范景涛 高庆有 董广宁 宋艳磊 刘雷坤

摘 要：在百米级水深的海管铺设中，使用屈曲探测器进行屈曲监控是检测海管是否屈曲的常规手段之一。本文以屈曲探测器遗落在百米水深级海管内为例，对本次掉落原因进行了分析，并制定解决方案，并成功实施了屈曲探测器及其附属物的回收工作，为今后类似应急情况积累了宝贵经验。

关键词：百米水深;海底管道;屈曲探测器;应急回收

0 引言

在浅水海管铺设中，屈曲探测器监控是检测海管是否屈曲的手段之一，具有費用低和效果明显等特点。但是随着水深的增加，屈曲探测系统更加复杂，屈曲探测器在使用过程中面临遗落风险级别提升，已严重影响施工作业的效率和施工安全。

国内海洋工程界对于这种情况的应急抢修技术仍处于技术理论阶段，本文以南海某项目为例，介绍了遗落在海管中的屈曲探测器及其附属物的取出方案。

1 项目背景

2015年7月15日，某铺管船在终止铺设时，取出海管中的内对口器和第1节30m直径16mm钢丝绳后，未发现的剩余500m钢丝绳和屈曲探测器。屈曲探测器的连接方式如下：

屈曲探测器和内对口器通过3个6.5t卡环和两根直径为16mm（500m+30m）的钢丝绳连接，具体详见下图：

在发现屈曲探测器等相关附属物遗落后，安排ROV检查海管，海管无异常情况，所以可以证明屈曲探测器的掉落不是海管屈曲造成的。

2 原因分析

屈曲探测器自海管起始铺设放入海管中至铺设完毕，均未曾取出，所以无法确定屈曲探测器的具体遗落时间和相对位置。

通过现场对屈曲探测器相关附属物进行检查，发现30m保护钢丝绳琵琶头以及内对口器操作杆均有磨损，所以分析认为：脱落位置发生在500m和30m钢丝绳连接处的6.5T卸扣，卡环被磨损导致保险销和螺母脱落，从而最终导致屈曲探测器以及500m钢丝绳掉落在海管中。

屈曲探测器安装过程中，虽然连接卡环采取了安装保险销的防护措施，但水深接近100m，着泥点距离作业线1站位置很远，连接屈曲探测器的钢丝绳长度达到500多米，因此屈曲探测器及钢丝绳在海管中的摩擦力比较大，牵引钢丝绳和连接卡环的受力和状态（比如扭转）无法得到有效控制，同时伴随着应力和扭矩集中，其相应的疲劳受损和磨损破断的风险较高。加之屈曲探测器通过锚固件时，钢丝绳及卡环会再次磨损，最终卡环由于安全销磨损脱落。

3 解决方案

屈曲探测器和500m钢丝绳遗落到海管内，计划使用清管球清管的方式从海管内取出，但潜在风险是清管球会与500m钢丝发生缠绕，导致清管球和钢丝绳都无法取出，导致只能使用水下切管或是海管回收的方式修复，无论哪种方案都是成本极高的方案，且会影响油田的投产时间。

初步方案如下：

①在膨胀弯安装完成后，将清管泵放在平台上进行注水清管作业，根据计算结果采用0.9MPa压力、流量250m3/h以上的水泵推动清管球即可将屈曲探测器推出，将封头内的泡沫球和清管球进行通球作业;②如果正向无法将探测器推出，可将清管水泵安装在另一侧，放入清管球反向推动将探测器排除。

由于屈曲探测器与清管球、测量球结构相似，经过分析论证认为通过注水清管的方式能够将曲探测器成功取出。为了确保该方案的顺利实施，组织在陆地模拟实验以验证方案。

模拟试验分为三个阶段：第一阶段单纯注水;第二阶段放入清管球后进行注水清管;第三阶段反向进行上述试验。根据试验结果显示，正向进行注水以及通球从管内排出的方案是可行的，但反向注水的方案不可行。

海上作业实施方案如下：

①饱和潜水员拆除起始端和终止端封头，管线注水;②安装网兜用于屈曲探测器及相关附属物接收;③安装膨胀弯，将平管和立管连接起来;④平台上清管设备就位;⑤从立管段注水推动清管球;⑥当清管球到达起始端的网兜后;⑦饱和潜水在水下收集排除的屈曲探测器，钢丝和清管球等。当通过注水和通清管球仍无法将屈曲探测器及钢丝绳等附属物从海管内排出，将采取第2套方案：

①安装一个带定位功能的智能电子清管球，打开清管泵注水通球;②采用ROV沿着海管航行监控清管球的位置，如果清管球不能顺利将屈曲探测器排除，而是清管球位置长时间不再变化，记录清管球所在位置，表明屈曲探测器就在该位置附近。

根据屈曲探测器的所在位置，决策是通过切割回收海管的方式把屈曲探测器取出或者在水下将此段海管切断将探测器取出，然后水下封堵器安装膨胀弯的方式连接两端海管。

4 现场实施

海上施工阶段，当海管全部铺设完毕后，DSV饱和潜水打开一端封头上的球阀进行注水，拆卸封头和安装收球网。随后DSV饱和潜水到另一侧封头将软管连接发球筒，打开球阀后向海管注水通球，潜水员水下操作阀门控制发球，测量注水体积和甲板注水口压力变化判断球是否到达收球筒。

经过16.5h的注水，清管泵的压力明显降低，随后饱和潜水员将注水软管从发球筒拆除。饱和潜水支持船航行到另外一端，潜水员下水检查发现屈曲探测器和500m钢丝已在收球网内。海管内总容积约860 m3，现场作业注水总计4723 m3，最大流量超过400m3/h，与前期计算分析以及试验模拟结果基本一致。

5 结语

在浅水铺管作业中，基本都会使用到屈曲探测器用以监控海管屈曲情况，但随着铺管作业的增多，屈曲探测器掉落海管内的事故也会大大增多，且屈曲探测器掉落海管内会引发很严重的蝴蝶效应，本文可以指导事故发生后应急处理方法，但预防大于应急，所以在后续施工中，建议采取以下措施避免发生：

①在安装屈曲探测器时，需对卡环保险销等易损区域进行加强处理;②在海管铺设期间，需定期取出屈曲探测器及其连接索具进行检查;③派专人全天监控屈曲探测器的拉力测力计的读数;④尽量采用其他方式进行海管施工屈曲监控（例如采用ROV进行海管着泥点监控）。