杜永军

海洋石油工程股份有限公司，天津 300452

0 引言

锦州港位于辽东湾的西北部，是辽西地区唯一的对外开放口岸，其航道走向为南北方向。锦州港现有的航道已经不能适应到港船舶大型化的发展趋势，为满足锦州港发展及船舶安全进出的要求，锦州港拟对近港主航道进行扩建。为满足锦州港扩建工程，需对穿越锦州港航道的锦州20-2凝析气田登陆管道进行改造。锦州20-2海底登陆管道改造工程包含海底管道清洗、海底管道改造、海底管道投产3个阶段。

1 海底管道复合清洗

锦州20-2凝析气田位于辽东湾，其登陆海管直径为323.9mm（12.75 in），总长51 km，已投产运行近15年。海管输送介质为凝析天然气，凝析液输送量达300～400m3/d，其中黑油含量较高。海管内壁受到一定程度的腐蚀，且附着有一定量的沉积物（垢），并黏附有黑油和凝析油。为对管壁进行彻底清洗，消除对海洋的污染隐患，在海管切割改造前采用复合清洗技术对海管进行清洗。

复合清洗过程由5个清管器组成的化学清洗列车完成，化学清洗列车的5个清管器间隔形成4个车厢，如图1所示。1号和2号清管器采用带钢丝刷的直板清管器，3号、4号和5号清管器为双向直板清管器。化学清洗列车由添加缓蚀剂的过滤海水推动，自海上平台向陆地终端运动。

图1 复合清洗列车组成示意

清洗结果表明，该清洗工艺具有较好的清洗效果，满足了清洗要求，所用清洗液量较少。

2 海底管道改造

锦州20-2登陆管道与航道交叉穿越区域平均水深13.5m，在平行于原管道处铺设新管道，与航道相交的新铺管道埋设深度为原海底泥面以下9.5m。管道路由见图2。

图2 海管改造路由

2.1 管道路由预挖沟

海底管道铺设前进行预挖沟，保证新铺设的海底管道与拟建航道交叉部分埋深达到9.5m的设计要求。根据新铺管道的路由长度、位置及管道埋设深度，采用爬吸式挖泥船进行海底管道路由预挖沟作业。新铺管道路由与拟建航道交叉部分挖沟深度为10m，两侧挖沟深度逐渐过渡到2 m，挖沟长度为1 600 m、宽度为5 m，如图3所示。

挖沟作业结束后采用DGPS定位系统、多波束水深探测仪、旁扫声纳系统等设备对挖沟情况进行后调查，确保管道预挖沟满足工程要求。

图3 路由挖沟示意

2.2 海底管道铺设

新铺海底管道平行于原管道，新管道长1 600 m，采用单层管结构，外层为混凝土配重层，厚度为50 mm，钢管材质为API5LX52，管道结构如图4所示。采用BH106起重铺管船进行海底管道的铺设作业。管道起始端焊接法兰，连接起始封头，采用起始锚法进行海管的起始铺设作业。作业线内各站分别进行管口组对、焊接、检验和防腐处理，各作业站完工后通知中控向前移船。管道铺设完毕后，在管端焊接法兰，连接弃管封头，进行弃管作业。在管道铺设作业的整个过程中，采用屈曲探测器对海管接口处焊瘤及海管变形情况进行监测，潜水员定时对管道进行水下外观检查，确保管道正常铺设。

图4 海管结构

2.3 海底管道切割

根据管道改造设计路由，对原管道与新管道连接点A和B（如图2所示）后200m范围内进行吹泥作业，

使原海底管道露出泥面。海管清洗作业结束后，潜水员水下安装液压冷切割机具，对原海底管道进行切割，切除管段如图2所示。

2.4 海底管道连接

通过两套带法兰的膨胀弯连接新铺设管道与原管道（如图2所示）。

（1）利用弦吊将原海管起吊至船舷，对切割管口进行打磨处理，焊接法兰。法兰焊口检验合格后将管道放至海底。

（2）潜水员水下测量原海管焊接法兰与新铺海管端法兰的相对空间位置。

（3）设计膨胀弯，并在船甲板预制膨胀弯。

（4）进行膨胀弯的水下连接，通过带旋转法兰的膨胀弯连接新旧管道。

3 海底管道投产

3.1 清管、试压

管道切割、连接完成后，对整条海底登陆管道进行清管、试压作业。清管过程由陆地终端向海洋平台进行。陆地终端安装空气压缩机，以空气为动力推动双向直板型清管器将海管内海水及泥沙排出管外。然后由平台向管内注入添加缓蚀剂和杀菌剂的海水，海管注水后进行管道压力试验，压力试验遵循DNV-OS-F101规范要求。

3.2 排水、惰化

管道试压合格后进行排水、惰化作业。排水作业分为脱盐除水和扫水两个阶段，由排水列车完成。排水列车由多个清管器组成，排水列车的多个清管器间隔形成段塞。锦州20-2海管排水作业过程将脱盐除水和扫水合并进行：排水列车总共采用5个清管器组成4个车厢，由压缩干空气推动排水列车自陆地终端向海上平台运动，排水列车如图5所示。

图5 排水列车示意

海管排水完成后，进行氮气惰化。采用空气加热汽化器气化高纯度液氮，将气化后的氮气由陆地终端注入海管完成惰化处理。氮气惰化工艺要求在平台海管发球筒处检测含氧量低于2%，以免在油气引入海管的投产过程中产生爆炸危险。检测合格后封闭海管。

3.3 海底管道干燥投产

改造后海底登陆管道投产时采用乙二醇对管道进行彻底干燥，除去管道中的游离水和绝大部分水蒸气。海管投产与乙二醇干燥同步进行：采用3个双向直板型清管器组成乙二醇干燥列车，设置2个乙二醇干燥剂车厢，凝析天然气直接推动乙二醇干燥清管列车完成投产，如图6所示。

图6 乙二醇干燥列车示意

4 结束语

（1）根据锦州20-2海底登陆管道运行情况制订了最佳的海底管道清洗工艺方案，对海底管道进行清管器清洗+化学清洗的复合清洗，保证海底管道切割安全，防止投产前的清管试压排出水中含油污染海洋。

（2）采用BH106起重铺管船铺设平行于旧管道的海底管道，通过膨胀弯实现新旧管道的水下连接，完成了海底管道改造作业。

（3）海底管道试压合格后采用脱盐排水列车，实现了海底管道的脱盐排水作业。

（4）采用天然气推动乙二醇干燥剂列车对海底管道进行干燥，并实现了海底管道的安全快速投产。

（5）锦州20-2海底登陆管道改造工程是国内首次对穿越航道海底管道进行的改造，整个工程的圆满成功为类似的海底管道工程提供了解决方案和宝贵经验。

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