楊乾 任躍龍 杜應(yīng)軍 袁朝綱 王紹則(海洋石油工程股份有限公司，天津 300452)

0 引言

帶壓開孔是陸上管道維修的常規(guī)維修手段，以開孔作業(yè)時(shí)開孔機(jī)與水平面的夾角可分為水平(0°)、豎直(90°)、斜向(開孔機(jī)與管道夾角0～90°)三種情況(圖1)，施工難易程度由難到易依次為：斜向、水平和豎直。為降低作業(yè)難度，陸上帶壓開孔常采用豎直開孔，為了便于高處作業(yè)，陸上開孔機(jī)還配有爬梯和小的作業(yè)平臺(tái)。而水下帶壓開孔，由于施工環(huán)境由陸上移至水下，除了要考慮作業(yè)難度、開挖量等因素，還要考慮水下管道系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過方案比選，選擇合理的施工方案進(jìn)行。

1 水下海管帶壓開孔技術(shù)特點(diǎn)介紹

水下帶壓開孔作業(yè)中，由于水壓力的存在，應(yīng)防止水進(jìn)入開孔設(shè)備造成設(shè)備故障，因此須使用水下專用帶壓開孔設(shè)備。另外，由于水下焊接尚不能滿足海管規(guī)范的強(qiáng)度要求，須使用機(jī)械式三通配合水下帶壓開孔作業(yè)?；诖?，水下帶壓開孔作業(yè)，是使用水下專用帶壓開孔設(shè)備，配合使用球閥(或閘板閥)和機(jī)械三通，在海底管道上進(jìn)行帶壓開孔作業(yè)。前述三種開孔形式：水平、豎直、斜向，以水平和豎直較常見。

1.1 豎直開孔

豎直開孔優(yōu)點(diǎn)多，開孔難度小，是帶壓開孔封堵作業(yè)應(yīng)用最廣泛的形式， 2017年在渤海海域進(jìn)行的外徑323.9mm 的海底管道不停輸帶壓開孔封堵項(xiàng)目即采用了豎直開孔形式，優(yōu)點(diǎn)如下：(1)開孔設(shè)備震動(dòng)對(duì)開孔刀影響小、定位性好，馬鞍片圓度好，為封堵作業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)；(2)開孔設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不存在偏心影響，開孔刀調(diào)試較容易；(3)水下操作位置離海床泥面較遠(yuǎn)，能見度優(yōu)于水平開孔，但在渤海等能見度交底的海域，優(yōu)點(diǎn)不明顯。

同時(shí)，由于水下環(huán)境的特殊性，吊裝常采用水平吊裝，在安裝開孔設(shè)備時(shí)，需要在海底管道上對(duì)開孔設(shè)備旋轉(zhuǎn)90°，在旋轉(zhuǎn)過程中，機(jī)械三通的密封膠條容易脫落，造成安裝失敗。

1.2 水平開孔

水平開孔缺點(diǎn)較明顯：由于在作業(yè)過程中開孔設(shè)備和開孔刀水平放置，受重力影響，開孔刀會(huì)向下發(fā)生偏心，會(huì)造成中心定位的偏心，嚴(yán)重時(shí)，會(huì)發(fā)生卡刀甚至掃膛，因此開孔刀的調(diào)校難度較大，在較大尺寸(30"及以上)，還會(huì)在開孔刀下方焊接托塊，以降低偏心的負(fù)面影響。

但是，對(duì)于接入新管線等需要連接大尺寸球閥的情況下，為了保障海管系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低整個(gè)海管系統(tǒng)對(duì)周圍海域空間的干涉影響，以水平開孔居多(圖2)。2019年渤海某油田的增產(chǎn)擴(kuò)容即采用了水平開孔形式。如果采用豎直開孔，球閥和接入管段將高于海管基準(zhǔn)3～5m，在開放海域特別是海上活動(dòng)頻繁地區(qū)，極易拉掛漁網(wǎng)、錨鏈，威脅海管安全。

圖1 不同的帶壓開孔形式

圖2 水下帶壓水平開孔(甲板模擬)

1.3 斜向開孔

斜向開孔常見于有限空間的開孔作業(yè)，由于開孔刀的定位難度更大，斜向開孔大尺寸開孔難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，僅用于小尺寸開孔。

2 水下帶壓開孔方案比選

綜合上述水下海管帶壓開孔技術(shù)特點(diǎn)，豎直開孔是首選，特別是開孔行程較長(zhǎng)的情況下，豎直開孔的穩(wěn)定性將有助于降低開孔難度。對(duì)于接入新管線等需要連接大尺寸球閥的，水平開孔是必選，針對(duì)特殊情況，可以適當(dāng)調(diào)整角度，但調(diào)整角度不宜過大，過大將加大開孔刀的調(diào)校難度，出現(xiàn)不必要的卡刀等現(xiàn)象。

3 注意事項(xiàng)

(1)演練可簡(jiǎn)化，不可省略：水下模擬成本高，可進(jìn)行陸上演練替代，但是不能省略。在演練過程中，既可以讓設(shè)備操作人員熟悉流程、動(dòng)作，也便于指揮人員自我審視，查缺補(bǔ)漏。

(2)開孔碎屑要采用合理手段進(jìn)行清理：開孔碎屑是破壞球閥、閘板閥密封的最大元兇，在開孔過程中，不可避免會(huì)在整個(gè)行程中有殘留，對(duì)于豎直開孔，受重力影響，碎屑向下掉落至海管內(nèi)部，被輸送的介質(zhì)帶走，殘留較少，而水平開孔碎屑受重力作用，大量殘留在行程內(nèi)，在開孔刀退回的過程中，易將碎屑帶回，傷害到球閥或閘板閥密封面。針對(duì)這一問題，可在開孔刀下方加裝一排刷子，將碎屑盡可能多的帶到管道內(nèi)部；在開孔刀退回前，空轉(zhuǎn)3～5 分鐘，通過管道內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)的擾動(dòng)，使碎屑盡可能多的排出；在有條件的情況下，通入高壓氮?dú)猓瑢?duì)行程內(nèi)碎屑進(jìn)行吹掃。

(3)開孔設(shè)備轉(zhuǎn)體采取有效措施保護(hù)密封條：開孔設(shè)備在需要轉(zhuǎn)體時(shí)，應(yīng)在密封條上涂抹薄薄的一層潤(rùn)滑脂，降低摩擦系數(shù)。在轉(zhuǎn)體前，先行對(duì)機(jī)械三通進(jìn)行加力，限制密封條的移動(dòng)空間。在轉(zhuǎn)體結(jié)束后，還需要檢查密封條的狀態(tài)。

(4)開孔刀卡刀：開孔刀卡刀是開孔作業(yè)中最常見的問題，一旦發(fā)生卡刀，應(yīng)立即切換至手動(dòng)檔，搖動(dòng)手柄退刀3～4 圈后，繼續(xù)進(jìn)行開孔。

(5)開孔操作一致性：水下開孔是由潛水員進(jìn)行操作，作業(yè)指令是由甲板上的指揮人員發(fā)出，如出現(xiàn)不按照作業(yè)指令操作的情況，后果十分嚴(yán)重，因此，指揮人員發(fā)出指令后，潛水員應(yīng)重復(fù)操作指令，做一次確認(rèn)，操作完成后，通過潛水員攜帶的攝像頭二次確認(rèn)操作的準(zhǔn)確性。

在開孔作業(yè)過程中，為保證潛水員與甲板的通訊，至少需要備有一套備用通訊設(shè)備，一旦出現(xiàn)通訊故障，及時(shí)更換。在排除故障時(shí)，潛水員應(yīng)遠(yuǎn)離開孔設(shè)備，避免誤操作。

4 結(jié)語(yǔ)

合理運(yùn)用海底管道帶壓開孔技術(shù)，認(rèn)真做好方案比選和注意事項(xiàng)的靈活處理能夠提升水下帶壓開孔的一次成功率。隨著項(xiàng)目案例的增加，該技術(shù)將日趨成熟，將成為保障海上油氣田穩(wěn)產(chǎn)的利器。