干式维修箱在海底管道登陆段泄漏修复中的应用

蒲高军，鲁之如

（1.大连理工大学，辽宁大连 116024；2.胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司，山东东营 257026）

干式维修箱在海底管道登陆段泄漏修复中的应用

蒲高军1,2，鲁之如2

（1.大连理工大学，辽宁大连 116024；2.胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司，山东东营 257026）

海底管道登陆段泄漏点的维修，常规的方案是水面维修和围堰维修，但都存在投资大、费时费力的缺点。文章论述了对围堰维修技术进行改进，开发出一种干式箱的维修技术，可较好地克服这些缺点。文章从海底管道泄漏点修复方案的提出、干式维修箱设计要求、主要性能指标、修复的实施方法、干式箱维修技术在管道泄漏点修复中的应用等方面介绍了这一技术。

海底管道；泄漏；修复；干式维修箱

0 引言

2006年3月，胜利油田中心一号平台海底输油管道在距离登陆点约300 m处由于遭到盗油者破坏发生泄漏事故。该管道建于1995年，采用双层管保温结构，内管采用D 325 mm无缝钢管，外管采用D 460mm无缝钢管，内外管环形空间填充泡沫保温材料。泄漏位置处水深2.5 m，盗油孔贯穿管道内、外管壁，使管道受到严重破坏。该管道承担着整个胜利海上埕岛油田原油输送任务，若不及时修复，将直接影响到油区产能建设，且导致重大环境污染。

1 修复方案的提出

1.1 常规修复方案的缺点

管道破坏处位于登陆段，水深较浅，在这种水深条件下可以采用的海底管道常规修复方案主要有以下两种：

（1）水面维修方案。此方案类似于海底管道铺管时的管道水上对接，维修时将管道在水下切断，而后将埋在海底泥面下的管道提升至水面以上，在施工船舶舷侧对管道进行切割和修补或更换。此方案难度大、工作量多、工期长。

（2）围堰方案。此方案包括钢板桩围堰和砂石围堰。钢板桩围堰是在管道泄漏处周围打入板桩，在管道顶部外侧用尼龙袋反压，形成封闭空间，抽水堵漏后在干式空间内对管道进行维修，此方法施工精度难于控制，极易造成板桩间空隙大和封堵困难，甚至损坏管道。砂石围堰与钢板桩围堰方法类似，只是用砂石替代钢板来形成封闭空间，此方法砂石用料数量巨大，工期较长，投资大，抛石亦可能损伤管道。

1.2 围堰方案的改进

设计开发安全、方便、快捷的装置，形成干式维修环境，是围堰方案成功实施的关键。在充分考虑海底管道登陆段海域施工机具能力受限、作业时间短等因素的基础上，设计了海底管道干式维修箱，该维修箱采用钢结构陆上整体预制，海上就位在待维修的海底管道事故点上方后，依靠设置在箱体底部的水力喷射流管道冲泥，箱体在自身重量的作用下下沉到预定位置，再在箱体四个角上加设固定桩，以保证管道修复期间维修箱稳定在初始位置。而后排出箱体内的水，在箱体内形成海管修复需要的干式环境。

2 干式维修箱设计要求

2.1 干式维修箱基本结构

海底管道干式维修箱包括箱体和活动舱门两大部分 （见图1、图2）。箱体是主要隔水结构，并对活动舱门具有一定的保护作用；两扇活动舱门是维修装置的主要活动构件，位于箱体下部左右内侧，采用旋转轴与箱体铰接，能够便捷地将海底管道与海水隔离。

2.2 活动舱门的运动路径与装配要求

作为维修箱的主要活动构件，活动舱门的运动路径和装配精度影响维修装置的隔水效果。活动舱门的运动路径、与箱体的配合应满足如下要求 （见图 3）。

（1）安装于箱体内壁左右两侧的铰接轴的轴心应处于同一高度，即二者连线O1O2应处于水平位置，且O1、O2距各自所在内壁的距离 （安装间隙）相等，即：O1O2=BX-2×铰接轴安装间隙。

（2）箱体就位于海底管道上后应使箱体在长度方向与海底管道的轴向平行，且宽度方向被海底管道的轴线平分，即OO1=OO2。

（3）活动舱门的圆弧中心点与铰接轴的轴心连线长度等于左右两侧铰接轴的轴心连线的一半，即O1A1=O2A2=O1O2/2，这样可以确保活动舱门处于关闭位置时O、A1、A2三点的重合。

（4）活动舱门的两条短边必须互相垂直，即O1A1⊥A1B1、 O2A2⊥A2B2， 这样可以确保活动舱门的A1、A2与O点重合时，其短边A1B1和A2B2完全重合，既不存在间隙，也不发生干涉。

需要说明的是，上述尺寸和位置仅仅为理论分析值，具体设计时还要考虑装配间隙、密封条贴补余地等。

2.3 维修箱主要性能指标

适用水深 （黄海平均海平面）：2～5 m。

设计适用高潮位：1.36 m。

设计适用低潮位：-0.47 m。

适用波浪：设计波高 （5年一遇）1.8 m。

适用流速：最大实测流速1.33 m/s。

在安装期3级以下海况作业，适用最大风速5.4 m/s。

在维修期5级以下海况作业，适用最大风速10.7 m/s。

3 修复实施方法

首先在陆上预制维修箱体、活门、开启/关闭机构和固定桩，并进行表面防腐处理，检验合格后用驳船运至施工现场。根据管道泄漏点位置和箱体尺寸，将维修箱底部钢板插入泥中0.5 m，此时箱体底部的倒U形槽口正好卡入管道，用浮吊吊住维修箱，打下固定桩，连接箱体和桩，由固定桩承担箱体自重和受到的环境荷载，使管道不承受大的荷载；关闭箱体下部的活门，形成密闭空间后锁定活门；采用水泵排水，待海水排空后进入维修箱检查密封状况，对个别泄漏处进行封堵。维修人员进入箱内对管道破坏处进行维修；维修完成后断开维修箱与固定桩间的连接，解开活门锁定，吊起维修箱，拔桩恢复原状。

4 结束语

与常规维修方案相比，采用干式维修箱技术维修海底管道登陆段具有施工简单、操作灵活、工期短、投资省等优点，而且维修装置可以重复利用。2009年干式维修箱修复技术在另一条水深5 m的海底管道登陆段泄漏修复中应用，同样获得成功。

[1]GB 50017－2003，钢结构设计规范[S]．

[2]成大先.机械设计手册[M]．北京：化学工业出版社，2002．

Application of Dry Maintenance Box for Leakage Repair in Landing Section of Offshore Pipeline

PU Gao-jun（Dalian University of Technology,Dalian 116024，China）,LU Zhi-ru

Traditional methods for repairing leakage points of landing section of offshore pipeline are water surface maintenance and cofferdam maintenance,which have disadvantages of high cost and arduous work.In order to overcome the disadvantages,a repair method with dry maintenance box is developed based on the innovation of cofferdam technique.In this paper,the new developed technique is introduced in aspects of repair scheme,dry maintenance box design,main performance indexes,repair implementation procedure and its application in offshore pipeline leakage.

offshore pipeline;leakage;repair;dry maintenance box

TE973.9

B

1001－2206（2011）06－0015－02

蒲高军 （1964-），男，山东平度人，高级工程师，1983年毕业于大连理工大学港口建筑工程专业，硕士，大连理工大学在职博士研究生，目前从事港口、海洋工程的结构设计、科研工作。

2010-12-22