金剛石繩鋸機(jī)對(duì)中東區(qū)域海底石油管線切割施工技術(shù)研究

王紀(jì)標(biāo)

摘? ? 要：文章以沙特貝里鉆井人工島項(xiàng)目為例，介紹了金剛石繩鋸機(jī)對(duì)海底廢棄油管切割的施工技術(shù)。通過研究，金剛石繩鋸機(jī)將對(duì)海底石油管線切割施工提供借鑒經(jīng)驗(yàn)，對(duì)中東區(qū)域海底石油管線改造施工具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：金剛石繩鋸機(jī);中東區(qū)域;海底石油管線;切割施工

1? 引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全球?qū)κ偷男枨蟛粩嘣龃螅Ｑ笫凸I(yè)發(fā)展迅速，海底石油管道在海洋石油開發(fā)中發(fā)揮著重要作用，成為石油運(yùn)輸?shù)纳€。海底石油管線改造及廢棄油管切除成為制約石油開發(fā)的關(guān)鍵因素。本文以阿美項(xiàng)目為例，介紹了金剛石繩鋸對(duì)海底油管管線切割的施工技術(shù)要點(diǎn)。

2? 工程概況

沙特貝里鉆井人工島工程位于沙特阿拉伯東部省朱拜勒工業(yè)城法赫德國(guó)王工業(yè)港南北兩側(cè)海域，整體工程包括南北兩座人工島（總面積約85萬平方米）及其連接引堤（820m）和鋼管樁公路引橋（360m）、配套護(hù)岸施工（約7500m）、2座逃生碼頭、南北島航道疏浚（總方量約800萬立方米）、1553m海底廢棄管線拆除和一般道路配套輔助設(shè)施。該工程建設(shè)完成后，可使沙特貝里油田產(chǎn)量由每日25萬桶提高至每日50萬桶。

2.1? 氣候條件

朱拜勒工業(yè)港位于東部省，屬熱帶沙漠氣候，夏季炎熱干燥，常年風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)、北風(fēng)，平均風(fēng)速10konts，年平均氣溫26℃，平均日溫差12℃，最高溫度在50℃左右。項(xiàng)目所在地降水主要集中在11月至次年4月，年平均降水量約88 mm。

2.2? 水文條件

朱拜勒港地區(qū)潮汐分為微潮和半日潮，具有顯著的潮汐不均勻性，每天有兩次漲潮和兩次落潮，天文最高潮+2.16m、天文最低潮0.00m、平均大高潮+1.7m、平均大低潮+0.11m，平均潮差1.5 m，最大約2.1 m。波浪方向多為西北向，有效波高低于1.0m，偶爾出現(xiàn)與強(qiáng)風(fēng)有關(guān)的較大波浪，峰值波持續(xù)時(shí)間一般小于5s，年平均浪高0.4m，最大浪高2.0m。在漲潮期間水流最強(qiáng)，最大流速約為0.2m/s。

3? 海底廢棄石油管線切割施工技術(shù)

本工程海底廢棄油管切割1535m，石油管道竣工圖紙顯示：油管區(qū)域海床為-2.m～-4.0m。管道結(jié)構(gòu)為鋼管外包混凝土。海底廢棄油管結(jié)構(gòu)參數(shù)：鋼管等級(jí)X60、鋼管直徑0.9m、鋼管壁厚20mm、外包混凝土厚度76.2mm、混凝土配合比C32。考慮到海底廢棄油管的結(jié)構(gòu)及鋼管等級(jí)為X60的情況，特選用傳輸動(dòng)力為37kW的JZ-30型金鋼石繩鋸（電動(dòng)）切割機(jī)，其電機(jī)輸出功率為37kW，電壓為380V，電流為47.6A，轉(zhuǎn)速為980r/min， 能效為3級(jí)。海底廢棄油管切割施工技術(shù)主要從海底油管探摸、海底油管放樣標(biāo)記、施工船機(jī)及金鋼石繩鋸固定、海底油管切割等方面進(jìn)行闡釋。

3.1? 海底廢棄油管探摸

首先搜集海底廢棄油管清洗驗(yàn)收文件和影像資料，檢查廢棄油管棄用后的管內(nèi)石油清理情況。其次用水下攝像機(jī)對(duì)廢棄油管探摸攝像，檢測(cè)廢棄石油管線的位置及被海床浮沙淤泥掩埋情況、石油鋼管外包混凝土破損情況、鋼管腐蝕情況。經(jīng)初步攝像探摸，油管在海床以上且完好無損，僅部分位置外包層存在破損現(xiàn)象。

隨后進(jìn)行管內(nèi)液體探摸，使用TCA7型空氣壓力沖擊鉆（鉆頭直徑35mm，耗氣量1m?/min）和吸油毯對(duì)海底油管沖孔檢測(cè)。沖孔前，制作與石油鋼管配套的卡箍和封堵銷釘（釘外側(cè)用膠皮管包裹，尺寸稍大于沖孔鉆的直徑），將沖孔處石油鋼管外包混凝土清理干凈。沖孔時(shí)一旦發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有石油流出，立馬用封堵銷釘植入孔內(nèi)，用卡箍包住鋼管封閉封堵釘，用吸油毯吸收漏出的石油。經(jīng)沖孔探測(cè)，油管內(nèi)無石油，僅少量綠色清洗液流出。

3.2? 廢棄油管放樣標(biāo)記

根據(jù)探摸復(fù)核的油管坐標(biāo)圖，用GPS放出海底油管具體位置，每隔20m固定一個(gè)紅色浮球，下部用彈性細(xì)繩拴在油管上，以防止浮球受潮汐影響移位較大，并確保浮球僅露出水面。

3.3? 施工船舶導(dǎo)航定位

（1）定位方法。首先確認(rèn)船舶作業(yè)的位置，得到靠泊的坐標(biāo)、船舶艏向、船舶的平面位置圖，確認(rèn)海底管線的具體位置;將海底管線位置生成在導(dǎo)航軟件的背景中，用以警示作業(yè)船舶。根據(jù)就位點(diǎn)坐標(biāo)、艏向及距離推算出將船舶就位點(diǎn)的位置，輸入導(dǎo)航應(yīng)用系統(tǒng)中。在船上選擇安全、無遮擋的位置架設(shè)GPS天線;確認(rèn)船的中心線，在中控室平行于船中心線的位置上架設(shè)電羅經(jīng)，電羅經(jīng)需要穩(wěn)定1～2個(gè)小時(shí);利用皮尺校正船形尺寸、測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)的位置、測(cè)量GPS天線的位置。將就位點(diǎn)設(shè)為基準(zhǔn)點(diǎn)，利用基準(zhǔn)點(diǎn)校正船形。再安裝其他室內(nèi)設(shè)備，調(diào)試導(dǎo)航軟件，將GPS數(shù)據(jù)與電羅經(jīng)的數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中。

（2）導(dǎo)航定位原理。作業(yè)船舶的位置確定，以船艉中心位置為基點(diǎn)。在導(dǎo)航/定位軟件中輸入作業(yè)船舶的長(zhǎng)度、寬度、建立起以船艉中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以船艏向?yàn)閄 軸正向，以垂直于右舷方向?yàn)閅 軸正向的自定義坐標(biāo)系統(tǒng)，然后測(cè)量GPS天線位置及主船所有錨纜孔在該坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)值，并輸入在導(dǎo)航/定位軟件中。

導(dǎo)航/定位軟件自動(dòng)接收DGPS 位置信息，并經(jīng)過坐標(biāo)投影計(jì)算出DGPS 天線位置的實(shí)時(shí)平面坐標(biāo)，結(jié)合電羅經(jīng)提供的實(shí)時(shí)船艏向，推算出船艉中心、主工作點(diǎn)、錨纜孔或作業(yè)船舶上任意一點(diǎn)的平面坐標(biāo)，從而滿足作業(yè)船舶在不同位置進(jìn)行定位工作的需要。導(dǎo)航/定位軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換的公式如下：

XP=XGPS+（X1-X0）×Cos （H船）-（Y1-Y0）× Sin（H船）

YP=YGPS+（X1-X0）×Sin （H船）+（Y1-Y0）× Cos（H船）

式中：

XP，YP—— 船上任意一點(diǎn)P 的實(shí)時(shí)坐標(biāo); XGPS，YGPS：GPS 天線的實(shí)時(shí)坐標(biāo);