钟建军

（交通运输部上海打捞局 上海 200090）

平湖海管修复

钟建军

（交通运输部上海打捞局 上海 200090）

介绍平湖海管修复的过程，研究实现工程目标的主要技术手段，为日后可能出现的同类型工程提供可借鉴的经验。

海管；修复；膨胀弯；机械连接器

引言

平湖海管维修是上海打捞局第一次承接海管修复类别的工程施工，随着中国海洋石油事业的迅猛发展，近海的海底管道越来越多，海底管道发生损坏的风险也越来越高，全面掌握海底管道的维修技术对于保证中国海洋石油的生产安全有着重要意义。

1 技术背景及设计思路

1.1 工程背景

东海平湖油气田位于上海东南方向约400km的大陆架上，在油田的中心位置设立生产综合平台一座，其位置为29°04′49″N，124°54'47"E。由平台到浙江岱山岛的原油中转站的输油管道部分长约304km。

1.2 海管损坏及应急处理情况

2014年10月，平湖海底输油管道在KP53附近位置发生断。根据潜水员探摸及挖沟机声呐探测结果显示，管线埋深约4.5m，断点位于焊缝边缘，断口整齐，端口未见明显变形。

1.3 维修方案选择

由于浅层气、地质沉降等因素的影响，原路由因地质原因对海管造成损伤的风险较高。为修复管线损伤段并降低海管再次损伤风险，可以采取两种海管修复方法：①采用膨胀弯穿越沉降区，利用膨胀弯的可变形性降低地质原因对海管的影响；②选择地质条件较好的路由以避开沉降区等原因造成的影响。综合考虑各方面因素，最终确定采用膨胀弯穿越沉降区的维修方案。

2 海管修复过程

2.1 接入点挖沟暴露

由于海管断点距离法兰四较近，并且法兰四埋深较深，如果继续选择法兰四为改线接入点，则改线风险较高。为降低风险，选择远离法兰四埋深较浅的位置作为改线接入点。根据埋深调查情况，最终选定距离法兰四24m的位置为接入点。利用挖沟机对选择的接入点进行挖沟暴露。接入点切割前需要挖沟暴露出长10约米，宽约4m，管线悬空约1m的作业坑，以方便切割设备及水泥涂层清理设备的安装及运转。

2.2 水泥涂层清理

在挖沟机进行挖沟作业时，甲板上同时进行夹持设备配合高压水枪进行管线涂层清理的试验，验证设备的可靠性。本次作业中使用高压水枪夹持设备是第一代高压水射流辅助夹持机具的改进型，搭载高压水涂层清理设备喷头，对海底管道配重层和3PE防腐层进行剥离，与第一代设备相比：抱臂式加紧机构使得同心定位更加准确，旋转机构使高压水喷头能实现360°全旋转，新一代设备还能搭载立式铣刀，实现对海底管道的冷切割断管作业。

性能参数：

（1）适用管径：8″-14″、16″-24″（PLC控制），以上尺寸均不含水泥涂层。

（2）最大清理水泥涂层厚度：100mm。

（3）最大清理长度：一次装卡可清除长度1200mm（全圆周）。

（4）驱动方式：液压驱动。

（5）操作控制：水下安装、水上远程控制（如图1）。

图1 高压水枪及夹持设备清理管线涂层

然而在实际施工中，由于夹持设备的持久性不够，在水下长时间的工作中夹持设备的液压系统发生故障，夹持设备无法继续使用，改由潜水员使用手持液压冲击和打磨设备进行管线涂层的清理，最终达到安装机械连接器的要求。

2.3 管线切割

在管线涂层清理完成后，使用钻石线切割机对管线进行切割，钻石线切割机是一套能够切割不同管径的钢管及带有钢筋混凝土层管道的多功能切割作业系统。具有便于安装、可控性好、作业时间短、作业时冲击低、对操作者和环境不产生任何有害影响等优点。

性能参数：

（1）适用管径：4″-16″、12″-30″。

（2）驱动方式：液压自动夹持和液压自动进给。

（3）切割介质：碳钢、合金钢、不锈钢等各种金属材质的单层管、双层管和桩腿，能够同时切割配重层和防腐层，基本不受切割介质形状限制。

（4）操作控制：水下安装、水上远程控制（如图2）。

2.4 机械连接器安装

管线切割完成后，回收切割下来的一段废管，潜水员确认水下空间足够安装机械连接器，剩余的光管长度满足机械连接器安装最小要求。

机械连接器用来连接管线，其一端采用机械式的压紧密封与管线连接，另一端的法兰面与工业标准法兰或其他设备连接，这样避免了焊接。机械连接器能够满足管线的设计及试验载荷（如图3）。

2.4.1 机械连接器安装准备工作

机械连接器安装前需将切割点到原断点之间海管回收或部分回收，以避免影响机械连接器的安装。

图2 钻石线切割机工作示意图

图3 机械连接器实物图

管线表面处理：利用高压水设备将管线表面处理达到机械连接器安装光洁度的要求；

管线直度椭圆度测量：使用10寸椭圆度测量仪对切口到标记长度处的裸管进行测量，判断是否满足机械连接器安装的要求：使用长48寸（约1.2m）的水平直尺，过切口测量时钟方向间隔均匀的四个点（比如12、3、6、9点），检查海管的曲率。弧度不应该超过直尺的1/16寸（0.15cm）。

2.4.2 机械连接器就位

机械连接器上已经布有吊点，合理起吊机械连接器，保证至少用到两个吊点；起吊机械连接器将其移到船侧水面以上；在潜水员的指引下，开始下放机械连接器。不要直接将连接器下放到管线上；避免机械连接指接触到海床；在机械连接器接近安装位置时，检查确认机械连接器上组件是否在位，是否有杂物进入连接器内部。如果有上述意外发生，连接器须吊装出水经过清理及检查后再次入水。

将连接器缓缓套进清理好的管道内，直到无法继续推进（管道端部与连接器内部台阶接触），测量连接器套简法兰端面与之前裸管上的标记之间的距离。

2.4.3 螺栓紧固

使用液压拉伸器对螺栓进行液压拉伸紧固，操作步骤如下：

安装50%拉伸头到法兰上（即间隔安装拉伸头），加压到指定压力的50%，测试系统是否有泄漏。如无泄漏，将压力打到指定压力的100%，此步骤中因法兰行程明显，因此要求油泵压力不能过大。

之后根据拉伸器厂家提供的加力程序，对剩余螺栓进行加力上紧。最终确保所有螺栓己被加力到指定预紧力。

2.4.4 自封闭试验

螺栓加力完成后对机械连接器进行自密封试验，以检验机械连接器与海管之间密封的有效性。步骤如下：

将试压软管连接到机械连接器试压口上，泵入少量水以清除系统内残留的空气。

加压到指定压力，并在压力稳定后保压30min。压力试验合格后泄压，移除试压软管，另用丝堵将试压口堵上。

2.4.5 防腐处理

将高压黄油枪连接到机械连接器的高压黄油接头。注入黄油从夹头部位将水挤出。多余的黄油会从夹头法兰缝隙或者在夹头部件安装后从位于管件外径的夹头法兰面溢出。注入油脂的目的是进行机械连接器的内部防腐处理。

管道密封性试验完成后，使用贝尔佐纳材料对机械连接器尾部的裸露光管段进行水下防腐处理。

2.5 膨胀弯安装

本次修复采用两段鹅头、一节直管段及两节膨胀弯进行连接。四号膨胀弯最后安装，根据法兰测量仪测量结果确定；甲板预制膨胀弯及直管段，并做焊接检验、防腐处理和水泥配重。

本次施工按照图4所示顺序进行膨胀弯安装，在1、2、3号膨胀弯安装完成后，4号膨胀弯安装开始前，使用法兰测量仪进行水下测量，测量两个海管法兰间的距离和角度，根据膨胀弯实际测量结果调整膨胀弯尺寸。

图4 膨胀弯安装顺序图

2.6 法兰保护及海管吹埋

膨胀弯连接完成后，使用沙袋对管线法兰悬空部位使用沙袋进行保护。

利用挖沟机对更换海管的直管段进行吹埋，使海管处于泥面以下，以保证海管在海床上的稳定性。

2.7 管道密封性试验后投产

管道修复完成后，通知SPC，平台开井，按照试压规范，参照SPC提供的以往《平湖原油管线临时修复工程修复方案》，将管道压力到1.8MPa，保持压力6h，观察管道压力有无异常，无问题后，管道投入正常生产。

3 结束语

平湖海管修复项目中使用了大量新式设备，主要包括高压水枪夹持设备，钻石线管线切割机，机械连接器等，这些设备与技术均是最近几年才开始应用于国内的海工作业，这些新设备的使用大大提高了施工效率，虽然像高压水枪夹持设备这种国内厂家吸收国外先进经验后自行研发的海工设备还不够成熟，持久性上存在很大问题，但是这掩盖不了新设备对施工效率的巨大提高。

随着我国近海油气的大力开发，及近海其他海洋活动的日益频繁，海上油漆管道发生损坏的概率相较于以往大了很多，了解并熟悉这些新设备的性能，使用范围，并能熟练应用于实际施工，对于我们海洋石油输运的保障具有重要意义。

U656.2

A

1004-7344（2016）05-0166-02

2016-2-1

钟建军（1983-），男，工程师，硕士，主要从事打捞及海洋工程工作。