李明濤，曹 鵬，侯一甲，何永興

中石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

1.引言

海底油氣管道的鋪設(shè)方式有拖拉法和鋪管船法，其中拖拉法適用于短距離的淺海管道安裝。根據(jù)拖拉作業(yè)中預(yù)制管道在海水中具體位置不同，拖拉法又可分為浮拖法、近底拖法和底拖法[1]。浮拖法和近底拖法在拖拉過程中易受海浪、洋流和側(cè)向流影響，整體拖拉難度高，一般情況下需要將管道部分和海底管匯部分分開安裝就位，再在水下幾十米深的海底將管道與海底管道終端管匯(PLEM)通過法蘭連接，該施工方法存在潛水作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)較大、成本高和工期長等缺點(diǎn)。

采用底拖法鋪設(shè)海底管道時(shí)，可以將PLEM作為拖拉頭，利用拖輪和浮筒、輥輪等設(shè)施，一次性將PLEM 與海底管道同時(shí)安裝到位，具有受海浪和側(cè)向流影響小、工期短、成本低、施工靈活性高、風(fēng)險(xiǎn)可控等優(yōu)點(diǎn)。

2.底拖法施工工藝原理

海底管道在陸地上焊接成一定長度的管段后，第1段海底管道通過S形彎管與PLEM鋼性連接，以PLEM撬座作為正向拖拉頭，由預(yù)先錨固在海中指定管道路由位置的拖管船拖拉PLEM 撬座(拖管頭)，管道通過滑道拖拉入海。

管道在牽引前，需要根據(jù)海底勘測資料確定最佳拖管航線。為減小拖航阻力，必要時(shí)需在拖拉頭PLEM 撬座或管道上綁扎浮筒以減小拖拉頭和管道的負(fù)浮力。海底管道的施工作業(yè)空間會受到陸地空間的限制，所以管道在拖拉過程中一般都分段預(yù)制。將岸邊分段預(yù)制好的管段進(jìn)行連頭焊接、無損檢測(NDT)和防腐后逐段拖拽入海，直到所有管段全部安裝完成。為了及時(shí)對可能發(fā)生的管道就位偏差進(jìn)行糾正，可以在管道入海位置設(shè)置反向回拖拖拉頭。

3.底拖法關(guān)鍵施工工藝過程

3.1.PLEM拖拉頭與S形彎管的連接

PLEM及其撬座預(yù)制完成后，利用拖板車運(yùn)送到入海點(diǎn)指定位置，在150 t吊車的配合下與S形彎管進(jìn)行連接。吊裝時(shí)采用4個20 t吊葫蘆作為吊帶，吊葫蘆與固定在撬座上的4個吊耳連接，采用吊葫蘆吊裝PLEM便于法蘭連接時(shí)調(diào)整PLEM高度。

3.2.拖管船定位拋設(shè)后向牽制錨

后向牽制錨的拋設(shè)與拖管過程一樣需要分階段進(jìn)行。錨頂端用卸扣連接一條拖纜，拖管時(shí)與拖管船上絞車連接，將拖拉力從絞車傳遞給后向牽制錨，錨桿部位用卸扣連接一條錨頭纜，待錨拋設(shè)至海底后，連接錨的拖纜和錨頭纜另一端均系上浮球型錨漂，錨漂浮于海面，便于查找定位。

3.3.拖纜連接

拖纜敷設(shè)在預(yù)先設(shè)定好的海底管溝內(nèi)，用于連接拖管船和拖拉頭。根據(jù)拖拽力大小，拖纜可以選擇單拖纜和雙拖纜。拖纜長度結(jié)合水深及拖拽力大小來設(shè)置。拖纜由若干段鋼纜通過卡環(huán)連接成一體，拖纜一端與拖管船的絞車連接，另一端通過連接板與拖拉頭連接(圖1)。

Figure 1.The setting up towrope and connecting the pull head by towboat圖1.拖管船布設(shè)拖纜連接拖拉頭

3.4.拖管

采取分段方式進(jìn)行的拖管作業(yè)，每段之間都需要進(jìn)行連頭作業(yè)。連頭點(diǎn)一般設(shè)置在下水滑道直線段與曲線段的交界處。所有與之相關(guān)的對口、焊接、防腐、NDT檢測等設(shè)備在拖管前都應(yīng)準(zhǔn)備到位，以縮短連頭時(shí)間，降低海上拖輪等待時(shí)間。

拖管前，需對整個下水滑道進(jìn)行仔細(xì)檢查。PLEM入海前，在其頂部綁扎5個浮力為5 t的氣囊，以平衡PLEM的負(fù)浮力，在PLEM頂部安裝浮球和信號應(yīng)答器，以實(shí)時(shí)獲得拖拉頭的實(shí)時(shí)位置信號。在下水滑道上的管道中部和尾部各設(shè)置一處吊帶，用挖掘機(jī)舉起吊帶在拖管時(shí)跟隨管道行走，防止發(fā)生拖管時(shí)管道從滑道上滑落等意外情況。待所有工作準(zhǔn)備就緒檢查無誤后，下達(dá)開始拖管命令。絞車操作員啟動絞車，絞車開始緩慢張緊拖纜并拉動管道。待管段拖至最后一個管節(jié)快要接近連頭點(diǎn)時(shí)，絞車開始減速，以確保管末端正好就位于連頭處。每拖完一個管段，潛水員需下水查看拖管頭，獲得其位置與就位姿態(tài)信息。在管道末端接近連頭點(diǎn)時(shí)，伴行挖掘機(jī)應(yīng)配合拖管船停止拖管，為下一步的連頭作業(yè)做好準(zhǔn)備。連頭完成后，檢查滑道上的管道姿態(tài)、海上拖管船和拖纜情況無誤后，拖管指揮長下達(dá)再次拖管命令，重復(fù)上一次的拖管過程，直到最后一段海底管道末端到達(dá)連頭點(diǎn)處停止拖管，至此PLEM與海底管道同時(shí)安裝完成，下一步進(jìn)行清管、試壓、以及PLEM水下固定等作業(yè)。

4.底拖法施工技術(shù)的應(yīng)用

海底油氣管道 + 終端管匯底拖法施工工藝在安哥拉漁港油庫擴(kuò)建項(xiàng)目多點(diǎn)系泊工程海底管道設(shè)施安裝中得到了成功應(yīng)用。該項(xiàng)目中的油品傳輸系統(tǒng)主要由2條直徑12 in (1 in = 2.54 cm)海底軟管、PLEM、2條直徑20 in海底管道以及陸上收球等設(shè)施組成。其中海底管道設(shè)計(jì)為直徑20 in雙管并行，海底管道單線長度855 m。該工程的水域水深為0～25 m，最深處位于海底管道終點(diǎn)PLEM處。

5.特點(diǎn)

1) 施工效率高。以PLEM撬座作為正向拖拉頭，同時(shí)拖拉2條海底管道和PLEM，一次性完成2條海底管道和PLEM的安裝，縮短了工期。

2) 施工成本低。提前在海灘完成PLEM的預(yù)制和2條海底管道的連接等工作，節(jié)約了安裝成本。

3) 就位軌跡容易控制，管道扭轉(zhuǎn)控制效果好。PLEM與海底管道通過“S形彎管”剛性連接，拖管所產(chǎn)生的扭矩傳遞到PLEM撬座后被充分約束，成功解決了拖管施工中管道扭轉(zhuǎn)不易控制的技術(shù)難題。

4) 操作靈活。在海底管道近岸處設(shè)置“回拖撬座”作為反向拖拉頭，用于底拖作業(yè)時(shí)路由糾偏。

5) 在PLEM撬座上專門設(shè)置管道限位鎖板，防止拖拉過程中對PLEM相關(guān)設(shè)施和管道本身造成損傷，拖管完成后在水下解除鎖板。