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探討淺灘海海底管道維修技術

 論文欄目:礦業工程    更新時間:2014-06-05 10:52   

 埕島油田經過近20年建設,已具備較為完善的海底管網設施,截至2013年底,建成了海底輸油輸氣管線300多公里,這些錯綜復雜的綜合海底管網成為埕 島油田的動脈,實現埕島油田高效生產及輸送,在油田開發中發揮了至關重要的作用,為埕島油田的高速發展和穩產增產奠定了基礎。隨著時間的推移,一些海底管 道的運營壽命已接近后期,由于自然因素和人為因素的影響,近幾年海底管道故障出現的頻率在逐年增加。不同的損傷機理造成海底管道損傷的形式可以分為管道變 形、穿孔泄露和破損斷裂三種形式,針對這三種形式研究制定的海底管道修復技術,主要分為水上修復法、水下修復法、斷裂或變形處打卡等施工方法。
  1水上修復法施工技術
  水上修復法就是將管線的損傷位置用浮吊吊出水面,在水面上將損傷部分管段切除掉,再重新安裝焊接新的管段的方法進行修復,水上修復法主要適用于新建管線且所處水域深度在20m之下的損傷處進行修復。
  1.1施工前準備
  施工準備主要包括:施工船舶的改造、施工工藝措施的編制、焊接工藝評定的準備、機具材料的準備、管線現場勘察、海底管線的清淤和整條海管內的液氮置換。
  1.2海上施工過程
  1.2.1浮吊在輔助船只的協助下就位于海底管線損傷位置。潛水員將尼龍吊帶纏繞至管線與抱桿相對應的位置,施工人員使用卡環將尼龍吊帶與抱 桿施放的鋼纜相連接。收緊絞車纜繩,潛水員下水探摸清淤確認起吊部分管線已經完全松動并達到起吊條件時,啟動絞車管線開始起吊,起吊到一定程度時,停止絞 車,潛水員繼續探摸清淤,確認部分管線已經完全松動達到起吊條件時,啟動絞車繼續吊起管線,如此反復直至將管線起吊到船舷位置,并將管線固定于船舷。
  1.2.2管線切割:管線固定在船舷邊后,采用火焰切割將損傷處部分管段切割下來,套管切割長度控制在800mm左右,芯管切割長度在 600mm左右。在套管切割完畢后為防止內管與套管夾層內的油氣燃燒,對套、芯管環型空間充泡沫,并用石棉繩涂抹黃油后塞入環形空間阻止套、芯管環型空間 內油氣向漏點處回流。切割完畢后,將新的管段組對焊接到海底管線上,將海底管線連通。并對對焊縫進行100%超聲波檢測。然后對管段防腐保溫。最后浮吊上 的4臺絞車同時啟動,管線勻速的被施放于海底泥面。
  1.2.3上水試壓、檢測,合格后將清淤出的160m管線使用駁載挖溝裝置重新挖溝,挖溝深度1.5m。
  2水下修復法施工技術
  水下修復法就是制做一個干式裝置,干式裝置有足夠的強度和足夠的空間,用干式裝置將海底管線在水下與海水隔斷,人進入干式裝置內,對損傷處進行封堵盲板修復,將管線損傷處修復好。水下施工法主要適用于建造使用時間較長的海底管線,且水深不能超過3米。
  2.1施工前準備
  主要包括施工船舶及機具的準備、施工工藝措施的編制、焊接工藝評定的準備、力學性能實驗準備、干濕裝置的制作和管線內原油進行液態氮置換。
  2.2海上施工過程
  2.2.1浮吊就位于管線損傷處位置,拋設4個定位錨。錨點拋設依據GPS定位系統,防止損傷附近海域海底管線與海底電纜。然后在管線漏點處 沖出長7米、寬5米、深管道以下1.5米的坑,再用浮吊將干式裝置吊放于管道之上。關閉干式裝置底部鎖定裝置,使用潛水泵將干式裝置內海水抽出,清理干凈 干式裝置內淤泥,安置鼓風機等通風設施,并安裝好防爆照明燈。管線卡子拆除并對現場可燃氣體檢測確認操作環境安全后,對套管進行擴孔,孔徑以φ200mm 為宜,開孔采用機械開孔。為方便內管修補施工,并防止內管與套管夾層內的油氣燃燒,將石棉繩涂抹黃油后塞入環形空間,使油氣混合物不能進入作業空間。
  2.2.2芯管動火前用可燃氣體檢測確認操作環境安全后方可施工。在內管孔洞處切割一個φ100的圓孔,并切割出30°坡口。在與海底管線母 材相同的管段上切割一塊φ100的圓板,并切割出30°坡口。將原板安裝到海底管線漏點處切割的孔洞上,焊接并無損檢測,防腐保溫。根據套管孔洞大小,在 與海底管線母材規格相同的管段上切割封堵板材。板材邊緣開30°坡口。將板材安裝到套管孔洞上,焊接并無損檢測,防腐。
  2.2.3管線修復完畢,將干濕裝置拆除,上水試壓、檢測,達到要求后放壓、投產。
  3水下高壓卡具封堵技術
  CB12A-中心一號(CB12A端)海底輸油管線在前期海管立管調查項目中發現如下問題:距立彎約4m處的水平彎位置海管外管完全斷開,外 管斷開的間距最大約35cm,斷裂處兩端外管已不同軸,而且海管懸空總長度約45m,最大懸空深度為2m。針對此種情況決定在不停產的前提下采取對管線損 傷處加固封堵及海管懸空部分進行拋砂治理的施工方案。
  3.1陸地預制高壓卡具
  先對高壓卡具安裝位置進行海生物清理、打磨,然后由潛水員制作了能夠真反映海管斷裂部位現狀的模具,并將模具交付于高壓卡具制作方制作卡具并確定水下管卡的安裝位置及高壓卡具尺寸。
  3.2浮吊就位后,海上安裝高壓卡具
  在海管斷裂處拴系定位浮漂,拴系用鋼纜拴系高壓卡具,起吊。根據定位浮漂位置,利用浮吊將高壓卡具吊到水下預安裝位置。潛水員下水到預安裝位 置,密切注視放到水下的卡具。當卡具快到安裝位置時,潛水員通知水面人員,指揮浮吊將管卡合攏在海管上,調整卡具位置及角度。初步找正后,由潛水員預緊螺 栓,直至卡具不能活動為止。上緊螺栓,安裝完成。對高壓卡具試壓,試驗壓力逐步增加到1.0MPa(表壓),并且穩壓4個小時。
  3.3平臺近端海底管線投砂防護
  投砂時砂袋在海底管線兩側均勻堆放,砂袋頂應超過管線上端50cm,砂袋頂面寬度根據管線懸空高度而變化,砂袋底面根據管線懸空高度應適當增寬,保證砂袋的穩定性,砂袋之間應盡量增大接觸面積,不得留有較大空隙,防止水流沖刷。
  4結論
  水上修復施工和水下采用干式裝置修復施工與海上水平口施工次序基本一致,可以把管道修復控制在干環境下進行。但此種方法對天氣較為敏感,由于 施工需要5天以上的好氣象才能一次性完成修復施工,海洋采油廠在埕島油田的海底管道修復施工中,積累了一定的經驗,下步通過引進國內外先進設備,吸收國內 外先進技術和管理經驗,縮短施工工期,提高施工質量,減小天氣對施工的影響,從容面對海底管線的突發情況,保障油田生命線的安全運行。
  參考文獻:
  [1]國家海洋局第一研究所.埕島油田災害地質研究成果報告[R].青島:國家海洋局第一研究所,2006.
  [2]中國海洋大學.海底管線安全防護對策研究報告[R].青島:中國海洋大學,2007.
  [3]侯濤安國亭.海底管道損傷處的修復方法[J].中國造船,2002.

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