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浅水海管修复技术浅析

时间:2020年07月24日 所属分类:推荐论文 点击次数:

摘要:某油田需要进行侧钻作业,为了钻井船就位需要,对妨碍钻井船插桩的一段海管和膨胀弯进行切除后封存,待钻井工作完成后,对该段海管进行修复。在施工过程中,工程人员创新的采用国产智能连接器和软管进行回接。此次海管的修复,不仅保证了油田恢复生产

  摘要:某油田需要进行侧钻作业,为了钻井船就位需要,对妨碍钻井船插桩的一段海管和膨胀弯进行切除后封存,待钻井工作完成后,对该段海管进行修复。在施工过程中,工程人员创新的采用国产智能连接器和软管进行回接。此次海管的修复,不仅保证了油田恢复生产的时间,也积累了丰富施工经验,为今后类似项目提供借鉴意义。

  关键词:智能连接器;海管修复;回接;软管

江西建材

  引言

  随着全球海上油气田的开发力度逐渐加大,作为海上生命线的海底管道长度也不断增加。浅水管线通常在海管铺设完成后进行挖沟作业或者覆盖水泥压块和沙袋,避免渔业活动或者船舶抛锚对海管造成损坏。当水深超过100m时,海管通常不进行挖沟或者水泥压块保护,因此,渔业活动对海底管线的威胁持续增加。

  1.概述

  某油田所处的水深约35米,该海域属台风影响区,每年5-11月份为台风季节。此油田需要进行侧钻作业,海底一条12寸单层保温管妨碍了钻井平台的插桩,为满足自升式钻井船就位需要,对该条海底管道的膨胀弯和一段直管段进行切除后封存,在调整井钻井工作完成后,对该段海底管道进行修复,以保证海底管道的正常使用。施工时作业船抛锚就位,在平台上进行带缆,空气潜水员水下切割平管段,安装智能连接器,再在两端各安装一段弯头,然后进行180米的软管回接。两个平台进行清管试压检验,最终进行修复段的水泥压块保护。

  2.作业船系泊力计算分析

  作业船在平台靠泊过程中的系泊情况,整个过程考虑风、浪、海流的共同作用,根据抛锚图分析其在铺设过程中所能适应的工作环境,整个分析过程参考规范API-RP-2SK:RecommendedPracticeforDesignandAnalysisofStationkeepingSystemsforFloatingStructures,2005,平均作业水深为32.1米。运用MOSES软件进行系泊计算分析。

  根据规范,完整情况下锚抓力最小安全系数1.0,锚缆最小安全系数2.0a

  (1)校核锚缆拉力

  4级风条件下,锚缆最小破断力为116t,锚缆最大受力不能超过58t,尼龙缆最小破断力为89t0。

  计算锚缆力最小安全系数为:

  锚缆力安全系二116/26.19=4.43,满足规范要求尼龙缆最小安全系数为:

  计算尼龙缆安全系数二89/37.62=2.36,满足规范要求。

  (2)校核锚抓力

  工作锚最小锚抓力为40t,计算锚抓力最小安全系数为:

  锚抓力安全系数二40/26.19=1.53满足规范要求。

  根据以上结果可知,涨潮情况下,风力主方向NNW、波浪主方向SSE、海流主方向NNW的情况下,系靠平台的4#锚缆拉力达到最大值,最大拉力30.67Ta落潮情况下,风力主方向NNW、波浪主方向SSE、海流主方向SSE的情况下,系靠平台的4#锚缆拉力达到最大值,最大拉力37.62T0。

  考虑平台允许较小的带缆力,因此各锚缆预张力设定值比较小,预张力设定为1吨,在4级风海况下对锚缆张力与锚抓力进行计算校核,锚缆力与锚抓力都能够满足规范要求。由于平台所能承受的带缆力小,因此在施工期间尽量选择较好的大气窗口进行施工作业。

  3.施工方案

  项目施工时,动员1艘拖轮在码头进行软管过驳作业,然后再动员作业船和1艘起、抛锚船进行海上施工。

  (1)施工准备、软管过驳

  作业船在码头进行空潜设备、软管铺设设备装船固定。运输驳船靠泊在作业船的外档,清理过驳路由。启动运输船储管滚筒系统输送软管,作业船尾卷扬机钢丝绳与软管拖拉头连接紧固,运行该卷扬机并慢慢绞紧钢丝绳,通过张紧器将软管牵引进入滚筒,直至所有软管(180米)过驳到滚筒上且固定软管末端。

  (2)船舶起抛锚就位

  主作业船到达施工海域,按照设计就位点开启DP稳船,抛锚船靠近作业船船舷,作业船分别将3个锚依次绞给抛锚船,抛锚船按设计的锚点进行布锚。作业船将船尾的缆绳带缆在平台上,完成就位。

  (3)智能连接器和弯头安装

  智能连接器采用锁紧装置实现管线轴向荷载传递,通过螺栓预紧力挤压环形密封圈形成可靠密封。主作业船绞锚将船移至海管直管段切除封堵处就位,直管段切除处基坑处理,清理海管表面水泥配置层和防腐涂层。智能连接器套进海管后(套进深度参照陆地试验结果)使用扳手对大六角螺母(M36)施加预紧力(12个大六角螺母的预紧力大小相同,预紧法兰受力均匀)抱紧海管,然后使用内六角扳手对内六角螺钉(M30)施加预紧力(12个内六角螺钉的预紧力大小相同,预紧法兰受力均匀),最后,通过连接舱最右端的螺塞孔向连接器内部注入黄油,排除内部的水分和其他杂质,并杜绝海水进入连接器内部,防止连接器发生腐蚀。

  在船甲板上水平放置膨胀弯,安装2个吊装管卡,连接吊索具,同时连接1个浮袋和吊机索具。膨胀弯吊放到智能连接器安装位置或者立管法兰位置,使用1根吊带将智能连接器和海管连接,避免浮袋充气后受海流影响偏离安装位置,开始对浮袋进行充气、排气调节,使膨胀弯带力而吊机不带力,然后调整膨胀弯与智能连接器法兰对接,对接穿上螺栓后,解除浮袋和吊机,开始紧固螺栓,直到完成加力紧固。

  (4)软管回接

  开启软管滚筒、张紧器和牵拉的卷扬机(同步)放软管,同时绞锚将船舶按路由移船,软管铺设路由设计为一个大U形状。软管铺设过程中记录软管下放数据并与铺设路由数据核对一致;软管铺设速度0.5-1.2米/分钟;软管末端过张紧器后,末端拖拉头倒扣连接船尾卷扬机钢丝绳,由卷扬机钢丝绳牵引末端软管下放,同时绞锚移船按路由铺设,软管末端铺设完成后,解除末端钢丝绳,调整船位将软管末端接头调至船舶吊机作业范围,使用吊机和卷扬机辅助将软管首末端接头和法兰对接,法兰螺栓按4,8,12点钟临时紧固,最后再穿上全部法兰螺栓采用液压扳手对角紧固。

  (5)后调查

  平台完成海管整体通球和压力试验且检验合格,用水泥压块对全软管段进行固定保护,对管体悬空段进行处理。潜水员顺着管线爬行录取软管的路由数据、录像及整理完工资料。

  4.注意事项

  (1)智能连接器安装时,避开环焊缝,通常距离不小于300mm;椭圆度复测,潜水员目视检测确认是否可以安装机械连接器,若不满足,则需要切除该管段,重新寻找安装区间。

  (2)软管铺设时安排专人在船尾观察软管入水角度,确保软管与船尾夹角大于45度;在船尾尾部托架上安装拉力传感器,拉力确保在3吨左右(水深34米,水中空软管重量约2.5吨)。

  建材论文投稿刊物:江西建材(双月刊)创刊于1981年,由江西省建材科研设计院主办。按受省经贸委的行业管理。刊登建材及硅酸盐专业的科研论文、试验和研究报告,企业生产技术及管理经验,报道建材工业的发展动态和预测报告,国内外建材新产品、新设备、新工艺的信息,省硅酸盐学会活动动态。

  结语

  随着我国海上资源的逐步开发,海上油田的大规模开发和建设已经随之兴起。海底管道是海上油气集输和生产系统的生命线,一旦出现泄漏,不仅造成油气集输和生产中断,更会造成对海洋环境的污染,如不及时修复,后果十分严重。海管相对陆上管道投资大施工难度高质量要求严格,一旦泄漏修复难度很大。本文介绍了一种利用智能连接器和软管修复海管的施工方法。尤其国产智能连接器和软管生产工艺日趋成熟,熟练掌握智能连接器安装和软管回接技术,按照业主施工要求,在现场业主代表的指导及支持下,在施工人员的共同努力下,圆满完成了受损海管的修复工作。工程的施工中积累了很多宝贵的经验,在类似海管维修工程中值得推广。

  参考文献

  [1]李志刚.深水海底管道铺设技术[M].北京:机械工业出版社,2012.

  [2]SYT10037-2010.海底管道系统[S].北京:国家能源局,2010.

  [3]姜大正,段明听,初旭洋.东海某气田受损海管修复工程解析[J].航海,2016.

  [4]张吉玮.海管修复管理和质量管理与控制[J].江西建材,2017(13):288,290.

  [5]张庆莉.海管修复施工控制分析[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(8):5-6.

  [6]黄琳钧.输油管道施工中如何提高工程质量[J].科技创新导报,2016,13(29):22-23.

  作者:马宝平