深水海底管道屈曲修复

摘要：本文主要论述了深水海底管道铺设过程中出现干式屈曲和湿式屈曲时所采取的处理方法以及后续的修复措施，并对一些国际上常用的湿式屈曲修复设备进行了简要介绍。

关键词：深水施工 海底管道 屈曲 修复

一、前言

随着海洋石油开发向深水领域进军，为海底管道的施工带来了许多新的挑战。深水海底管道在铺设过程中由于受到强大的外部静水压力、弯矩和轴向力的作用，如果没有科学且严格的控制，容易产生局部的屈曲变形，所造成的后果常常是无法接受的，也意味着工程费用的大幅增加和项目工期的延长，所以我们首先考虑的是如何在海管铺设中避免出现屈曲。然而对于深水海底管道铺设这种高风险的施工作业，在实施之前制定详尽的屈曲应急处理预案是十分必要的。因为一旦发生屈曲，如果不能得到及时的处理，会给铺管船及人员带来极大的危险。而且深水项目的水深多数已超出了潜水员的极限，只能靠水下机器人（ROV）来进行观察和操作，加之屈曲修复所需的很多设备都是专用的，动员需要大量时间。

二、概述

海底管道在铺设过程中发生的屈曲一般可分为两类：干式屈曲和湿式屈曲。所谓干式屈曲，是指管体只发生局部变形，内部并没有进水。而湿式屈曲，则是指管体在变形处已发生破损，使得海水注入管内。其中尤以湿式屈曲更为引人关注，因为当管体突然进水时，将造成海管悬空段的水中重量急剧增大，若超出铺管船张紧器或夹具的夹持能力，不但威胁铺管船以及船上施工人员的安全，还可能影响到周围已存在水下生产设施的安全。有的深水项目的业主已明确要求承包商的铺管船要能够夹持住进水后的海管。

铺设中海管产生屈曲的原因有很多种，比如恶劣天气、设备失效、管材疲劳等等。所以为了以防万一，有的项目（Bluestream项目、Greenstream项目等）在整个海管铺设过程中都保留了湿式屈曲修复设备以应对可能出现的应急情况。这样不但可避免在发生湿式屈曲时为等待修复设备动员而造成的施工船长时间待机，也提高了项目风险控制的水平。

三、干式屈曲的修复

海底管道铺设过程中出现干式屈曲时，处理步骤可简要描述如下：

?首先应确定屈曲的范围和程度，评估是否可将屈曲部分回收至铺管船作业线；

?如果可以回收至作业线，指挥铺管船向后移船，同时切割已铺设海管直至屈曲部分到达作业线第一站，然后切除屈曲部分，恢复海管的正常铺设；

?如果不可回收至作业线，在海管端部焊接弃管封头并将海管弃至海底，然后按照湿式屈曲修复方案进行处理。

四、湿式屈曲的修复

当海底管道铺设过程中出现湿式屈曲时，可按照如下步骤进行修复：

?首先在管端焊接弃管封头并将海管弃至海底；

?ROV确定屈曲的位置及长度

?下放海管提升设备（Pipe Lift Frame（PLF）），提升海管

?下放海管切割设备（Cutting Tool），切除海管屈曲部分

?下放海管回收设备（Pipe Recovery Tool（PRT），具备收球功能），并与管端连接

?从海管起始端发排水球，将管内海水排出（海管起始端- PRT）

?连接铺管船A&R绞车钢缆与PRT，回收海管至作业线

?移除管端的PRT，处理坡口，恢复海管的正常铺设。

五、屈曲修复设备

国际上生产海底管道修复设备的厂家比较多，因为此类产品并不仅限于海管在铺设中的屈曲修复，还经常使用于已投产海底管道的缺陷、渗漏修复等方面。在这些厂家中，几家比较知名的厂家有Oil States、Sonsub、IHC、TDW、First Sea以及Balltec等，拥有丰富的相关业绩。

由于水深的原因，修复设备在水下的操作需要由ROV代替潜水员完成，而且修复设备的液压动力也是由ROV来驱动的，这就需要修复设备在设计、制造、选择时充分考虑到ROV水下操作的便利性。

图1 深水PLF及PRT设备

六、结束语

深水海底管道的铺设为我们带来了很多新的挑战，而海管屈曲修复技术作为海上施工承包商必须掌握的一项技术，为铺管过程中出现应急情况时提供了一定保障。希望此文能对其他的同类工程有所帮助。当然，文中提到的某些方法也有待进一步思索和改进，这也是今后不断努力实践的方向。

参考文献：

[1]

[2] www.省略/en/Services/Offshore/PipelinePressureIsolatio/ Documents/TDW+SmartLift+brochure.pdf

[3] David S. Cox, Pipeline Repair Equipment For 2,000(+) Meter Water Depths, Sonsub Inc.,