成二輝 韓長安 梁光輝 趙百龍 劉振宇
(海洋石油工程股份有限公司)
中海石油 (中國)有限公司在渤海海域現(xiàn)有100多條海底管道,全長4000 km以上,其中80%以上為油氣輸送管道。由于各種原因,海底管道存在著各種不同的安全風(fēng)險(xiǎn)問題,如設(shè)計(jì)不合理、超齡服役、管理不當(dāng)、船舶起拋錨作業(yè)、海上工程作業(yè)、拖網(wǎng)捕魚、沖刷以及操作不當(dāng)、落物沖擊、介質(zhì)腐蝕等,這些因素都可能造成海底管道損傷或泄漏。
海上油氣管道一旦出現(xiàn)事故,其修復(fù)難度、修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)、修復(fù)周期以及相關(guān)成本,比起陸上油氣管道要大得多,而其對環(huán)境造成的影響也相對較大。
海底管道的應(yīng)急搶修的有效實(shí)施離不開維修備件,而維修備件的到貨情況直接影響了搶修進(jìn)度。
眾所周知,任何一個(gè)搶修項(xiàng)目的實(shí)施都離不開相應(yīng)的施工材料,海底管道的維修也是如此。目前,海管應(yīng)急搶修備件基本依賴進(jìn)口,國內(nèi)供應(yīng)能力不足或加工精度及質(zhì)量不能保證。以東方1-1登陸氣管線為例,2007年11月6日發(fā)生事故,歷時(shí)48天才恢復(fù)生產(chǎn),造成損失上億元。維修之所以歷時(shí)較長,主要原因是當(dāng)時(shí)沒有任何應(yīng)急維修備件儲(chǔ)備,國內(nèi)只能加工技術(shù)含量較低、維修施工周期較長的旋轉(zhuǎn)法蘭和焊頸法蘭,且這些工件加工耗時(shí)也很長。為保證海底管道搶修的順利實(shí)施,很有必要建立搶修備件的存儲(chǔ)機(jī)制,儲(chǔ)備一定規(guī)格數(shù)量的搶修備件。
搶修備件的選擇主要取決于維修方案的選取。海底管道的維修總體來講有兩種方法:一種是對海管泄漏點(diǎn)的封堵,另一種是對海管損傷段的更換。
可根據(jù)海管維修的兩種主要方法來選取備件。備件的選型主要是卡具類和連接件。對于卡具的選型主要考慮卡具的內(nèi)徑尺寸以及卡具可承受的壓力;對于連接件主要考慮連接件的尺寸、壓力等級(jí)、壁厚、材質(zhì)和設(shè)計(jì)使用壽命等。
卡具類產(chǎn)品主要包括機(jī)械管卡、結(jié)構(gòu)管卡、臨時(shí)修復(fù)管卡等;連接件主要包括機(jī)械連接器、球形法蘭、旋轉(zhuǎn)法蘭、焊頸法蘭等,如圖1~圖6所示。
圖1 機(jī)械管卡
圖2 結(jié)構(gòu)管卡
圖3 國產(chǎn)機(jī)械管卡
圖4 機(jī)械連接器
圖5 球形法蘭
圖6 旋轉(zhuǎn)法蘭
針對渤海海域海管現(xiàn)狀進(jìn)行備件的存儲(chǔ)。渤海海域海管的直徑從50.8~812.8 mm,尺寸多樣;壓力等級(jí)從1.034~10.342 MPa,壓力等級(jí)不一。海管結(jié)構(gòu)包括單層保溫配重管、單層配置管、單層管、雙層管等,結(jié)構(gòu)不一。渤海海域海底管道水深范圍在50 m以上。備件的存儲(chǔ)作為預(yù)防性的措施應(yīng)充分考慮海管維修的各種可能,備件的配置應(yīng)做到最少、最優(yōu)、最大化覆蓋。
備件的配置應(yīng)滿足以下三種維修條件: (1)一處穿孔泄漏的維修; (2)一處變形損傷,需要更換一段海管的維修; (3)一條管道同時(shí)存在一處穿孔泄漏和一處變形損傷的海管維修。
單層管直接安裝一套封堵卡具;對非外力損傷的雙層管在外管或內(nèi)管上安裝一套封堵卡具,如圖7所示。
圖7 一處穿孔泄漏的維修
在海管受損長度較小、只需更換一段的情況下,維修時(shí)需要兩個(gè)機(jī)械連接器、一個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭和一個(gè)球法蘭。圖8為更換一段管段的修復(fù)方法。
圖8 一處穿孔泄漏的維修 (更換一段管段)
在海管受損長度較長、需更換兩段管段的情況下,維修時(shí)需要兩個(gè)機(jī)械連接器、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭、一個(gè)球法蘭和一個(gè)RTJ法蘭。圖9為更換兩段管段的修復(fù)方法。
圖9 更換較長管段維修 (更換兩段管段)
由前面分析可知,對于每一種規(guī)格的海管只需要儲(chǔ)備一套封堵卡具、兩個(gè)機(jī)械連接器、一個(gè)球法蘭、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭和一個(gè)RTJ法蘭就可以滿足三種維修條件。
對于相同管徑、不同壓力等級(jí)的管線,安裝壓力等級(jí)高的管線儲(chǔ)備備件,壓力等級(jí)低的管線可以使用相同尺寸的壓力等級(jí)高的備件,使用的時(shí)候需要成套使用。對于法蘭材質(zhì)的選擇,相同規(guī)格不同材質(zhì)的管線儲(chǔ)備法蘭安裝管材材質(zhì)等級(jí)高的儲(chǔ)備法蘭,以滿足強(qiáng)度要求以及焊接等要求。
對于存儲(chǔ)的備件采用渤海海域共享的原則。為了滿足搶修項(xiàng)目的順利實(shí)施,搶修備件應(yīng)該集中存儲(chǔ),海域共享,使用之后及時(shí)補(bǔ)充。
問題一:海管局部試壓。
海底管道完成搶修后往往急于恢復(fù)生產(chǎn),恢復(fù)生產(chǎn)之前又需要對維修質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。通常采用管線試壓來進(jìn)行檢驗(yàn)。對于長距離海底管線的試壓時(shí)間往往很長,生產(chǎn)方難以接受。為了解決這個(gè)矛盾,可以推廣使用局部試壓墊圈,對維修位置進(jìn)行局部試壓,試壓通過即可滿足投產(chǎn)條件,可以大大節(jié)省工期。
問題二:管線壁厚不同。
由于海底管道不同材質(zhì)、不同壓力等級(jí)、不同腐蝕余量等原因,管線的壁厚選擇也往往不相同。對于同種規(guī)格不同壁厚的管線選擇法蘭壁厚成為難題。建議法蘭采辦時(shí)要求廠家保留足夠的原始壁厚,根據(jù)事故海管的壁厚臨時(shí)進(jìn)行加工,以保證備件的匹配。
問題三:管線規(guī)格數(shù)量多不能全覆蓋。
海管搶修備件往往資金投入較大,但作為儲(chǔ)備其利用程度又較低,這就決定了不能夠每種規(guī)格的海管都儲(chǔ)備備件。建議根據(jù)完整性管理海管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果對高風(fēng)險(xiǎn)管線進(jìn)行備件存儲(chǔ),以減少備件存儲(chǔ)量,盡可能保證高風(fēng)險(xiǎn)海底管道的安全。
目前,中海石油 (中國)有限公司已經(jīng)儲(chǔ)備了部分的海底管道應(yīng)急備件,渤海海域海底管道應(yīng)急搶修備件的儲(chǔ)備工作已經(jīng)起步。隨著備件存儲(chǔ)工作的不斷進(jìn)行,抵御海底管道風(fēng)險(xiǎn)的能力也越來越強(qiáng)。