩側(cè)的鉸接軸的軸心應(yīng)處于同一高度，即二者連線O1O2應(yīng)處于水平位置，且O1、O2距各自所在內(nèi)壁的距離 （安裝間隙）相等，即：O1O2=BX-2×鉸接軸安裝間隙。

（2）箱體就位于海底管道上后應(yīng)使箱體在長(zhǎng)度方向與海底管道的軸向平行，且寬度方向被海底管道的軸線平分，即OO1=OO2。

（3）活動(dòng)艙門的圓弧中心點(diǎn)與鉸接軸的軸心連線長(zhǎng)度等于左右兩側(cè)鉸接軸的軸心連線的一半，即O1A1=O2A2=O1O2/2，這樣可以確?；顒?dòng)艙門處于關(guān)閉位置時(shí)O、A1、A2三點(diǎn)的重合。

（4）活動(dòng)艙門的兩條短邊必須互相垂直，即O1A1⊥A1B1、 O2A2⊥A2B2， 這樣可以確?；顒?dòng)艙門的A1、A2與O點(diǎn)重合時(shí)，其短邊A1B1和A2B2完全重合，既不存在間隙，也不發(fā)生干涉。

需要說(shuō)明的是，上述尺寸和位置僅僅為理論分析值，具體設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮裝配間隙、密封條貼補(bǔ)余地等。

2.3 維修箱主要性能指標(biāo)

適用水深 （黃海平均海平面）：2～5 m。

設(shè)計(jì)適用高潮位：1.36 m。

設(shè)計(jì)適用低潮位：-0.47 m。

適用波浪：設(shè)計(jì)波高 （5年一遇）1.8 m。

適用流速：最大實(shí)測(cè)流速1.33 m/s。

在安裝期3級(jí)以下海況作業(yè)，適用最大風(fēng)速5.4 m/s。

在維修期5級(jí)以下海況作業(yè)，適用最大風(fēng)速10.7 m/s。

3 修復(fù)實(shí)施方法

首先在陸上預(yù)制維修箱體、活門、開啟/關(guān)閉機(jī)構(gòu)和固定樁，并進(jìn)行表面防腐處理，檢驗(yàn)合格后用駁船運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。根據(jù)管道泄漏點(diǎn)位置和箱體尺寸，將維修箱底部鋼板插入泥中0.5 m，此時(shí)箱體底部的倒U形槽口正好卡入管道，用浮吊吊住維修箱，打下固定樁，連接箱體和樁，由固定樁承擔(dān)箱體自重和受到的環(huán)境荷載，使管道不承受大的荷載；關(guān)閉箱體下部的活門，形成密閉空間后鎖定活門；采用水泵排水，待海水排空后進(jìn)入維修箱檢查密封狀況，對(duì)個(gè)別泄漏處進(jìn)行封堵。維修人員進(jìn)入箱內(nèi)對(duì)管道破壞處進(jìn)行維修；維修完成后斷開維修箱與固定樁間的連接，解開活門鎖定，吊起維修箱，拔樁恢復(fù)原狀。

4 結(jié)束語(yǔ)

與常規(guī)維修方案相比，采用干式維修箱技術(shù)維修海底管道登陸段具有施工簡(jiǎn)單、操作靈活、工期短、投資省等優(yōu)點(diǎn)，而且維修裝置可以重復(fù)利用。2009年干式維修箱修復(fù)技術(shù)在另一條水深5 m的海底管道登陸段泄漏修復(fù)中應(yīng)用，同樣獲得成功。

[1]GB 50017－2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]．

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002．

Application of Dry Maintenance Box for Leakage Repair in Landing Section of Offshore Pipeline

PU Gao-jun（Dalian University of Technology,Dalian 116024，China）,LU Zhi-ru

Traditional methods for repairing leakage points of landing section of offshore pipeline are water surface maintenance and cofferdam maintenance,which have disadvantages of high cost and arduous work.In order to overcome the disadvantages,a repair method with dry maintenance box is developed based on the innovation of cofferdam technique.In this paper,the new developed technique is introduced in aspects of repair scheme,dry maintenance box design,main performance indexes,repair implementation procedure and its application in offshore pipeline leakage.

offshore pipeline;leakage;repair;dry maintenance box

TE973.9

B

1001－2206（2011）06－0015－02

蒲高軍 （1964-），男，山東平度人，高級(jí)工程師，1983年畢業(yè)于大連理工大學(xué)港口建筑工程專業(yè)，碩士，大連理工大學(xué)在職博士研究生，目前從事港口、海洋工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、科研工作。

2010-12-22