海底輸氣管網(wǎng)不停產(chǎn)改線技術(shù)應(yīng)用

杜應(yīng)軍 *

（海洋石油工程股份有限公司）

0 概述

渤海某油田群為了釋放產(chǎn)能，減少火炬燃燒放空量，合理利用天然氣資源，需對油田群海底輸氣管網(wǎng)進(jìn)行改建，在不停產(chǎn)情況下對一條油田至陸地終端的DN350（14 寸）登陸管線新增一條DN300（12寸）的支路管線。支路管線將油田剩余天然氣匯入主管線，最終輸送到陸地終端，實現(xiàn)資源利用最大化。管線參數(shù)如表1 所示。

1 海底輸氣管網(wǎng)不停產(chǎn)改線技術(shù)介紹

海底輸氣管道不停產(chǎn)改線技術(shù)原理為：首先使用鋪管船鋪設(shè)支路管線至接入點附近，并在接入點附近安裝海底收發(fā)球筒對支路管線進(jìn)行清管試壓；然后在接入點設(shè)計位置實施不停產(chǎn)帶壓開孔作業(yè)，建立旁通孔；最后使用膨脹彎將支路管線連接到主管線的旁通孔上，使改造管線全線貫通。不停產(chǎn)改線技術(shù)原理如圖1 所示。

表1 管線參數(shù)

圖1 海底管道不停產(chǎn)改線技術(shù)原理圖

2 海底輸氣管網(wǎng)不停產(chǎn)改線技術(shù)應(yīng)用

2.1 支路管線鋪設(shè)

采用鋪管船來鋪設(shè)支路管線。鋪設(shè)開始時，需要在設(shè)計海床位置拋起始錨，鋼絲繩錨纜的一端連接在海底起始錨上，另一端通過托管架連接鋪管作業(yè)線上的海管起始拖拉頭。拖拉頭與海管通過法蘭連接，如圖2 所示。

圖2 海管與拖拉頭連接情況

起始纜連接完成后，開始焊接管道，每焊接完連接處一根鋪管則作業(yè)船向前移動12.2 m，海管管端到達(dá)著泥點后，施工作業(yè)即進(jìn)入正常鋪設(shè)階段。在該作業(yè)階段，海底管線在鋪管船的作業(yè)線上一根一根連接（單根長度為12.2 m），然后通過操作鋪管船的錨機(jī)，向前移船并將海底管線鋪至海底。

在鋪管作業(yè)期間，張緊器的上下履帶夾住管線并通過其自動控制系統(tǒng)向鋪設(shè)中的管線提供一個恒定的張力，保證管線安全鋪至海底。海底管道鋪設(shè)情況如圖3 所示。

圖3 海底管道鋪設(shè)

鋪設(shè)作業(yè)結(jié)束后，需要在管頭處安裝拖拉頭，并將A/R 絞車?yán)|繩與拖拉頭連接，然后繼續(xù)向前移船，直到將全部海管下放至海底。然后潛水員下水解除A/R 纜，管道鋪設(shè)結(jié)束。

2.2 支路管道后挖溝作業(yè)

為了保護(hù)管線，根據(jù)設(shè)計要求對支路管線進(jìn)行后挖溝作業(yè)，使管頂埋深大于1.5 m。本次施工采用噴沖式挖溝機(jī)進(jìn)行作業(yè)。挖溝船就位于挖溝作業(yè)起始點，船舶吊機(jī)將挖溝機(jī)吊裝下水，挖溝機(jī)聲吶引導(dǎo)挖溝機(jī)就位于管線上方后，啟動挖溝機(jī)開始作業(yè)，即向前緩慢移船。挖溝過程中需通過聲納掃描監(jiān)控挖溝機(jī)位置，避免挖溝機(jī)與管線發(fā)生碰撞，同時不斷調(diào)節(jié)挖溝機(jī)的下放高度和挖溝船走向。

2.3 不停產(chǎn)帶壓開孔作業(yè)

主管線埋深為1.5 m，需要在接入點位置定點開挖作業(yè)坑，確保其滿足開孔設(shè)備的安裝條件。作業(yè)坑開挖完成后，需清理開孔位置水泥配重層和3PE 防腐層涂層，清理長度如圖4 所示。

圖4 涂層清理尺寸

與此同時，在船舶甲板安裝開孔機(jī)、球閥和機(jī)械三通。安裝完成后，將開孔機(jī)組合體吊裝下水，潛水員下水引導(dǎo)機(jī)械三通就位于接入點設(shè)計位置，通知甲板人員啟動液壓動力站并合上機(jī)械三通。機(jī)械三通全部螺栓完成緊固和拉伸后，對開孔機(jī)組合體進(jìn)行壓力試驗，試驗壓力為主管道最大操作壓力的1.5 倍，穩(wěn)壓時間為30 min。

試壓合格后，船舶甲板啟動液壓動力站，操作人員按照開孔程序進(jìn)行不停產(chǎn)帶壓開孔作業(yè)，直到開孔刀具將主管道馬鞍片完全切除。開孔結(jié)束后，回收開孔刀具，關(guān)閉旁通球閥，拆除開孔機(jī)。開孔作業(yè)刀具的進(jìn)給情況如圖5 所示。

圖5 開孔作業(yè)刀具進(jìn)給情況

2.4 膨脹彎安裝

帶壓開孔結(jié)束后，主管線旁通球閥與支路管線之間通過2 節(jié)膨脹彎連接。膨脹彎1 為90°L 型膨脹彎，膨脹彎2 為T 型膨脹彎。為了保證主管線上的機(jī)械三通不受到附加外力的作用，應(yīng)先按照設(shè)計圖紙預(yù)制并安裝膨脹彎2，安裝完成后測量膨脹彎1 的尺寸和角度，根據(jù)測量結(jié)果預(yù)制并安裝膨脹彎1。膨脹彎的安裝情況如圖6 所示。

圖6 膨脹彎安裝情況

2.5 支路管道清管試壓及干燥惰化

膨脹彎安裝完成后，利用膨脹彎2 上的發(fā)球筒發(fā)球，并用平臺端收球筒收球，同時開展管線清洗、試壓以及管線排水、干燥惰化工作。

水下多球發(fā)球筒內(nèi)布置直板鋼刷球、直板球和直板測徑球3 個球，清管泵布置在施工支持船上，清管泵出水口與發(fā)球筒連接。潛水員在水下控制多球發(fā)球筒的各個閥門，同時啟動清管泵注水，逐一發(fā)送各個清管球，待收球筒內(nèi)收取各個清管球并經(jīng)測徑板檢查合格后，完成海管水下清管測徑工作。

管線清洗完成后，拆除清管多球發(fā)球筒和平臺端的收球筒，并分別安裝試壓盲法蘭。試壓泵布置在平臺上，試壓泵出水口與盲法蘭注水口連接；連接完成后，緩慢升壓至試壓壓力，24 h 內(nèi)穩(wěn)定壓力變化范圍不大于±0.2%，則試壓通過。

試壓完成后，再次通球排出管內(nèi)海水，然后持續(xù)使用干燥氮氣吹掃管道，直至干燥露點達(dá)到-20 ℃以下，密閉海管12 h 后，測得海管露點仍低于-20 ℃以后干燥合格，否則需繼續(xù)吹掃干燥。

干燥合格后，往海管內(nèi)注入體積分?jǐn)?shù)為99.9%以上的氮氣對海管進(jìn)行置換，當(dāng)平臺側(cè)間隔0.5 h 連續(xù)3 次檢測到的氣體含氧量均低于2%，則認(rèn)為海管惰化合格。

3 結(jié)論

海底管網(wǎng)優(yōu)化大幅提高了油田的資源利用率，實現(xiàn)了油田群的效益最大化。海底管道不停產(chǎn)改線技術(shù)實現(xiàn)了施工全周期主管線不停產(chǎn)目標(biāo)，有效規(guī)避了傳統(tǒng)停產(chǎn)改線施工造成的產(chǎn)量損失，可為類似工程項目提供寶貴經(jīng)驗。