柔性軟管保護(hù)性回收技術(shù)及應(yīng)用

陳勇

（中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津300457）

船舶營運(yùn)

柔性軟管保護(hù)性回收技術(shù)及應(yīng)用

陳勇

（中海油能源發(fā)展股份有限公司，天津300457）

柔性軟管作為一種新型的管道形式，在海洋石油開發(fā)特別是深海石油開發(fā)中的應(yīng)用越來越廣泛。由于其具有可回收性和重復(fù)利用性，因此能節(jié)約油田投資且環(huán)保性好。闡述了柔性軟管保護(hù)性回收的工藝原理，分析了柔性軟管保護(hù)性回收的技術(shù)難點(diǎn)與解決措施，并結(jié)合工程案例介紹了海上施工的情況，相關(guān)技術(shù)能為今后類似項(xiàng)目和深水工程提供借鑒。

柔性軟管；保護(hù)性回收；海上施工

0　前言

柔性軟管是一種新型的管道形式，對于海洋油田的開發(fā)非常重要，因?yàn)樗顾鹿こ滔到y(tǒng)（如海底基盤、水下井口、水下管匯等）與水面工程系統(tǒng)（如平臺(tái)、FPSO等）連成一個(gè)整體生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著油田的不斷開發(fā)，一些油田因達(dá)到或超過生產(chǎn)年限，需要對FPSO及其水下設(shè)施進(jìn)行棄置拆除。另一些油田因?yàn)楦臄U(kuò)建而需要對原有的FPSO及水下設(shè)施進(jìn)行拆除移位。由于柔性軟管的可回收性和可重復(fù)利用性，其拆除可采用保護(hù)性的方式進(jìn)行，以便維護(hù)保養(yǎng)后能夠重復(fù)利用。

1　柔性軟管保護(hù)性回收技術(shù)難點(diǎn)及解決措施

柔性軟管回收與利用可以通過飽和潛水和常壓空氣潛水系統(tǒng)（ADS）進(jìn)行人工作業(yè)，也可通過無人遙控潛水器（ROV）進(jìn)行作業(yè)，由于飽和潛水和常壓空氣潛水系統(tǒng)（ADS）成本較高且受飽和潛水作業(yè)深度的限制，柔性軟管回收大多通過ROV進(jìn)行作業(yè)。ROV使用專用工具拆除柔性軟管與單點(diǎn)浮筒及水下井口（或其他水下工程設(shè)施）的連接。作業(yè)實(shí)施前，通過柔性軟管的鋪設(shè)強(qiáng)度分析，制定與鋪設(shè)方案逆向進(jìn)行的回收方案。柔性軟管保護(hù)性回收的主要技術(shù)難點(diǎn)和解決措施如下。

1.1柔性軟管彎曲半徑的控制

柔性軟管保護(hù)性回收最基本與最關(guān)鍵的技術(shù)要求是在回收的每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)保證軟管的彎曲程度不能超過其最小彎曲半徑，一旦超過最小彎曲半徑，軟管外層或內(nèi)層組織將會(huì)受到損傷［1］。

對軟管回收的每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致分析，可以總結(jié)出需要控制軟管彎曲半徑的三個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1）軟管打撈回收過程中軟管著泥點(diǎn)處的彎曲半徑的控制：通過對回收時(shí)軟管的受力及彎曲半徑的分析，設(shè)計(jì)出合理的船舶移船路線及船舶與著泥點(diǎn)的間距實(shí)現(xiàn)對彎曲半徑的控制，并且在回收過程中通過ROV實(shí)時(shí)觀測著泥點(diǎn)。滾筒回收速度控制在1～1.5 m/min，使用ROV監(jiān)控軟管水下斜率，計(jì)算出移船后退的速度。

2）軟管通過船尾時(shí)彎曲半徑的控制：對施工船船尾的尾弧板進(jìn)行改造，加裝一套下水橋裝置用于軟管安全地通過船尾，下水橋弧板的最小半徑需大于軟管的最小彎曲半徑（見圖1）。

圖1　一種典型的下水橋結(jié)構(gòu)形式

3）軟管在施工船液壓滾筒上彎曲半徑的控制：使用的回收滾筒，其半徑應(yīng)大于軟管的最小存儲(chǔ)半徑2 m左右（見圖2），這樣才能將軟管安全存儲(chǔ)至液壓滾筒上。

1.2柔性軟管末端接頭的解脫、打撈與回收

柔性軟管與井口基盤一般通過液壓接頭的形式進(jìn)行連接［2］（見圖3），常規(guī)的解脫方法是使用ROV介入工具熱插頭（Hot Stab）進(jìn)行解鎖（見圖4），將軟管連同液壓接頭一起從井口基盤上解脫下來。但是由于水下腐蝕及海生物等原因，液壓解鎖可能會(huì)失效，因此需要考慮一種非常規(guī)的解脫方案。

圖2　中軸式滾筒驅(qū)動(dòng)裝置

圖3　軟管與井口的連接形式［2］

圖4　熱插頭（Hot Stab）與鉆石線切割鋸

經(jīng)過對軟管末端連接部分的分析，可采用鉆石線切割鋸（見圖4）在軟管末端與鵝頸管連接的法蘭處進(jìn)行切割，切割位置為鵝頸管一側(cè)的管段，這樣既能解脫軟管又不會(huì)破壞軟管末端的法蘭，保證了軟管的完整性和后續(xù)的可利用性［3］。

通過研制并引進(jìn)一批ROV專用的作業(yè)工具，包括軟管打撈卡具（見圖5）、吹泥泵、液壓砂輪機(jī)、鉆石線切割鋸等工具，可以解決ROV在水下進(jìn)行柔性軟管的打撈、切割等作業(yè)問題。

圖5　研制的柔性生產(chǎn)軟管打撈卡具

2　工程應(yīng)用

陸豐22-1油田于2009年6月15日停產(chǎn)進(jìn)行棄置，是我國第一例正式棄置的海上深水油田。“睦寧號”浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油卸油裝置（FPSO）的單點(diǎn)系泊浮筒回收完成后，兩根柔性生產(chǎn)軟管及兩根臍帶纜臨時(shí)棄置于海底，柔性軟管技術(shù)參數(shù)見表1。2009年9月惠州油田群“發(fā)現(xiàn)號”FPSO單點(diǎn)系泊系統(tǒng)遭“巨爵”號臺(tái)風(fēng)損壞，計(jì)劃以保護(hù)性回收的方式打撈回收一根陸豐22-1油田臨時(shí)棄置的柔性生產(chǎn)軟管用于惠州油田臨時(shí)復(fù)產(chǎn)。

表1　陸豐22-1柔性軟管技術(shù)參數(shù)

陸豐22-1油田柔性軟管的結(jié)構(gòu)布置如圖6所示，軟管的保護(hù)性回收主要有以下九個(gè)關(guān)鍵步驟。

圖6　陸豐22-1柔性軟管結(jié)構(gòu)布置圖

2.1施工準(zhǔn)備、預(yù)調(diào)查

施工前用ROV調(diào)查軟管在水下的位置以及狀態(tài)，檢查是否存在海底障礙物，識(shí)別水下作業(yè)存在的風(fēng)險(xiǎn)及妨礙水下作業(yè)的各種不利因素。

2.2軟管末端保溫浮塊拆除回收

先拆除并回收柔性軟管與井口連接法蘭外包裹的保溫浮塊（見圖7），浮塊拆除后，立管末端與鵝頸管連接處的法蘭就暴露出來，即可進(jìn)行鵝頸管管段的切割。

圖7　保溫浮塊回收示意圖

2.3軟管打撈卡具安裝

為了進(jìn)行軟管的打撈，特別設(shè)計(jì)了一套打撈卡具，打撈卡具由施工船吊機(jī)下放至軟管末端法蘭處，由ROV進(jìn)行安裝，安裝完成后ROV解鉤，回收吊機(jī)，將打撈卡具臨時(shí)棄置海底（見圖8）。

圖8　打撈卡具安裝示意圖

2.4軟管末端鵝頸管管段切割

由ROV攜帶鉆石線切割鋸下水，定位于鵝頸管處后將切割鋸卡住鵝頸管管段，啟動(dòng)鉆石線切割鋸對鵝頸管管段進(jìn)行切割。

2.5軟管打撈

施工船下放船尾A吊的勾頭至軟管末端臨時(shí)棄置的打撈卡具處，ROV完成掛鉤后，施工船緩慢回收A吊將軟管打撈至船尾后甲板（見圖9），對施工船船尾的尾弧板進(jìn)行改造，加裝一套下水橋裝置用于軟管安全地通過船尾，下水橋弧板的最小半徑需大于軟管的最小彎曲半徑，提升過程中使用ROV監(jiān)控水下軟管的狀態(tài)。

圖9　柔性軟管打撈上船

2.6軟管回收

將軟管臨時(shí)固定在甲板，拆除打撈卡具、安裝拖拉頭（見圖10），連接液壓滾筒鋼絲繩和拖拉頭，緩慢回收液壓滾筒（見圖11），拆除臨時(shí)固定，將軟管盤到滾筒上存放，滾筒的半徑需大于軟管的最小存儲(chǔ)半徑。

2.7拆除軟管浮子

當(dāng)軟管上的浮子隨軟管回收到施工船甲板后，由甲板施工人員拆除（見圖12）。

圖10　拆除軟管打撈卡具

圖11　軟管開始回收至液壓滾筒

圖12　拆除軟管上的浮子

2.8移船進(jìn)行軟管的回收

施工船沿柔性軟管的路由倒船回收軟管，直到全部軟管回收至液壓滾筒，回收過程中ROV水下監(jiān)視軟管狀態(tài)，見圖13。

2.9返航回陸地并進(jìn)行氣密測試

軟管回收完成后，施工船從作業(yè)現(xiàn)場返回碼頭，并進(jìn)行軟管的氮?dú)鈿饷苄詼y試（見圖14），以驗(yàn)證軟管的完整性。

圖13　回收完成的軟管

3　結(jié)語

柔性軟管是較為昂貴的海上油田專用管線，實(shí)現(xiàn)柔性軟管的保護(hù)性回收可以有效節(jié)約油田初期的投入成本。對于柔性軟管回收的關(guān)鍵技術(shù)包括了對軟管回收作業(yè)中的保護(hù)工作，以及水下搭載、切割和打撈回收作業(yè)。由ROV搭載相關(guān)的專用工具完成柔性軟管回收作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)無潛（空氣潛水或飽和潛水）情況的水下作業(yè)，降低了水下作業(yè)對人身的傷害風(fēng)險(xiǎn)，擴(kuò)展了作業(yè)水深范圍，對今后海洋石油天然氣行業(yè)柔性軟管回收具有指導(dǎo)意義。

圖14　進(jìn)行軟管的氮?dú)鈿饷軠y試

［1］API RP 17B，Recommended Practice for Flexible Pipe.

［2］API Spec 17K，Bonded flexible pipe.

［3］朱紹華，劉義勇，等.深水軟管打撈技術(shù)研究與應(yīng)用.中國海上油氣，2008，20（1）：54-59.

The Application of Flexible Riser Protective Recovery Technology

Chen Yong

（CNOOCE Energy Technology&Services Co.，Ltd.Tianjin 300457，China）

Flexible riser was considered as a new type of pipeline，and was widely applied in offshore oil industry，especially in deepwater oilfield development.It has the property of recyclability and reusability，which is environmentalfriendly and could save the investment of oilfield development.The technical principle of the flexible riser protective recovery was introduced，the technical difficulties and resolutions were analyzed，and the offshore construction was presented.We wish the study and application of flexible riser protective recovery technology could offer experience for the similar project in future and the deepwater engineering.

flexible riser；protective recovery；offshore construction

X741

A

1001-4624（2015）01-0018-05

2015-04-01；

2015-06-08

陳勇（1974—），男，工程師，從事海洋石油大型裝備管理研發(fā)工作。