海底管道立管施工及保护措施研究

摘 要：海底管道长期受到各种环境和人为潜在破坏因素的影响而存在安全隐患，本文以赵东平台至埕海1-1岛海底管道立管保护工程为例，分别介绍了复壁管材立管与立管保护桩的组合方式和复壁管材立管与抛石护堤的组合方式的立管保护施工方法。

关键词：立管保护 保护桩 抛石护堤

1、引言

海底管道的立管由于其所处的环境比较恶劣，不仅要受到油气压力和温度应力等工作载荷的作用，还要受到波浪、海流、冰和地震等环境载荷的作用以及航船意外碰撞等事故造成的破坏，海底管道立管一旦损坏就可能发生原油大规模外泄，造成海域污染，动植物破坏，另外立管在环境荷载和事故破坏中还可能造成爆炸和燃烧起火等二次事故，从而导致海洋平台、人工岛生产设施损毁和人员伤亡等重大事故，环境损失、经济损失和社会影响巨大。目前国内外对海底管道及其立管敷设的施工以及立管外部放腐蚀保护的技术研究课题和参考资料较多，工程实例也很丰富，但是对于海底管道立管防冲撞保护的相关研究资料相对较少，这无疑给海底管道发展带来很多不确定的危险性。近年来随着滩海油气开发规模的扩大，大港油田对于海底管道立管保护措施的研究也更加具有实践性，例如赵东平台至埕海1-1岛海底管道立管保护工程证明了大港油田在该领域的研究成果，该工程的实施有效控制了浮冰冲撞和船舶撞击，使立管更加安全可靠，保证了海上油气生产的顺利进行。

2、立管保护措施

2.1立管安装

立管安装前，技术人员必须到平台上实际考察，进行实测和初步放样，看结构是否影响立管安装，同时对卡子安装区域进行检查，若有影响卡子安装的海洋生物等杂质，应对安装位置进行清理。安装固定导向钢丝，保证立管卡子在同一轴线上，在海上情况允许时，利用平台上设置的导向滑轮和船舶上的卷扬机将卡子送到安装位置。在脚手架上搭设操作平台，焊工将卡子焊接固定。赵东平台立管分两段在陆地进行预制，完成后装船。用起重船将需要对接的膨胀弯段管线捞起，挂在一侧舷吊上，浮吊吊起立管下半段与膨胀弯直管段进行组对焊接。对接工作结束后，起重船依靠绞锚移位逐渐靠台，进行立管就位安装。观察立管和卡子之间的相对位置，调整立管方位并逐步下放，使立管底部着地。检查立管是否安装到水下卡子中央，当能够穿入加长螺栓时通知浮吊暂停，穿入长螺栓，螺母并拧紧。立管上半段使用浮吊从平台甲板的孔中缓慢放下，与已经安装完毕的下半段立管进行对接。上半段吊装前，应对其实际长度进行复核。焊工在脚手架的操作平台上完成立管上下两段的连接工作，海底管道的立管安装完毕。

2.2立管保护

海洋平台立管保护措施采用复壁管材立管与立管保护桩的组合方式。在赵东平台管道登陆点，平台桩上设立2个立管管卡，一个用于固定海底管道立管，而另一个则作为立管的导向支架。海底管道的平管段与立管连接好后，将立管安装在平台桩基上。海底管道立管，包括膨胀弯头等全部采用双层管道结构即复壁管结构，这种复壁管内外管之间采用了锚固件连接的方式使两者连接为一个整体，消减了管道的热膨胀问题，提高了管道运行安全性。除此之外，在立管打保护桩，保护桩采用六桩框架混凝土结构对立管加强保护，保护结构由钢管桩和桩顶部连接的钢管梁组成，保护结构共6根桩，分为两排布置，靠台的一排桩为4根，桩的间距为7米，远离平台的一排桩为2根，桩的间距为7米，两排桩之间间距为6米，六桩保护结构平面呈梯形分布，桩顶用横梁连接成整体。桩身采用变壁厚钢管桩，钢管桩总长35.7米，海底泥面以上12.7米，打入海底淤泥以下部分长为23米，泥面以上部分的钢管桩外径为Φ914，壁厚为30毫米，入泥部分钢管桩外径为Φ914，壁厚为40毫米。桩顶用作连接的横梁也采用钢管，钢管的外径为Φ914，壁厚为30毫米。这种钢管桩通过顶部横梁连接成整体的空间保护结构呈稳固的空间几何体系，能够承受较大的浮冰撞击或船只冲撞等大水平荷载作用，从而确保立管免受破坏。

人工岛的立管保护措施采用复壁管材立管与抛石护堤的组合方式，即在人工岛管道登陆点处设立管管卡，作为海底管道立管的导向支架，海底管道平管段与立管连接好后，再将立管沿人工岛壁安装，该立管与人工岛上天然气管线采用锚固法兰连接，立管管段采用复壁管，内外管之间设置锚固件使两者连接为一个整体的方式，在立管设置围堰方式进行保护。从码头起点开始往西铺设约20米远的砂袋加毛石护面围堰对立管进行保护，围堰是坡比1：1的梯形护坡，上顶宽度为2米，围堰高3.5米，底部宽度为9米，其中海底淤泥面以上2米，淤泥面以下考虑1.5米。围堰的设置有效的阻止了小型渔船和大块浮冰的靠近，消除了海底管道立管被剧烈撞击的隐患，同时也能有效减少冬季固定冰对海底管道立管的挤压，立管安全系数大大提高。

3、结束语

目前海底管道立管保护工程的造价相对较高，是否建设立管保护结构还存在一定争议。国内外一些海底管道泄漏事件造成的环境和社会负面影响促使立管保护技术研究势在必行。本文介绍的复壁管材立管与立管保护桩的组合方式和复壁管材立管与抛石护堤的组合方式分别适用于海洋平台和滩海人工岛的立管保护，两种方法施工方案简单可行，并且有效防止立管遭受波浪、海流、冰和地震等环境载荷的作用以及航船意外碰撞等事故造成的破坏，对海洋环境保护、石油生产安全保证、经济和社会效益的可持续发展有实际意义。

参考文献

[1]海上采油工程手册编写组，《海上采油工程手册》石油工业出版社2001/6

[2]杨明华，海洋油气管道工程，天津大学出版社，1994年

[3]马良，海底油气管道工程，海洋出版社，1987年