摘 要 隨著我國海底管道服役時間的延長，由于腐蝕老化、海浪沖刷、漁民作業(yè)等原因，海底輸油管道泄漏事故逐年增加。本文論述了一種海上油氣管道干法維修技術(shù)及工程應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞 海底管道；維修工藝；干法維修

中圖分類號 TB53 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)062-0114-01

截止到2010年，我國海域鋪設(shè)的海底管道已超過3 000 km?！笆濉逼陂g，僅中海油在油氣生產(chǎn)、沿海天然氣管網(wǎng)、LNG（液化天然氣）輸送等管道建設(shè)規(guī)模都將達到15 000 km。但是，隨著在役管道服役時間增長、海浪沖刷、船舶起拋錨作業(yè)、拖網(wǎng)捕魚、操作不當(dāng)、落物沖擊、介質(zhì)腐蝕等原因，海上油氣管道的損傷或泄漏事故也在逐年增加。僅2010～2011年就發(fā)生了2起海管破損事故，修復(fù)費用高達幾千萬元人民幣，同時還對海上油氣田生產(chǎn)產(chǎn)生了直接影響。

國際上許多著名的專業(yè)公司都擁有海上油氣管道維修作業(yè)的能力和成功工程案例，如美國的State Oil、挪威的PipeCare等公司。國外掌握著海上油氣管道修復(fù)專利技術(shù)和裝備，對我國只提供技術(shù)服務(wù)，不出售專利技術(shù)裝備，設(shè)置技術(shù)壁壘。2002年之前，國內(nèi)海上油氣管道維修工作只能委托國外專業(yè)工程公司進行，或與國外專業(yè)工程公司聯(lián)合開展，國內(nèi)公司僅初步掌握了海底管道濕法維修技術(shù)。

2002年10月，由國內(nèi)海上專業(yè)工程公司牽頭完成的國家“863”計劃水下干式管道維修系統(tǒng)課題，于2006年11月在海上試驗成功，打破了國外技術(shù)壟斷。其創(chuàng)新技術(shù)成果包括主作業(yè)艙及配套裝備、水下開孔封堵設(shè)備、高壓焊接工藝技術(shù)與自動焊接設(shè)備、水下專用配套機具設(shè)備等。我國海上油氣管道干法維修有了突破性進展。

1 基于干式艙的海上油氣管道干法維修系統(tǒng)組成與工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

基于干式艙的海上油氣管道干法維修系統(tǒng)主要是針對我國渤海海域渾水環(huán)境條件，海上油氣管道干法維修作業(yè)系統(tǒng)。由主作業(yè)艙系統(tǒng)、配套高壓焊接技術(shù)與裝備系統(tǒng)、密封封堵技術(shù)與裝備系統(tǒng)、水下作業(yè)機具設(shè)備系統(tǒng)等組成。其中主作業(yè)艙是海底管道維修創(chuàng)造干式環(huán)境的重要裝備系統(tǒng)之一，包括：干式艙本體結(jié)構(gòu)、H型外框架、水下臍帶系統(tǒng)、臍帶終端系統(tǒng)、干式艙液壓系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、供配氣系統(tǒng)、綜合監(jiān)控系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等。

1.2 工作原理

對海上油氣實施干法維修作業(yè)前，操作人員需通過聲納系統(tǒng)、水下電視監(jiān)控系統(tǒng)以及DGPS系統(tǒng)將干式艙 吊裝引導(dǎo)置海底管道損傷部位并安裝就位，然后向艙內(nèi)充入略大于水深壓力的高壓氣體將水排出，形成穩(wěn)定的高壓干式環(huán)境，為對海底管道進行焊接修復(fù)提供條件，如圖1所示。

2 關(guān)鍵技術(shù)與干法維修工藝

2.1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

60米以淺海域（以潛水作業(yè)極限深度為界），關(guān)鍵技術(shù)報告：

1）主作業(yè)艙干式環(huán)境的形成與60米水深結(jié)構(gòu)密封技術(shù)。

2）潛水及生命支持保障系統(tǒng)。

3）破損段油氣管道切割封堵技術(shù)。

4）水下高壓干式焊接技術(shù)。

2.2 干法維修工藝技術(shù)（工藝步驟）

海上油氣管道泄漏點位置的確定是整個維修作業(yè)的前提。海上作業(yè)是通過聲納、高靈敏度磁探儀以及常規(guī)潛水檢測等方法對海底管道所在路由位置進行定位，通過DGPS對海底管道漏點位置進行檢測以確定泄漏點的精確位置。

在進行維修作業(yè)前，首先要對作業(yè)管段的外表面進行清理，包括附屬水生物、污泥、管道配重混凝土層、保溫層、防腐層等。

維修過程中要采用一段新的管道替代破損管道，因此焊接操作前需對舊管道進行切割操作。為了防止管道切割后海水在壓力作用下進入管道且在焊接過程中不受管內(nèi)油液影響，需在泄漏點兩端實施帶壓開孔作業(yè)，然后將管道封堵器送入管道進行封堵。

操作人員通過Seaking DFP聲納系統(tǒng)、水下監(jiān)控系統(tǒng)以及DGPS系統(tǒng)，通過吊機對干式艙進行吊裝作業(yè)，引導(dǎo)干式艙H型框架就位于待修管道，然后利用H型框架上的液壓位置微調(diào)系統(tǒng)使干式艙本體與管道實現(xiàn)精確定位。關(guān)閉艙門后通過橡膠密封圈泄漏點兩端的管道實施密封操作。

啟動位于甲板的空氣壓縮機通過臍帶纜向艙內(nèi)注入高壓壓縮空氣將水排出艙外，從而營造出干式高壓環(huán)境。

潛水員進入干式艙利用金剛石繩鋸機對管道進行切割操作。然后安裝坡口加工設(shè)備對管道端部進行坡口加工。取出替換管道，采用外對口器將新管道與待修管道組對，保證組對間隙符合自動焊接要求后進行定位點焊。最后潛水員取出自動焊設(shè)備并進行安裝調(diào)試。以上工作完成后，潛水員暫時撤離干式艙。

干式高壓焊接作業(yè)由船上焊工通過焊接電弧視頻監(jiān)視設(shè)備遙控操作完成。利用UT/ACFM等NDT檢驗技術(shù)對焊后管道進行焊接質(zhì)量評估。

為了進一步確認整條海底管道再無其它泄漏點，需對修復(fù)后的海底管道進行整體試壓檢驗。

3 干法維修技術(shù)應(yīng)用

水下干法維修技術(shù)具有應(yīng)用范圍廣、維修作業(yè)快捷、維修質(zhì)量高、水下作業(yè)安全可靠，并且修復(fù)后的管道完整性好等優(yōu)點。自2006年11月國內(nèi)專業(yè)公司研究并海試成功后，憑借其技術(shù)優(yōu)勢，已在我國渤海曹妃甸11油田海底電纜檢測復(fù)位工程中成功應(yīng)用。

2006年12月，渤海灣曹妃店油田海底電纜被過往船錨拉至泥面以上，涉及長度約1千米。為進一步評估評估和確定這條海底電纜的安全性和使用風(fēng)險，油公司委托國內(nèi)專業(yè)公司進行電纜調(diào)查評估。由于曹妃店海域水質(zhì)混濁，水下可見度非常低，在這種海況下，如采用潛水員探摸和水下錄像的調(diào)查方式不可能提供可靠的信息。最終選取水下干法維修系統(tǒng)進行電纜調(diào)查評估，通過水下主作業(yè)艙內(nèi)攝像系統(tǒng)對電纜狀態(tài)進行了數(shù)據(jù)采集。

該項目的成功實施，有效的證實了海上干法維修技術(shù)在我國渤海灣水質(zhì)渾濁下工程應(yīng)用的可行性。

4 結(jié)論

海上油氣管道干法維修技術(shù)，特別是在水質(zhì)渾濁、能見度非常低的渤海灣，能有效解決海上油氣管道的快速維修作業(yè)問題。該技術(shù)是一項高投入、高風(fēng)險、高科技的海洋系統(tǒng)工程，對我國海洋石油水下油氣管道應(yīng)急維保具有極其重要的意義。

參考文獻

[1]劉春厚，潘東民，高峰.海底雙重保溫管道水下修復(fù)工程實例[J].中國海上油氣(工程)，2003，15(6):1-4.

[2]房曉明.海底管線干式維修技術(shù)[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報，2008，07:651-657.