馬洪新

(海洋石油工程股份有限公司,天津塘沽300452)

南海超百米水深海底油管道泄露修復(fù)實例

馬洪新

(海洋石油工程股份有限公司,天津塘沽300452)

以2008年惠州油田120 m水深海底管道搶修項目為例,介紹了國內(nèi)首例深水海底管道維修項目的實施。通過項目實施,積累了一些深水海底管道維修經(jīng)驗,同時對未來深水管道維修技術(shù)提出了更高要求。

海底管道;修復(fù);水下機器人;深水

1 項目背景

惠州油田群(圖1)位于我國南海海域珠江口盆地,香港以南約200 km處。HZ19-2井口平臺至PLEM(水下基盤)原油輸送管線全長34.5 km,HZ19-2至HZ19-3原油輸送管道全長7.2 km,為雙層原油輸送管道,海域水深90～120 m。2008年HZ19-2/3兩條海底管道相繼出現(xiàn)泄漏,造成油田停產(chǎn)。在整個修復(fù)過程中,HZ19-2管道發(fā)現(xiàn)漏點4處,HZ19-3管道發(fā)現(xiàn)漏點1處。采取水下更換和封堵相結(jié)合的修復(fù)方案,以動力定位船作為海上施工平臺,利用ROV(水下機器人)搭載漏點檢測設(shè)備進行漏點檢測和管道切割作業(yè),飽和潛水完成水下管段更換和臨時封堵卡具安裝。

圖1 惠州油田群Fig.1 Facilitiesof Huizhou oil field

2 維修方案實施過程

海底管道搶修程序包括漏點調(diào)查及定位、海床基礎(chǔ)面處理、海底管道水下冷切割、管段更換(或卡具封堵)、修復(fù)后整體試壓、基礎(chǔ)恢復(fù)[1]。

2.1 漏點調(diào)查

2008年臺風(fēng)“風(fēng)神”過后,惠州19-2管線恢復(fù)生產(chǎn)前進行管線試壓,發(fā)現(xiàn)HZ19-2至FPSO (浮式儲油輪)管線壓力偏低,不能打到正常生產(chǎn)壓力,立即安排值班船、直升機巡航觀察情況。從FPSO端注入天然氣,對BTM(浮筒轉(zhuǎn)塔式系泊)、立管及PLEM(水下基盤)進行監(jiān)測,未發(fā)現(xiàn)泄漏。隨后沿管道路由向HZ19-2平臺方向檢查,同時FPSO端持續(xù)注入染色劑。圖2是ROV觀察到2號漏點的泄漏情況。

圖2 漏點泄漏情況Fig.2 Leakageof the casing pipe

由于該條管道為雙層保溫管道,管道設(shè)計時每間隔60 m設(shè)置一個錨固件,這也就說明在60m管段內(nèi)確定存在漏點,但ROV僅能觀察到外在漏點位置,而不能定位內(nèi)管漏點位置。為能準(zhǔn)確定位內(nèi)管漏點位置,項目從國外動員了一套水下聲學(xué)檢測設(shè)備。由ROV搭載該檢測設(shè)備沿管道路由進行內(nèi)管調(diào)查。在惠州海底管道搶修項目中,采取ROV觀察與聲學(xué)檢測設(shè)備相結(jié)合的調(diào)查方式來初步確定內(nèi)管漏點的位置(圖3),而后再初步確定內(nèi)管泄漏點處環(huán)切剝離一段外管,利用ROV在水下觀察染色劑泄漏的方向,判斷內(nèi)管泄漏點的方向,再向泄漏點方向進行外管剝離,直至準(zhǔn)確查找到內(nèi)管漏點,并為封堵修復(fù)方案或更換方案提供依據(jù)。在整個搶修項目期間,惠州19-2/3兩條管道共發(fā)現(xiàn)漏點5處。其典型損壞程度見圖4。

圖3 水下聲學(xué)檢測設(shè)備Fig.3 Equipment of underwater acoustic leakage inspection

圖4 第一處內(nèi)管漏點(左)和第二處內(nèi)管漏點(右)Fig.4 The first leak point(left)and the second leak point(right)

2.2 海床基礎(chǔ)處理

由ROV搭載水下沖吸泥設(shè)備在切割點位置開挖作業(yè)面(圖5)。清理范圍為破損海管及海管切割點位置附近泥面,其作業(yè)面應(yīng)滿足管道冷切割機作業(yè)空間需求。

2.3 封堵卡具修復(fù)方案

惠州19-2海底管道損傷并非外力造成,整體管道沒有發(fā)生彎曲或變形,如果能夠?qū)?nèi)管漏點剝離出來,最佳方案是采用機械封堵卡具進行封堵。其作業(yè)程序如下:

(1)外管剝離

為保證切割作業(yè)安全,避免因切割誤操作對管道造成新的損傷,采用水下冷切割方式將管道外管剝離(圖6)。外管剝離的長度以2倍封堵卡具長度為宜。但在切割時要注意兩個關(guān)鍵點,一是確保漏點附近沒有錨固件;二是謹慎判斷管道偏心,以免切割過程中造成內(nèi)管損傷。

圖5 開挖作業(yè)面Fig.5 Excavation and worksite p reparation

(2)內(nèi)管清理

將內(nèi)管保溫層清理干凈,并用鋼絲刷將管道表面打磨光滑,以免損傷封堵卡具密封機構(gòu)。

(3)橢圓度測量

對破損部位的大小、尺寸進行精確測量,并對清理后的海管進行直度和橢圓度測量,以保證滿足封堵卡具密封要求。

(4)封堵卡具安裝

ROV指引封堵卡具就位(圖7)后,由ROV本體液壓源控制封堵卡具預(yù)先緊固。隨后再由ROV或飽和潛水員來完成卡具密封(圖8)。

圖6 環(huán)向切割(左)和縱向切割(右) Fig.6 Circumferential cutting(left)and longitudinal cutting(right)

圖7 封堵卡具就位Fig.7 Clamp installation

圖8 卡具密封Fig.8 Finish installation

2.4 更換管段修復(fù)方案[2]

由于1號漏點出現(xiàn)了新的情況,原計劃采用的封堵方案不再可行,繼而采用更換整個損壞管段的方法進行修復(fù)。由于2號漏點出現(xiàn)在錨固件附近,水下永久封堵卡具修復(fù)方案或標(biāo)準(zhǔn)臨時封堵卡具修復(fù)方案都無法實現(xiàn),因而只能采用與1號漏點相同的修復(fù)方案。即先用ROV搭載的鉆石線切割機切斷管線,再用環(huán)向切割機在切口兩端各切下一段外管,安裝好機械連接器后,再連接預(yù)制膨脹彎。

修復(fù)原理如下: (1)切除受損段,將海管兩端清理打磨干凈; (2)在管道的兩個切割端分別安裝機械連接器;

(3)測量機械聯(lián)接器之間距離和角度,依據(jù)測量結(jié)果進行膨脹彎預(yù)制,最后由飽和潛水員完成水下對接(圖9)。

2.5 高分子補強修復(fù)方案

在完成1號和2號漏點修復(fù)后,管線又接二連三出現(xiàn)了新的漏點,綜合考慮到海上施工成本和作業(yè)效率,對于新出現(xiàn)的3號、4號和5號漏點改為臨時修復(fù),以滿足未來2年的生產(chǎn)運行。因此對后三個漏點采用了高分子補強修復(fù)外管漏點的方案。

圖9 安裝機械連接器(左)和吊裝膨脹彎(右) Fig.9 Collet grip flange installation(left)and new spool piece installation(right)

2.6 試壓,恢復(fù)生產(chǎn)[2]

在管線修復(fù)工作完成以后,要進行管線修復(fù)后的整體試壓工作,以生產(chǎn)壓力進行壓力試驗,且穩(wěn)壓24小時。

2.7 作業(yè)面回填

海管整體試壓合格后,作業(yè)船在修復(fù)點就位,對修復(fù)位置范圍內(nèi)的海管海床進行砂袋回填,將所有懸空部位填平,并用砂袋將海管進行適當(dāng)?shù)穆裨O(shè),然后ROV對修復(fù)管段進行檢查和水下錄相。

3 對未來技術(shù)發(fā)展的啟示

惠州19-2海底管道搶修項目是國內(nèi)工程公司第一次真正的涉及到深水海底管道維修,通過該項目的實施,國內(nèi)工程公司積累了一定的海底管道維修經(jīng)驗,但切割技術(shù)、聲學(xué)測漏技術(shù)、封堵卡具和智能連接器等技術(shù)還壟斷在國外工程公司手中,只有真正掌握了這些先進技術(shù),才能突破海底管道維修技術(shù)瓶頸。我們必須要擁有一定的深水施工設(shè)備和熟悉深水工程作業(yè)的技術(shù)人員,只有同時具備深水施工作業(yè)所需的“硬件”和“軟件”,才能形成真正意義上的深水管道維修能力,才能從容面對海底管道突發(fā)事故,保障油田生命線的安全運行。

[1]馬洪新,童浩.惠州油田海底管道維修技術(shù)方案[R].海洋石油工程股份有限公司內(nèi)部成果,2008.

[2]國家發(fā)展和改革委員會.SY/T10037—2005海底管道系統(tǒng)規(guī)范[S].北京:石油工業(yè)出版社,149-150.

Deep sea pipeline repair practice in the South China Sea

Ma Hongxin
(Offshore Oil Engineering Co.L td.,Tianjin300452)

Taking the pipeline repair p roject in Huizhou oilfield for example,the first deep water pipeline repair in China was introduced.Deep water pipeline repair experienceswas acquired through this p roject,as well as further requestson the deep repair technology in the future wasput forward.

pipeline;repair;ROV;deep water

book=93,ebook=45

TE973.6

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.093

1008-2336(2010)03-0093-04

2010-03-09;改回日期:2010-05-13

馬洪新,1979年生,男,工程師,2002年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)自動化專業(yè),主要從事海底管道檢測與維修工作,2008年擔(dān)任惠州海底管道搶修工程項目經(jīng)理。E-mail:mahx@mail.cooec.com.cn。