海底管道+海底管道終端管匯底拖法施工技術(shù)
——以安哥拉漁港油庫擴建項目多點系泊工程為例

李明濤，曹 鵬，侯一甲，何永興

中石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

1.引言

海底油氣管道的鋪設(shè)方式有拖拉法和鋪管船法，其中拖拉法適用于短距離的淺海管道安裝。根據(jù)拖拉作業(yè)中預(yù)制管道在海水中具體位置不同，拖拉法又可分為浮拖法、近底拖法和底拖法[1]。浮拖法和近底拖法在拖拉過程中易受海浪、洋流和側(cè)向流影響，整體拖拉難度高，一般情況下需要將管道部分和海底管匯部分分開安裝就位，再在水下幾十米深的海底將管道與海底管道終端管匯(PLEM)通過法蘭連接，該施工方法存在潛水作業(yè)風(fēng)險較大、成本高和工期長等缺點。

采用底拖法鋪設(shè)海底管道時，可以將PLEM作為拖拉頭，利用拖輪和浮筒、輥輪等設(shè)施，一次性將PLEM 與海底管道同時安裝到位，具有受海浪和側(cè)向流影響小、工期短、成本低、施工靈活性高、風(fēng)險可控等優(yōu)點。

2.底拖法施工工藝原理

海底管道在陸地上焊接成一定長度的管段后，第1段海底管道通過S形彎管與PLEM鋼性連接，以PLEM撬座作為正向拖拉頭，由預(yù)先錨固在海中指定管道路由位置的拖管船拖拉PLEM 撬座(拖管頭)，管道通過滑道拖拉入海。

管道在牽引前，需要根據(jù)海底勘測資料確定最佳拖管航線。為減小拖航阻力，必要時需在拖拉頭PLEM 撬座或管道上綁扎浮筒以減小拖拉頭和管道的負(fù)浮力。海底管道的施工作業(yè)空間會受到陸地空間的限制，所以管道在拖拉過程中一般都分段預(yù)制。將岸邊分段預(yù)制好的管段進(jìn)行連頭焊接、無損檢測(NDT)和防腐后逐段拖拽入海，直到所有管段全部安裝完成。為了及時對可能發(fā)生的管道就位偏差進(jìn)行糾正，可以在管道入海位置設(shè)置反向回拖拖拉頭。

3.底拖法關(guān)鍵施工工藝過程

3.1.PLEM拖拉頭與S形彎管的連接

PLEM及其撬座預(yù)制完成后，利用拖板車運送到入海點指定位置，在150 t吊車的配合下與S形彎管進(jìn)行連接。吊裝時采用4個20 t吊葫蘆作為吊帶，吊葫蘆與固定在撬座上的4個吊耳連接，采用吊葫蘆吊裝PLEM便于法蘭連接時調(diào)整PLEM高度。

3.2.拖管船定位拋設(shè)后向牽制錨

后向牽制錨的拋設(shè)與拖管過程一樣需要分階段進(jìn)行。錨頂端用卸扣連接一條拖纜，拖管時與拖管船上絞車連接，將拖拉力從絞車傳遞給后向牽制錨，錨桿部位用卸扣連接一條錨頭纜，待錨拋設(shè)至海底后，連接錨的拖纜和錨頭纜另一端均系上浮球型錨漂，錨漂浮于海面，便于查找定位。

3.3.拖纜連接

拖纜敷設(shè)在預(yù)先設(shè)定好的海底管溝內(nèi)，用于連接拖管船和拖拉頭。根據(jù)拖拽力大小，拖纜可以選擇單拖纜和雙拖纜。拖纜長度結(jié)合水深及拖拽力大小來設(shè)置。拖纜由若干段鋼纜通過卡環(huán)連接成一體，拖纜一端與拖管船的絞車連接，另一端通過連接板與拖拉頭連接(圖1)。

Figure 1.The setting up towrope and connecting the pull head by towboat圖1.拖管船布設(shè)拖纜連接拖拉頭

3.4.拖管

采取分段方式進(jìn)行的拖管作業(yè)，每段之間都需要進(jìn)行連頭作業(yè)。連頭點一般設(shè)置在下水滑道直線段與曲線段的交界處。所有與之相關(guān)的對口、焊接、防腐、NDT檢測等設(shè)備在拖管前都應(yīng)準(zhǔn)備到位，以縮短連頭時間，降低海上拖輪等待時間。

拖管前，需對整個下水滑道進(jìn)行仔細(xì)檢查。PLEM入海前，在其頂部綁扎5個浮力為5 t的氣囊，以平衡PLEM的負(fù)浮力，在PLEM頂部安裝浮球和信號應(yīng)答器，以實時獲得拖拉頭的實時位置信號。在下水滑道上的管道中部和尾部各設(shè)置一處吊帶，用挖掘機舉起吊帶在拖管時跟隨管道行走，防止發(fā)生拖管時管道從滑道上滑落等意外情況。待所有工作準(zhǔn)備就緒檢查無誤后，下達(dá)開始拖管命令。絞車操作員啟動絞車，絞車開始緩慢張緊拖纜并拉動管道。待管段拖至最后一個管節(jié)快要接近連頭點時，絞車開始減速，以確保管末端正好就位于連頭處。每拖完一個管段，潛水員需下水查看拖管頭，獲得其位置與就位姿態(tài)信息。在管道末端接近連頭點時，伴行挖掘機應(yīng)配合拖管船停止拖管，為下一步的連頭作業(yè)做好準(zhǔn)備。連頭完成后，檢查滑道上的管道姿態(tài)、海上拖管船和拖纜情況無誤后，拖管指揮長下達(dá)再次拖管命令，重復(fù)上一次的拖管過程，直到最后一段海底管道末端到達(dá)連頭點處停止拖管，至此PLEM與海底管道同時安裝完成，下一步進(jìn)行清管、試壓、以及PLEM水下固定等作業(yè)。

4.底拖法施工技術(shù)的應(yīng)用

海底油氣管道 + 終端管匯底拖法施工工藝在安哥拉漁港油庫擴建項目多點系泊工程海底管道設(shè)施安裝中得到了成功應(yīng)用。該項目中的油品傳輸系統(tǒng)主要由2條直徑12 in (1 in = 2.54 cm)海底軟管、PLEM、2條直徑20 in海底管道以及陸上收球等設(shè)施組成。其中海底管道設(shè)計為直徑20 in雙管并行，海底管道單線長度855 m。該工程的水域水深為0～25 m，最深處位于海底管道終點PLEM處。

5.特點

1) 施工效率高。以PLEM撬座作為正向拖拉頭，同時拖拉2條海底管道和PLEM，一次性完成2條海底管道和PLEM的安裝，縮短了工期。

2) 施工成本低。提前在海灘完成PLEM的預(yù)制和2條海底管道的連接等工作，節(jié)約了安裝成本。

3) 就位軌跡容易控制，管道扭轉(zhuǎn)控制效果好。PLEM與海底管道通過“S形彎管”剛性連接，拖管所產(chǎn)生的扭矩傳遞到PLEM撬座后被充分約束，成功解決了拖管施工中管道扭轉(zhuǎn)不易控制的技術(shù)難題。

4) 操作靈活。在海底管道近岸處設(shè)置“回拖撬座”作為反向拖拉頭，用于底拖作業(yè)時路由糾偏。

5) 在PLEM撬座上專門設(shè)置管道限位鎖板，防止拖拉過程中對PLEM相關(guān)設(shè)施和管道本身造成損傷，拖管完成后在水下解除鎖板。