海底管道修复技术浅析

摘 要：海底管道由于其自身运行环境的特殊性，风险大，失效效率高。一旦出现泄漏，不仅造成油田生产中断，而且会造成海洋环境污染，更会对下游终端用户的正常生产和生活造成不利影响。本文以平湖外输原油管道项目为例，介绍抛锚致管道破裂情况的抢修技术。通过该项目案例，系统介绍海底管道维修技术，总结项目实施中的经验教训，对以后海底管道应急抢修项目提供技术参考。

关键词：海底管道 修复 平管起吊 SMART法兰

一、项目背景

东海平湖油气田位于上海东南方向约400公里的大陆架上，在油田的中心位置设立生产综合平台一座，其位置为29°04′49″N，124°54′47″E。平台生产的轻质原油和天然气分别由10″的原油管道和14″的天然气管道输送至浙江岱山岛的原油中转站和上海南汇的天然气处理厂。其中原油海底管道部分长约304公里。

表1-1 海管主要设计参数

2012年8月，在11号台风“海葵”期间，管道因外力破坏发生断裂。海管的运营方立即采用水下探摸、路由检测、船舶巡查等方式开展管道漏点查找，于2012年8月15日在油管KP26.863处水下探摸到第一个断口，并于11月16日在油管KP52.977处水下探摸到第二个断口。

二、海上施工

1.平管起吊修复方案

平管起吊修复方案是利用工程船舷吊将破损海管分别提升至舷侧，在水面上进行破损段切除，法兰焊接后在水下进行管段回接。将海底管道提升至水面进行法兰焊接，解决了水下焊接法兰面的难点，同时改变了必须从国外购置机械连接器等关键备件的局面，是浅水区域海底管道抢修的最佳方法。

根据潜水员水下探摸，第一个断口管道断裂处有1.8米宽的沟槽，该处最大水深24米，海管断裂两端相距2.45米，海管南北方向偏离原路由8米，海管变形移位管段长约54米，管端变形，因此决定采用平管起吊修复方案。

平管起吊修复海底管道作业程序如下：

1.1管线挖沟作业。根据平管起吊模拟计算结果，确定海底管道提升后的着泥点距离，利用挖沟机沿管道路由开挖，以满足起管作业所需管道暴露长度要求。

1.2堵漏作业。潜水员下水采用木楔、软体填充物、帆布、紧固带相结合的方式对断裂海管进行堵漏。

1.3管道提升作业。根据海底管道提升计算报告，将浮袋和舷吊分别布置到位，按照提升程序交替提升，将海管提升出水面至舷侧，并进行固定，如图1-1所示：

图1-1 平管起吊示意图

1.4变形段切割作业。海管提升出水面后，根据管道的变形情况，从海管变形处向后1米切除变形段。

1.5法兰焊接。由于管道内含有原油，因此切割之后首先需要用抽油泵抽取管道里的油水混合物。然后将管道端口进行法兰焊接，焊接检验合格后，并安装盲板，按照提升逆向操作将此端海下放至海底，采取同样步骤完成另外管端提升和法兰焊接。

1.6更换管段水下测量。精确高效的水下测量是顺利完成海底管道修复水下对接的关键工序，即海管法兰之间相对空间位置和方位角的测量，根据这些参数在施工船甲板上放样，准确地预制出所要预制的更换管段，保证水下对接工作顺利完成。

1.7水下对接。根据水下测量两法兰面间距和角度进行更换段预制，结合实际更换长度可分两段或多段进行预制。最终由潜水员完成替换管段连接。如图1-2所示

2. SMART法兰连接修复方案

由于项目后期，正逢冬季，东海海域海况较差，作业船舶更换为华天龙，船舶干舷较高，平管起吊计算无法通过，因此决定对KP52.977的断口采用SMART法兰连接修复方案。

SMART法兰连接修复作业程序如下：

2.1海管挖沟作业。根据海管的变形段长度和SMART法兰安装位置，利用挖沟机挖出两个直径4m，深度3.5m（海管埋深约3m）的坑。

2.2清理海管涂层。选择合适的位置清理海管水泥配重层及3PE防腐层，以满足水下安装Smart法兰的要求。

2.3水下切割海管。潜水员水下安装闸刀锯，并对清理完涂层的海管进行切割。

2.4安装SMART法兰

潜水员在清理后的管头位置分别安装Smart法兰。如图2-1所示。

图2-1近岸端及远岸端管头水下安装SMART法兰示意图

2.5预制海管更换管段、进行水下安装

在甲板上分别预制第一节和第二节更换管段，并在甲板进行试压后，进行水下安装。更换管段分别和两端管头的SMART法兰对接，然后测量、预制第三节更换管段并检验，最后与前两节更换管段进行法兰对接，完成主体修复。

三、结束语

在施工过程中，由于东海海域海况复杂，海水流速较大，平潮时间较短，给海上的施工作业增加了难度，因此制定合理的施工方案和施工计划对项目的施工具有重要意义。海管起吊过程中，在海管起吊到位后，应增加海管临时固定措施，以确保作业安全。水下安装SMART 法兰过程中，应考虑由于海沟回淤造成对SMART法兰安装的影响。

随着海底管道的增多和使用年限的增长，海底管道出现事故的几率也在逐年增加，海管修复的项目将随之逐渐增加，希望本文对以后此类海管修复项目具有参考意义。

参考文献

[1]江锦等.几种典型海底管道修复技术.第十五届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集 2011

[2] DNV-OS-F101 Submarine Pipeline Systems ，2000

[3] API Spec 5L Specification For Line Pipe，2009