海底管道跨越航道停輸改線綜述

王 東, 尉曉妮

（中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司， 天津 300452）

海底管道跨越航道停輸改線綜述

王 東, 尉曉妮

（中海油（天津）管道工程技術(shù)有限公司， 天津 300452）

隨著我國(guó)港口城市的發(fā)展，港口大型化已經(jīng)成為了趨勢(shì)，所以對(duì)原有交叉段或者登陸段海底管道需要進(jìn)行改造。針對(duì)海底管道跨越航道停輸改線方法進(jìn)行介紹，并詳細(xì)闡述了改線作業(yè)的步驟和操作方法，并給出了需要注意的細(xì)節(jié)。

海底管道；停輸改線；連接

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市圍海造田以及港口的擴(kuò)建等都對(duì)海底管線路由和埋深有了更高要求，許多海底管道都將面臨著改造，所以需要有一套完善的海管改線技術(shù)及施工方法。

到目前為止，國(guó)內(nèi)只有兩項(xiàng)海底管道改線項(xiàng)目，本文就以項(xiàng)目為背景研究了海底管道跨越航道停輸改線的連接技術(shù)及施工作業(yè)方法。

1 海底管道改線的幾種形式

海底管道改線形式可以根據(jù)港口航道與海管交叉位置處的海床特征、相關(guān)海上油田是否停產(chǎn)等因素來劃分，根據(jù)位置的不同分為原位置下臥改線和側(cè)臥改線兩種[1]；根據(jù)管線是否停產(chǎn)分為停輸改線和不停輸改線兩種；本文重點(diǎn)介紹停輸側(cè)臥改線。

停輸側(cè)臥改線是將準(zhǔn)備改線的海底管道完全停止生產(chǎn)后，鋪設(shè)新管道并用膨脹彎將新鋪設(shè)管道與原管道進(jìn)行連接。

2 改線作業(yè)中的主要步驟

2.1 改線路由的選擇

改線管道應(yīng)該在原管線較近的地方，選擇海床平坦，沒有障礙物、不易出現(xiàn)不穩(wěn)定流的地段，海床地質(zhì)要適合挖溝、鋪管及其新舊管道連接作業(yè)。

2.2 預(yù)挖溝作業(yè)

預(yù)挖溝目的是為了利于管道的拖拉作業(yè)和海管鋪設(shè)。預(yù)挖溝是指挖溝船進(jìn)入預(yù)定的開挖段，將耙吸管放到水下后，啟動(dòng)泵，根據(jù)潮位將耙頭下放到泥面，將耙管內(nèi)的清水和低濃度泥漿排出舷外，待泥漿濃度正常后再打開進(jìn)艙閘閥裝艙；當(dāng)泥艙裝滿后仍繼續(xù)泵吸泥漿進(jìn)艙，使泥艙上層低濃度泥漿通過溢流筒溢出[2]（圖1、2）。

圖1 預(yù)挖溝工藝流程Fig.1 The preditching process

圖2 將耙吸式挖泥船挖泥示意圖Fig.2 The trailing suction hopper dredger dredger diagram

2.3 海底管道鋪設(shè)

2.3.1 起始鋪設(shè)

鋪管船首先在改線的一端就位，準(zhǔn)備進(jìn)行起始鋪設(shè)。在布設(shè)起始錨前，潛水員下水將起始錨附近管線綁扎一定數(shù)量的浮標(biāo)，用來定位已有管線。

2.3.2 正常鋪設(shè)

海管管端到達(dá)著泥點(diǎn)后，海管開始正常鋪設(shè)，海管在作業(yè)線上通過焊接連接起來，然后通過操作鋪管船的錨機(jī)，向前移船將管道鋪至海底。在鋪設(shè)過程中，張緊器夾緊管線并通過其自動(dòng)系統(tǒng)使海管受到一個(gè)恒定的張力，確保海管安全地鋪設(shè)。

2.3.3 鋪設(shè)結(jié)束

鋪管結(jié)束時(shí)，在管線末端組對(duì)安裝法蘭、法蘭保護(hù)器、焊接終止封頭；將絞車鋼纜連接在拖拉頭封頭上進(jìn)行張力轉(zhuǎn)換；用它取代張緊器為管線提供張力；使得船向前移動(dòng)[3]。用絞車將管線終端放至海底。

2.4 新鋪管道的清管、試壓

清管是將改線管道兩端分別放在不同的施工作業(yè)船船舷處，兩端連接清管設(shè)備進(jìn)行清管作業(yè)。清管結(jié)束后，回收全部清管球，收球時(shí)應(yīng)檢查清理出的雜物數(shù)量并拍照記錄（圖3）。

試壓的壓力應(yīng)該是 24 h內(nèi)壓力變化控制在±0.2%之內(nèi)，如果由于溫度的變化或其他原因?qū)е聣毫ψ兓凇?.4%。

2.5 原管線停輸清洗作業(yè)

當(dāng)關(guān)閉閥門，管線停止生產(chǎn)之后，需要對(duì)整體管線進(jìn)行清管，除去管中的原油，以保證切斷管道之后不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成污染。清洗列車由幾個(gè)清管球和中間裝的表面活性劑、除油劑等組成。經(jīng)過清洗之后，對(duì)排出的海水取樣并用分光光度計(jì)測(cè)其含油量，當(dāng)含油量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可以進(jìn)行斷管作業(yè)。

2.6 水下斷管及其平管起吊

在管線預(yù)定的切割點(diǎn)找到管線節(jié)點(diǎn)并進(jìn)行清理，用冷切割設(shè)備進(jìn)行管線切割，切割結(jié)束后，使用氣脹球?qū)艿肋M(jìn)行封堵以免海水進(jìn)入，拆除切割機(jī)固定裝置，并通知工作人員將切割機(jī)回收（圖4）。

斷管作業(yè)后，按照平管起吊設(shè)計(jì)報(bào)告，分別起吊原管線到船舷側(cè)，及時(shí)進(jìn)行法蘭焊接工作。起吊過程是要平穩(wěn)、緩慢并且注意安全，與作業(yè)無(wú)關(guān)人員都要撤離現(xiàn)場(chǎng)；法蘭焊接完成后進(jìn)行射線探傷，合格之后，在保證工程質(zhì)量前提下，盡可能快的將管線放入海底，以免管道懸空時(shí)間太長(zhǎng)造成損傷。

圖4 冷切割設(shè)備Fig.4 Cold cutting equipment

2.7 膨脹彎的安裝

膨脹彎用來連接導(dǎo)管架立管和海底管道，也可以用來連接兩條平管。它可以釋放海底管線在生產(chǎn)過程中熱脹冷縮引起的應(yīng)力；防止海管在熱脹冷縮時(shí)受損（圖5）。

安裝膨脹彎最關(guān)鍵的工序是海管法蘭之間相對(duì)空間位置和方位角的測(cè)量，即測(cè)量舊管線法蘭和新鋪設(shè)管線法蘭之間的距離、角度、高差等各種相對(duì)空間位置和方位。只有精確地測(cè)量出這些參數(shù)，才能準(zhǔn)確地預(yù)制出所要安裝的膨脹彎，從而使膨脹彎順利連接[4]。膨脹彎預(yù)制后，先進(jìn)行試壓，試壓合格之后才進(jìn)行水下連接。由潛水員進(jìn)行安裝，完成改線管道與原管道的連接作業(yè)。

圖5 膨脹彎水下測(cè)量Fig.5 The underwater measurement of expansion bend

2.8 整體管線的清管、試壓測(cè)試

膨脹彎安裝后，對(duì)整體管線進(jìn)行清管、試壓作業(yè)。清管由一個(gè)平臺(tái)向另一個(gè)平臺(tái)或者陸地向平臺(tái)，用干燥空氣推動(dòng)清管球進(jìn)行。當(dāng)清管器收到以后，向管線中充滿水開始試壓工作。

2.9 改線后管道的排水掃水、干燥和惰化

對(duì)整體管線進(jìn)行排水是為了首先用清管球除去管內(nèi)的大部分水分，而掃水是用有吸水性的泡沫球除去剩余的游離水。掃水結(jié)束以后，泡沫球應(yīng)該是干燥狀態(tài)。

排水完成以后，用干空氣對(duì)管道進(jìn)行持續(xù)吹掃，當(dāng)平臺(tái)出口端空氣露點(diǎn)達(dá)到要求時(shí)，停止吹掃。

海管氮?dú)舛杌康氖菍⒐苤械难鯕庵脫Q出去，以免發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。氮?dú)舛杌笠蠛９艹隹诤趿啃∮?%，惰化合格后，海管需要升壓保存。

2.10 新管線的保護(hù)和廢棄管線回收

為保證新管線安全正常運(yùn)行，需對(duì)膨脹彎的連接處用水泥壓塊保護(hù)，將懸空部位用沙袋填平，并用碎石和散沙對(duì)海管進(jìn)行填埋，以防海水沖刷和船錨對(duì)海管的損傷。

廢棄管線回收之前，要先進(jìn)行吹泥，要求暴露整條廢棄管線，然后利用鋪管船進(jìn)行回收?；厥盏墓芫€一般在節(jié)點(diǎn)處切割成一定長(zhǎng)度的管段，放置到船上。

3 結(jié) 論

（1）在管道鋪設(shè)時(shí)，考慮到海上施工難度大、成本高、容易受天氣影響，可以在陸地上預(yù)制部分接長(zhǎng)管，并做無(wú)損探傷檢查，這樣可以縮短海上作業(yè)時(shí)間，降低成本。

（2）在原管線清洗之后，需要對(duì)清洗效果進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量排出海水的含油量；由于油的密度比水小會(huì)漂浮在表面，所以建議在取樣時(shí)最好從污水上部取。

（3）在平管起吊時(shí)，要選擇至少是24 h風(fēng)很小的天氣來進(jìn)行作業(yè)，在起吊過程中要按照計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)情況緩慢進(jìn)行，起吊成功以后要在保證質(zhì)量的前提下，盡快焊接法蘭并完成射線探傷，最后平穩(wěn)將管頭放入水中；以免管道長(zhǎng)時(shí)間懸空造成缺陷。

（4）膨脹彎預(yù)制的好壞關(guān)鍵是看水下數(shù)據(jù)的測(cè)量，現(xiàn)在一般都采用法蘭測(cè)量?jī)x來測(cè)量角度和長(zhǎng)度；如果角度有偏差可以通過修焊口來調(diào)整，但是一般一個(gè)焊口修的角度不超過2°。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文在總結(jié)工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)海底管道跨越航道停輸改線方法進(jìn)行了研究，并且對(duì)關(guān)鍵步驟重點(diǎn)介紹[5-7]。對(duì)今后類似工程提供了寶貴的建議，具有一定的參考價(jià)值。

［1］潘東民,劉楚．海底管道改線連接技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用 [C].第十三屆中國(guó)海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集,2007．

［2］王望金.耙吸式挖泥船施工工藝及管理[J].中國(guó)水運(yùn)，2007，9（6）：46-47.

［3］劉楚,張智新,劉極莉．海底管道跨越航道改線方法綜述 [J].中國(guó)水運(yùn)(下半月)，2013，13(2)：245-248．

［4］朱紹華,魏行超,劉勃．使用法蘭測(cè)量?jī)x進(jìn)行海底管線膨脹彎測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國(guó)海上油氣，2008，20(5)：342-344．

［5］DNV-1981 Rules for submarine pipeline system[S].

［6］DNV-OS-F101-2012 Submarine pipeline systems[S].

［7］ASME B31. 4-2002 Pipeline Transportation systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquid[S].

Shutdown and Reconstruction of Submarine Pipelines Across the Channel Line

WANG Dong, WEI Xiao-ni
（CNOOC (Tianjin) Pipeline Engineering Technology Co.,Ltd., Tianjin 300452，China)

With development of China's port cities, large-scale port has become a trend, so original cross sections and landing submarine pipelines need be transformed. In this paper, shutdown and reconstruction methods of submarine pipelines across the channel line were introduced, and steps and methods of reconstruction operation to change the line were discussed, and problems that should be considered in the reconstruction were put forward.

Submarine pipeline; Shutdown for changing the pipeline line; Connection

TE 832

A

1671-0460（2014）11-2434-03

2014-04-29

王東（1984-），男，山西忻州人，海管工程師，碩士，從事海底管道技術(shù)工作。E-mail：mywd2004@126.com。