王 東, 尉曉妮

（中海油（天津）管道工程技術有限公司， 天津 300452）

海底管道跨越航道停輸改線綜述

王 東, 尉曉妮

（中海油（天津）管道工程技術有限公司， 天津 300452）

隨著我國港口城市的發(fā)展，港口大型化已經(jīng)成為了趨勢，所以對原有交叉段或者登陸段海底管道需要進行改造。針對海底管道跨越航道停輸改線方法進行介紹，并詳細闡述了改線作業(yè)的步驟和操作方法，并給出了需要注意的細節(jié)。

海底管道；停輸改線；連接

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，城市圍海造田以及港口的擴建等都對海底管線路由和埋深有了更高要求，許多海底管道都將面臨著改造，所以需要有一套完善的海管改線技術及施工方法。

到目前為止，國內(nèi)只有兩項海底管道改線項目，本文就以項目為背景研究了海底管道跨越航道停輸改線的連接技術及施工作業(yè)方法。

1 海底管道改線的幾種形式

海底管道改線形式可以根據(jù)港口航道與海管交叉位置處的海床特征、相關海上油田是否停產(chǎn)等因素來劃分，根據(jù)位置的不同分為原位置下臥改線和側臥改線兩種[1]；根據(jù)管線是否停產(chǎn)分為停輸改線和不停輸改線兩種；本文重點介紹停輸側臥改線。

停輸側臥改線是將準備改線的海底管道完全停止生產(chǎn)后，鋪設新管道并用膨脹彎將新鋪設管道與原管道進行連接。

2 改線作業(yè)中的主要步驟

2.1 改線路由的選擇

改線管道應該在原管線較近的地方，選擇海床平坦，沒有障礙物、不易出現(xiàn)不穩(wěn)定流的地段，海床地質(zhì)要適合挖溝、鋪管及其新舊管道連接作業(yè)。

2.2 預挖溝作業(yè)

預挖溝目的是為了利于管道的拖拉作業(yè)和海管鋪設。預挖溝是指挖溝船進入預定的開挖段，將耙吸管放到水下后，啟動泵，根據(jù)潮位將耙頭下放到泥面，將耙管內(nèi)的清水和低濃度泥漿排出舷外，待泥漿濃度正常后再打開進艙閘閥裝艙；當泥艙裝滿后仍繼續(xù)泵吸泥漿進艙，使泥艙上層低濃度泥漿通過溢流筒溢出[2]（圖1、2）。

圖1 預挖溝工藝流程Fig.1 The preditching process

圖2 將耙吸式挖泥船挖泥示意圖Fig.2 The trailing suction hopper dredger dredger diagram

2.3 海底管道鋪設

2.3.1 起始鋪設

鋪管船首先在改線的一端就位，準備進行起始鋪設。在布設起始錨前，潛水員下水將起始錨附近管線綁扎一定數(shù)量的浮標，用來定位已有管線。

2.3.2 正常鋪設

海管管端到達著泥點后，海管開始正常鋪設，海管在作業(yè)線上通過焊接連接起來，然后通過操作鋪管船的錨機，向前移船將管道鋪至海底。在鋪設過程中，張緊器夾緊管線并通過其自動系統(tǒng)使海管受到一個恒定的張力，確保海管安全地鋪設。

2.3.3 鋪設結束

鋪管結束時，在管線末端組對安裝法蘭、法蘭保護器、焊接終止封頭；將絞車鋼纜連接在拖拉頭封頭上進行張力轉(zhuǎn)換；用它取代張緊器為管線提供張力；使得船向前移動[3]。用絞車將管線終端放至海底。

2.4 新鋪管道的清管、試壓

清管是將改線管道兩端分別放在不同的施工作業(yè)船船舷處，兩端連接清管設備進行清管作業(yè)。清管結束后，回收全部清管球，收球時應檢查清理出的雜物數(shù)量并拍照記錄（圖3）。

試壓的壓力應該是 24 h內(nèi)壓力變化控制在±0.2%之內(nèi)，如果由于溫度的變化或其他原因?qū)е聣毫ψ兓凇?.4%。

2.5 原管線停輸清洗作業(yè)

當關閉閥門，管線停止生產(chǎn)之后，需要對整體管線進行清管，除去管中的原油，以保證切斷管道之后不會對海洋環(huán)境造成污染。清洗列車由幾個清管球和中間裝的表面活性劑、除油劑等組成。經(jīng)過清洗之后，對排出的海水取樣并用分光光度計測其含油量，當含油量達到排放標準時，可以進行斷管作業(yè)。

2.6 水下斷管及其平管起吊

在管線預定的切割點找到管線節(jié)點并進行清理，用冷切割設備進行管線切割，切割結束后，使用氣脹球?qū)艿肋M行封堵以免海水進入，拆除切割機固定裝置，并通知工作人員將切割機回收（圖4）。

斷管作業(yè)后，按照平管起吊設計報告，分別起吊原管線到船舷側，及時進行法蘭焊接工作。起吊過程是要平穩(wěn)、緩慢并且注意安全，與作業(yè)無關人員都要撤離現(xiàn)場；法蘭焊接完成后進行射線探傷，合格之后，在保證工程質(zhì)量前提下，盡可能快的將管線放入海底，以免管道懸空時間太長造成損傷。

圖4 冷切割設備Fig.4 Cold cutting equipment

2.7 膨脹彎的安裝

膨脹彎用來連接導管架立管和海底管道，也可以用來連接兩條平管。它可以釋放海底管線在生產(chǎn)過程中熱脹冷縮引起的應力；防止海管在熱脹冷縮時受損（圖5）。

安裝膨脹彎最關鍵的工序是海管法蘭之間相對空間位置和方位角的測量，即測量舊管線法蘭和新鋪設管線法蘭之間的距離、角度、高差等各種相對空間位置和方位。只有精確地測量出這些參數(shù)，才能準確地預制出所要安裝的膨脹彎，從而使膨脹彎順利連接[4]。膨脹彎預制后，先進行試壓，試壓合格之后才進行水下連接。由潛水員進行安裝，完成改線管道與原管道的連接作業(yè)。

圖5 膨脹彎水下測量Fig.5 The underwater measurement of expansion bend

2.8 整體管線的清管、試壓測試

膨脹彎安裝后，對整體管線進行清管、試壓作業(yè)。清管由一個平臺向另一個平臺或者陸地向平臺，用干燥空氣推動清管球進行。當清管器收到以后，向管線中充滿水開始試壓工作。

2.9 改線后管道的排水掃水、干燥和惰化

對整體管線進行排水是為了首先用清管球除去管內(nèi)的大部分水分，而掃水是用有吸水性的泡沫球除去剩余的游離水。掃水結束以后，泡沫球應該是干燥狀態(tài)。

排水完成以后，用干空氣對管道進行持續(xù)吹掃，當平臺出口端空氣露點達到要求時，停止吹掃。

海管氮氣惰化目的是將管中的氧氣置換出去，以免發(fā)生爆炸的危險。氮氣惰化后要求海管出口含氧量小于2%，惰化合格后，海管需要升壓保存。

2.10 新管線的保護和廢棄管線回收

為保證新管線安全正常運行，需對膨脹彎的連接處用水泥壓塊保護，將懸空部位用沙袋填平，并用碎石和散沙對海管進行填埋，以防海水沖刷和船錨對海管的損傷。

廢棄管線回收之前，要先進行吹泥，要求暴露整條廢棄管線，然后利用鋪管船進行回收?；厥盏墓芫€一般在節(jié)點處切割成一定長度的管段，放置到船上。

3 結 論

（1）在管道鋪設時，考慮到海上施工難度大、成本高、容易受天氣影響，可以在陸地上預制部分接長管，并做無損探傷檢查，這樣可以縮短海上作業(yè)時間，降低成本。

（2）在原管線清洗之后，需要對清洗效果進行檢測，測量排出海水的含油量；由于油的密度比水小會漂浮在表面，所以建議在取樣時最好從污水上部取。

（3）在平管起吊時，要選擇至少是24 h風很小的天氣來進行作業(yè)，在起吊過程中要按照計算和現(xiàn)場情況緩慢進行，起吊成功以后要在保證質(zhì)量的前提下，盡快焊接法蘭并完成射線探傷，最后平穩(wěn)將管頭放入水中；以免管道長時間懸空造成缺陷。

（4）膨脹彎預制的好壞關鍵是看水下數(shù)據(jù)的測量，現(xiàn)在一般都采用法蘭測量儀來測量角度和長度；如果角度有偏差可以通過修焊口來調(diào)整，但是一般一個焊口修的角度不超過2°。

4 結 語

本文在總結工程實踐的基礎上，對海底管道跨越航道停輸改線方法進行了研究，并且對關鍵步驟重點介紹[5-7]。對今后類似工程提供了寶貴的建議，具有一定的參考價值。

［1］潘東民,劉楚．海底管道改線連接技術的開發(fā)和應用 [C].第十三屆中國海洋（岸）工程學術討論會論文集,2007．

［2］王望金.耙吸式挖泥船施工工藝及管理[J].中國水運，2007，9（6）：46-47.

［3］劉楚,張智新,劉極莉．海底管道跨越航道改線方法綜述 [J].中國水運(下半月)，2013，13(2)：245-248．

［4］朱紹華,魏行超,劉勃．使用法蘭測量儀進行海底管線膨脹彎測量技術研究與應用[J].中國海上油氣，2008，20(5)：342-344．

［5］DNV-1981 Rules for submarine pipeline system[S].

［6］DNV-OS-F101-2012 Submarine pipeline systems[S].

［7］ASME B31. 4-2002 Pipeline Transportation systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquid[S].

Shutdown and Reconstruction of Submarine Pipelines Across the Channel Line

WANG Dong, WEI Xiao-ni
（CNOOC (Tianjin) Pipeline Engineering Technology Co.,Ltd., Tianjin 300452，China)

With development of China's port cities, large-scale port has become a trend, so original cross sections and landing submarine pipelines need be transformed. In this paper, shutdown and reconstruction methods of submarine pipelines across the channel line were introduced, and steps and methods of reconstruction operation to change the line were discussed, and problems that should be considered in the reconstruction were put forward.

Submarine pipeline; Shutdown for changing the pipeline line; Connection

TE 832

A

1671-0460（2014）11-2434-03

2014-04-29

王東（1984-），男，山西忻州人，海管工程師，碩士，從事海底管道技術工作。E-mail：mywd2004@126.com。