運(yùn)濤

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津300459）

1 大管徑含油管道修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的背景及意義

1985年起，我國(guó)在渤海埕北油田鋪設(shè)了第一條海底管道，短短的20 多年僅中海油系統(tǒng)就建造了總長(zhǎng)度超過4000km 不同管徑、不同結(jié)構(gòu)形式、不同功能的海底管道，同時(shí)，在中石油、中石化和地方政府的灘海油氣田開發(fā)、進(jìn)口原油碼頭配套管道工程及小型的排污管道等方面已經(jīng)建成和正準(zhǔn)備建設(shè)不少海底管道。

但是由于各種原因，如運(yùn)行超過設(shè)計(jì)范圍、船舶起拋錨作業(yè)、海上工程作業(yè)、拖網(wǎng)捕魚、海流沖刷及人為操作不當(dāng)，落物沖擊、介質(zhì)腐蝕、都會(huì)造成在役生產(chǎn)海底管道的損傷或發(fā)生泄漏[1]。為了降低泄漏風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)單位也在利用各種檢測(cè)技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，盡早發(fā)現(xiàn)隱患或缺陷，做好防范措施。

生產(chǎn)管道發(fā)現(xiàn)缺陷后，確認(rèn)無法滿足管道強(qiáng)度、壁厚標(biāo)準(zhǔn)要求或者無法滿足安全運(yùn)行要求的，都需要及時(shí)更換或維修，即使是經(jīng)過置換后的油管道，在拆除維修時(shí)，由于運(yùn)行管道內(nèi)壁常年積存的油泥也無法徹底清洗干凈，在管道拆除、維修時(shí)會(huì)有零星的油花滲出。由于大管徑雙層管道滿管起吊，重量較大，僅僅靠甲板懸吊起管，吊點(diǎn)拉力很容易超過管道材料的所承受的最大屈服強(qiáng)度值，管道存在很大的彎曲變形的風(fēng)險(xiǎn)。為了保證實(shí)現(xiàn)公司零排放、無污染的目標(biāo)，更加高效、安全地實(shí)現(xiàn)對(duì)大管徑雙層含油管道進(jìn)行修復(fù)，也是我們必需認(rèn)真分析和總結(jié)的問題。

2 大管徑含油管道水上修復(fù)技術(shù)分析

2.1 海底管道水上干式焊接修復(fù)技術(shù)

海底管道水上干式焊接維修的方法是先把水下管道切斷或切除破損管段，然后把管道的2個(gè)管端拖吊出水面，焊接修復(fù)短節(jié)部分，做好NDT 檢驗(yàn)和涂層后，再把管道放回海底，即完成維修工作，過程如圖1所示。

圖1 海底管道水上修復(fù)示意圖

2.2 大管徑含油管道水上維修技術(shù)難點(diǎn)

大管徑雙層含油管道水上修復(fù)技術(shù)在渤中25-1/25-1 南油田永久復(fù)產(chǎn)工程項(xiàng)目中得到了成功應(yīng)用，該項(xiàng)目重新利舊兩條混輸海管通過解堵置換、清洗，殘留在海管內(nèi)壁的油污，在海管拆除更換過程中，污油水外溢的風(fēng)險(xiǎn)很高；24、28 寸管線起吊有發(fā)生損傷的風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際施工中總結(jié)了具有共性的兩個(gè)難點(diǎn)問題。

2.2.1 海管起吊過程中局部應(yīng)力大和水下拆除中需要防止溢油

海底管道為雙層結(jié)構(gòu)，且管內(nèi)充滿油水混合物，管線入泥1.5m，僅僅依靠船上的懸吊起吊管體，使得管體局部受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于管體材料所能承受的屈服強(qiáng)度，容易造成管體彎曲，不能再次使用。管道起吊前，需要將水下法蘭拆除，拆除過程中，需要全程控制管內(nèi)的油水混合物溢出管體，保證管端在露出水面前，海水不受到污染。

2.2.2 起吊管段土壤吸附力較大其影響不可估量

由于管線挖溝暴露后的回淤，給水下潛水員對(duì)海管纏吊帶掛扣帶來了困難，回淤造成的土壤吸附力大小無法確定，使起吊過程難以控制，且起吊力無法計(jì)算，因此，必須將淤泥的吸附力克服掉，才能保證起管的計(jì)算和施工安全。

3 技術(shù)適用范圍及創(chuàng)新點(diǎn)

大管徑雙層含油管道的修復(fù)技術(shù)適用于管內(nèi)介質(zhì)未達(dá)到排海要求的油水混合管線，水深小于60m 海域借助于常規(guī)空氣潛水進(jìn)行水上修復(fù)作業(yè)的工程。

3.1 含油管道水下拆除的防溢油技術(shù)

3.1.1 隔離法

在海管法蘭螺栓拆除前，在主作業(yè)船周圍布置事先準(zhǔn)備好的吸油拖纜，吸油拖纜使用4 條交通支持船互相協(xié)同進(jìn)行布設(shè)。吸油拖纜必須設(shè)計(jì)成閉環(huán)形式，總體長(zhǎng)度按照施工海域面積進(jìn)行計(jì)算，布設(shè)拖纜的天氣海況要良好，便于溢油控制，因?yàn)橥侠|是控制溢油的最有效也是最后的措施。

3.1.2 在須拆除的法蘭連接處安裝集油罩

設(shè)計(jì)制作了一個(gè)作為溢油控制的集油罩（見圖2），集油罩外形尺寸為5m×5m×4.8m，主體結(jié)構(gòu)有槽鋼和鋼管焊接而成，下方是類似于導(dǎo)管架的防塵板結(jié)構(gòu)，周圍使用厚鋼板包圍，兩側(cè)的鋼管在集油罩安裝時(shí)入泥深度至少10m。集油罩兩面設(shè)計(jì)成空門，使用玻璃鋼卷簾門方式設(shè)計(jì)，潛水員從側(cè)面進(jìn)入開展海底管道法蘭的拆除工作，凡涉及棱角的地方均使用圓滑過渡；集油罩上部設(shè)計(jì)安裝一個(gè)帶有閥門的4 寸軟管，在潛水員拆除法蘭時(shí)，便于從集油罩內(nèi)部抽水。

3.1.3 使用封堵氣囊對(duì)法蘭兩側(cè)平管端及膨脹彎端進(jìn)行快速封堵

圖2

在海管法蘭螺栓拆除后，用卡具劈開法蘭，在兩個(gè)法蘭端安裝封堵氣囊球，氣囊球規(guī)格為直徑609mm（管外徑為609mm），長(zhǎng)度791mm（充氣后），氣囊球可承受壓力0.6MPa。氣囊球安裝后通過壓縮機(jī)連接軟管進(jìn)行充氣，充氣完成后關(guān)閉氣囊球端部球閥，臨時(shí)封堵完成后拆除管線。

3.2 大管徑混輸管道膨脹彎拆除及平管起吊技術(shù)

3.2.1 對(duì)比計(jì)算確定起吊步驟

被修復(fù)海管或者叫拆除的法蘭的吊裝安全問題至關(guān)重要，在海管起吊前需進(jìn)行起吊計(jì)算分析，計(jì)算采用標(biāo)準(zhǔn)DNV1981“Rules for Submarine Pipeline System”。在海管充滿海水的狀態(tài)下進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算充分考慮了海管最大的腐蝕裕量。采用OFFPIPE 軟件進(jìn)行計(jì)算分析，并采用更為保守的BCT35 計(jì)算軟件進(jìn)行了校核，從而優(yōu)化了起吊步驟，使海管起吊更趨于安全。

3.2.2 采用長(zhǎng)條形起重載動(dòng)氣囊輔助起吊

由于管線尺寸較大，加之內(nèi)管滿液，造成管線重量過大，空氣中重量為780kg/m，水中重量為370kg/m。將用于船舶下水用的起重載動(dòng)氣囊進(jìn)行改造后應(yīng)用于海管起吊。重物起重運(yùn)動(dòng)、船舶上下水用氣囊，廣泛應(yīng)用在船舶上下水、沉箱起重移運(yùn)、其他重物搬運(yùn)、水下安裝工程的助浮等領(lǐng)域。船用氣囊的應(yīng)用受場(chǎng)地限制少，無需大型的機(jī)械設(shè)備，因此，能夠縮短工程周期、節(jié)省大量資金。經(jīng)過二十多年的發(fā)展實(shí)踐，證明這種產(chǎn)品具有安全高效、綠色環(huán)保、機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)。起重載動(dòng)氣囊充氣后自重500kg，有效起重重量為10t。長(zhǎng)條形起重載動(dòng)氣囊的應(yīng)用使管線的受力情況更加均勻，大大降低了管線局部應(yīng)力過大給管線造成損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.3 采用甲板吊機(jī)配合3個(gè)舷吊同時(shí)應(yīng)用的方法進(jìn)行起吊

應(yīng)用甲板吊機(jī)、舷吊同時(shí)進(jìn)行平管起吊作業(yè)。舷吊可以垂直方向調(diào)整高度，同時(shí)水平方向可以調(diào)整起吊管道與船舶的安全距離，舷吊上的鋼絲繩連接甲板電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，鋼絲繩連接張力卸扣，能夠隨時(shí)顯示舷吊的起吊重量，因此，更加安全、可控。同時(shí)，甲板吊機(jī)也具有噸位可以顯示的特點(diǎn)，此特點(diǎn)為起吊過程的噸位控制提供了依據(jù)。

4 結(jié)語

兩條混輸管線的重新利用涉及含防溢油技術(shù)、大尺寸海管平管起吊技術(shù)、膨脹彎水下拆除封堵技術(shù)等在國(guó)內(nèi)屬首例，填補(bǔ)了該領(lǐng)域的空白，通過混輸管道水上修復(fù)技術(shù)，包括防溢油技術(shù)及大尺寸混輸管道平管起吊技術(shù)等應(yīng)用，有效控制了工程項(xiàng)目的投資成本。新技術(shù)應(yīng)用大大降低了海上施工的風(fēng)險(xiǎn)。本次海上施工通過采用各項(xiàng)新技術(shù)，保證了舊管道的重新利用，為今后類似項(xiàng)目的開展提供了寶貴的成功經(jīng)驗(yàn)，為施工單位贏得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。