杜永軍

海洋石油工程股份有限公司，天津 300452

0 引言

錦州港位于遼東灣的西北部，是遼西地區(qū)唯一的對外開放口岸，其航道走向為南北方向。錦州港現(xiàn)有的航道已經(jīng)不能適應(yīng)到港船舶大型化的發(fā)展趨勢，為滿足錦州港發(fā)展及船舶安全進出的要求，錦州港擬對近港主航道進行擴建。為滿足錦州港擴建工程，需對穿越錦州港航道的錦州20-2凝析氣田登陸管道進行改造。錦州20-2海底登陸管道改造工程包含海底管道清洗、海底管道改造、海底管道投產(chǎn)3個階段。

1 海底管道復(fù)合清洗

錦州20-2凝析氣田位于遼東灣，其登陸海管直徑為323.9mm（12.75 in），總長51 km，已投產(chǎn)運行近15年。海管輸送介質(zhì)為凝析天然氣，凝析液輸送量達300～400m3/d，其中黑油含量較高。海管內(nèi)壁受到一定程度的腐蝕，且附著有一定量的沉積物（垢），并黏附有黑油和凝析油。為對管壁進行徹底清洗，消除對海洋的污染隱患，在海管切割改造前采用復(fù)合清洗技術(shù)對海管進行清洗。

復(fù)合清洗過程由5個清管器組成的化學(xué)清洗列車完成，化學(xué)清洗列車的5個清管器間隔形成4個車廂，如圖1所示。1號和2號清管器采用帶鋼絲刷的直板清管器，3號、4號和5號清管器為雙向直板清管器?；瘜W(xué)清洗列車由添加緩蝕劑的過濾海水推動，自海上平臺向陸地終端運動。

圖1 復(fù)合清洗列車組成示意

清洗結(jié)果表明，該清洗工藝具有較好的清洗效果，滿足了清洗要求，所用清洗液量較少。

2 海底管道改造

錦州20-2登陸管道與航道交叉穿越區(qū)域平均水深13.5m，在平行于原管道處鋪設(shè)新管道，與航道相交的新鋪管道埋設(shè)深度為原海底泥面以下9.5m。管道路由見圖2。

圖2 海管改造路由

2.1 管道路由預(yù)挖溝

海底管道鋪設(shè)前進行預(yù)挖溝，保證新鋪設(shè)的海底管道與擬建航道交叉部分埋深達到9.5m的設(shè)計要求。根據(jù)新鋪管道的路由長度、位置及管道埋設(shè)深度，采用爬吸式挖泥船進行海底管道路由預(yù)挖溝作業(yè)。新鋪管道路由與擬建航道交叉部分挖溝深度為10m，兩側(cè)挖溝深度逐漸過渡到2 m，挖溝長度為1 600 m、寬度為5 m，如圖3所示。

挖溝作業(yè)結(jié)束后采用DGPS定位系統(tǒng)、多波束水深探測儀、旁掃聲納系統(tǒng)等設(shè)備對挖溝情況進行后調(diào)查，確保管道預(yù)挖溝滿足工程要求。

圖3 路由挖溝示意

2.2 海底管道鋪設(shè)

新鋪海底管道平行于原管道，新管道長1 600 m，采用單層管結(jié)構(gòu)，外層為混凝土配重層，厚度為50 mm，鋼管材質(zhì)為API5LX52，管道結(jié)構(gòu)如圖4所示。采用BH106起重鋪管船進行海底管道的鋪設(shè)作業(yè)。管道起始端焊接法蘭，連接起始封頭，采用起始錨法進行海管的起始鋪設(shè)作業(yè)。作業(yè)線內(nèi)各站分別進行管口組對、焊接、檢驗和防腐處理，各作業(yè)站完工后通知中控向前移船。管道鋪設(shè)完畢后，在管端焊接法蘭，連接棄管封頭，進行棄管作業(yè)。在管道鋪設(shè)作業(yè)的整個過程中，采用屈曲探測器對海管接口處焊瘤及海管變形情況進行監(jiān)測，潛水員定時對管道進行水下外觀檢查，確保管道正常鋪設(shè)。

圖4 海管結(jié)構(gòu)

2.3 海底管道切割

根據(jù)管道改造設(shè)計路由，對原管道與新管道連接點A和B（如圖2所示）后200m范圍內(nèi)進行吹泥作業(yè)，

使原海底管道露出泥面。海管清洗作業(yè)結(jié)束后，潛水員水下安裝液壓冷切割機具，對原海底管道進行切割，切除管段如圖2所示。

2.4 海底管道連接

通過兩套帶法蘭的膨脹彎連接新鋪設(shè)管道與原管道（如圖2所示）。

（1）利用弦吊將原海管起吊至船舷，對切割管口進行打磨處理，焊接法蘭。法蘭焊口檢驗合格后將管道放至海底。

（2）潛水員水下測量原海管焊接法蘭與新鋪海管端法蘭的相對空間位置。

（3）設(shè)計膨脹彎，并在船甲板預(yù)制膨脹彎。

（4）進行膨脹彎的水下連接，通過帶旋轉(zhuǎn)法蘭的膨脹彎連接新舊管道。

3 海底管道投產(chǎn)

3.1 清管、試壓

管道切割、連接完成后，對整條海底登陸管道進行清管、試壓作業(yè)。清管過程由陸地終端向海洋平臺進行。陸地終端安裝空氣壓縮機，以空氣為動力推動雙向直板型清管器將海管內(nèi)海水及泥沙排出管外。然后由平臺向管內(nèi)注入添加緩蝕劑和殺菌劑的海水，海管注水后進行管道壓力試驗，壓力試驗遵循DNV-OS-F101規(guī)范要求。

3.2 排水、惰化

管道試壓合格后進行排水、惰化作業(yè)。排水作業(yè)分為脫鹽除水和掃水兩個階段，由排水列車完成。排水列車由多個清管器組成，排水列車的多個清管器間隔形成段塞。錦州20-2海管排水作業(yè)過程將脫鹽除水和掃水合并進行：排水列車總共采用5個清管器組成4個車廂，由壓縮干空氣推動排水列車自陸地終端向海上平臺運動，排水列車如圖5所示。

圖5 排水列車示意

海管排水完成后，進行氮氣惰化。采用空氣加熱汽化器氣化高純度液氮，將氣化后的氮氣由陸地終端注入海管完成惰化處理。氮氣惰化工藝要求在平臺海管發(fā)球筒處檢測含氧量低于2%，以免在油氣引入海管的投產(chǎn)過程中產(chǎn)生爆炸危險。檢測合格后封閉海管。

3.3 海底管道干燥投產(chǎn)

改造后海底登陸管道投產(chǎn)時采用乙二醇對管道進行徹底干燥，除去管道中的游離水和絕大部分水蒸氣。海管投產(chǎn)與乙二醇干燥同步進行：采用3個雙向直板型清管器組成乙二醇干燥列車，設(shè)置2個乙二醇干燥劑車廂，凝析天然氣直接推動乙二醇干燥清管列車完成投產(chǎn)，如圖6所示。

圖6 乙二醇干燥列車示意

4 結(jié)束語

（1）根據(jù)錦州20-2海底登陸管道運行情況制訂了最佳的海底管道清洗工藝方案，對海底管道進行清管器清洗+化學(xué)清洗的復(fù)合清洗，保證海底管道切割安全，防止投產(chǎn)前的清管試壓排出水中含油污染海洋。

（2）采用BH106起重鋪管船鋪設(shè)平行于舊管道的海底管道，通過膨脹彎實現(xiàn)新舊管道的水下連接，完成了海底管道改造作業(yè)。

（3）海底管道試壓合格后采用脫鹽排水列車，實現(xiàn)了海底管道的脫鹽排水作業(yè)。

（4）采用天然氣推動乙二醇干燥劑列車對海底管道進行干燥，并實現(xiàn)了海底管道的安全快速投產(chǎn)。

（5）錦州20-2海底登陸管道改造工程是國內(nèi)首次對穿越航道海底管道進行的改造，整個工程的圓滿成功為類似的海底管道工程提供了解決方案和寶貴經(jīng)驗。

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