盧維強 葉海賓 李東生 鄭申奎 謝锏輝

摘 要：立管是連接海底管道和海洋平臺組塊管線的重要管段，立管安裝是海洋管道安裝工程的關鍵環(huán)節(jié)。常規(guī)立管安裝方案是通常利用浮吊船起吊立管，配合平臺絞車扶正立管，潛水員下水完成立管固定。該文闡述了一種采用平臺吊機和絞車將立管短節(jié)分段吊裝、扶正，固定在導管架上；然后將立管短節(jié)焊接組對為一整根立管；最后將整根立管下放入水，由潛水員下水完成立管固定。該安裝工藝無需使用浮吊船即可完成淺水立管安裝，具有較高的經(jīng)濟效應。

關鍵詞：立管；管卡；立管安裝；空氣潛水；風險控制

中圖分類號：TE54 文獻標志碼：A

0 概述

立管是連接海底管道和海洋平臺組塊生產(chǎn)設施的重要管段，立管安裝是海洋管道安裝工程的關鍵環(huán)節(jié)。立管的種類很多，可分為導管架上立管、棧橋或獨樁上立管。立管安裝在海底管道鋪設中，也是最為復雜、技術含量最高的一個工程分段之一，其中，導管架上的立管安裝難度最大。在我國海洋石油開發(fā)中，大量使用導管架，每個導管架上都配有各種類型的立管。因此，對導管架立管安裝工藝的研究，對于海洋油氣開發(fā)和工程建設具有重要意義。

淺水立管安裝在國內(nèi)外都趨于成熟。基本方法是先在陸地進行立管卡子和立管的預制，再利用運輸船將立管運抵安裝現(xiàn)場。由浮吊船吊機起吊立管卡子入水，潛水員入水，將立管卡子安裝在導管架上。然后，吊機吊裝立管，將立管吊裝入水，在平臺絞車的配合下將立管扶正，調整立管角度位置。調整完畢后，潛水員閉合立管卡子，將立管固定在導管架上，完成的立管安裝。

該文論述了一種采用空氣潛水進行立管安裝的新工藝。其創(chuàng)新點在于無需借助浮吊船作業(yè)，只需使用絞車、立管短節(jié)運輸船、平臺吊機和空氣潛水即可完成安裝。相對于同水深的常規(guī)安裝方法，能夠有效降低安裝成本。此方法適用于50m以淺的立管安裝（50以淺是指水深小于50 m，海洋工程中的通用描述）。

1 立管安裝方法

立管安裝主要分為幾部分，立管預制、立管卡子安裝、立管安裝，其基本工藝流程如圖1和圖2所示。

1.1 安裝準備

安裝準備工作主要分為2個部分：平臺改造和建立潛水工作站。主要準備工作如下：

絞車底座加固與絞車就位固定。絞車用于立管提拉扶正和就位，絞車需固定在導管架平臺底層或中層甲板主梁上，根據(jù)施工要求及結構計算而定。

滑輪組連接。滑輪組主要用于吊裝立管，鋼絲繩通過滑輪組將絞車同立管/立管卡子連接，滑輪的安裝點需要根據(jù)吊裝位置進行確定。

立管臨時固定卡子安裝。立管臨時固定卡子主要用于將吊裝后的立管臨時固定在平臺上，便于立管短節(jié)間在平臺上的對接。

建立潛水工作站。根據(jù)不同的潛水入水方式，將潛水工作站安裝在蜘蛛甲板或者底層甲板上，并安裝配套的A架或氣動絞車，連接好相關設備。

1.2 立管卡子安裝

卡子的海上安裝可以根據(jù)平臺的實際情況進行調整，此處敘述一種常規(guī)安裝方法。

（1）海生物清理。由于導管架上常常附著有海生物，在安裝卡子之前，安排潛水員入水，利用液壓打磨機或鐵鏟對管卡安裝位置表面進行海生物清理。

（2）吊裝立管卡子。平臺甲板人員將平臺預設的絞車鋼絲繩一端與管卡吊索的吊環(huán)相連。平臺吊機慢慢下放管卡，同時絞車緩慢收緊鋼絲繩，當管卡移動到安裝位置上方附近時，由潛水員解除管卡上的平臺吊機鋼絲繩。

（3）調整卡子位置，組對管卡法蘭。潛水員使用手扳葫蘆調整卡子水平位置，平臺絞車鋼絲繩調整卡子上下位置，逐步調整到安裝位置，組對管卡法蘭，找正后，插入并預緊螺栓，完成立管卡子安裝，如圖3所示。為了便于立管安裝，潛水員還需將管卡的合頁打開并用細繩進行固定。

（4）檢查管卡同軸度。完成所有管卡安裝后，在最高處管卡和最低處管卡之間，拉一條細鋼絲繩作為基準線，檢查所有管卡是否安裝在同一軸線上。管卡安裝完成后，由潛水員對所有管卡及立管安裝路由進行檢查并錄像。

1.3 立管預制

該立管安裝方法采用在平臺上進行立管預制，是該方法的核心部分。立管按照以下步驟進行預制：

（1）第一段立管短節(jié)吊裝、固定。平臺吊機起吊立管短節(jié)，當下段立管吊運至絞車行程位置時，將立管上端傳遞給絞車。指揮吊機和絞車，將立管扶正，如圖4所示。并利用控制索具或管卡等方式將立管臨時固定在平臺上。絞車解索，準備吊裝扶正下一段立管短節(jié)。

（2）第二段立管短節(jié)吊裝。按照步驟1的方法，將第二段立管短節(jié)吊裝、扶正。將第二段立管短節(jié)吊裝至第一段上方。

（3）立管短節(jié)對正、焊接。管工通過絞車調整立管位置，將第一、第二段立管短節(jié)對正。焊工焊接對正的第一、二段立管短節(jié)。在焊接過程中，由于受海風的影響，第二節(jié)立管可能會有所擺動?？梢园惭b一些支架或者索具，固定第二節(jié)立管。

按照上述方法，完成第二段和第三段立管焊接和焊道防腐。至此預制工作完成，完成預制后的立管狀態(tài)，如圖5所示。為節(jié)省工期，立管預制和立管卡子安裝可以同時進行。但須注意，2個工作不得在同一的甲板方位上進行，因為潛水和焊接不能存在交叉作業(yè)情況。

1.4 立管安裝

完成立管卡子安裝和立管預制后，即可進行立管的安裝。安裝過程如下：

1）下放立管。運行絞車，將立管移動至2臺教程的工作行程之內(nèi)。由潛水員將立管下端索具掛接到絞車2上。2臺絞車協(xié)調工作，將立管向外偏移一定距離。防止立管在下方過程中傷及導管架。當立管下放距離海底約5m位置時，潛水員入水，觀察立管位置情況。

（2）調節(jié)立管位置。潛水員根據(jù)實際情況，指揮平臺施工人員進行對立管位置、角度立管艏向及離地高度進行調整，如圖6所示。

（3）立管固定。位置及角度調整完畢之后，潛水員將立管固定在立管卡子上，擰緊螺栓，完成立管安裝。在完成立管安裝之后，潛水員從上至下對安裝好的立管進行檢查。

2 風險控制

在該安裝工藝流程中，主要涉及2類作業(yè)：海洋平臺上甲板內(nèi)作業(yè)和空氣潛水員水下作業(yè)。該類作業(yè)在海洋工程中屬于常規(guī)作業(yè)內(nèi)容，但在施工過程中，需要把握以下幾點風險：

潛水交叉作業(yè)風險。在空氣潛水作業(yè)中，需要嚴格避免與組塊上方存在交叉作業(yè)。根據(jù)國際標準規(guī)定，潛水員作業(yè)半徑在15m范圍內(nèi)，不能存在任何舷外作業(yè)，以避免任何可能的落物對潛水員造成傷害。

空氣潛水員減壓風險。在潛水作業(yè)中，減壓風險是時刻存在的，減壓不充分將會對潛水員身體造成較大傷害，這類事故在潛水作業(yè)中時常發(fā)生。為了盡可能減少該類事件的發(fā)生，在施工前，需要由專業(yè)的潛水監(jiān)督考察作業(yè)地點，提前制定潛水員減壓策略。同時，需制定詳細的潛水減壓事故應急預案，在潛水員減壓后出現(xiàn)減壓病的情況時，嚴格按照應急預案進行處理，避免對潛水員造成較大傷害。

立管短節(jié)吊裝扶正風險。利用平臺吊機吊裝和扶正立管短節(jié)時，存在較大的吊裝作業(yè)風險。常見的情況有：管段脫落、管段碰撞組塊、管段傷人等事故。在作業(yè)前需由工程師和甲板監(jiān)督對作業(yè)區(qū)域進行嚴格檢查；檢查吊裝扶正設施是否存在損傷等情況；在作業(yè)區(qū)域設置隔離區(qū)域。吊裝扶正作業(yè)時，需由專人利用繩索控制立管短節(jié)，在有效的控制之下完成管段的吊裝和扶正工作。

3 結論

在海洋工程立管安裝施工作業(yè)中，常規(guī)方案一般利用浮吊船起吊立管，配合平臺絞車扶正立管，潛水員下水完成立管固定，但浮吊船舶的成本較高。同時，常規(guī)立管安裝方案還需在陸地進行立管管段焊接預制，并且需進行大長度的立管整段運輸。該文闡述的方法，可以直接用平臺吊機和預先布置在平臺上的絞車將立管短節(jié)進行分段吊裝、扶正，并將短節(jié)分別固定在導管架上；然后，將立管短節(jié)焊接組對為整段立管；接著，將整根立管下放入水，最后，下放潛水員入水，由潛水員下水完成立管調整和管卡固定。同常規(guī)的安裝方式相比，該方案與常規(guī)方案施工資源條件對比見表1。

根據(jù)對比可知，該文論述的方法可以有效避免使用浮吊船，采用平臺吊機加絞車進行立管安裝，避免尋租價格昂貴的工程船進行立管吊裝；采用在平臺上預制，避免尋求預制場地碼頭資源；采用短節(jié)運輸，減小了對運輸駁船的長度要求，降低了對運輸船的要求。因此，該文論述的立管安裝工藝具有較高的經(jīng)濟效應。

參考文獻

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