冀东油田NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空治理

付春丽

（中国石油集团海洋工程有限公司海工事业部，山东青岛 266555）

冀东油田NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空治理

付春丽

（中国石油集团海洋工程有限公司海工事业部，山东青岛 266555）

针对冀东南堡1号人工岛和3号人工岛之间的海底混输管道和输水管道悬空的实际情况，通过对四种海底管道悬空治理方法进行比选以及现场实践，最终选用了 “抛石回填、高点开挖、管顶覆盖”方案，成功地进行了悬空治理。文章介绍了冀东NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空治理方案的实施过程。

海底管道；悬空治理；抛石；开挖；覆盖

1 冀东南堡油田海底管道概况

冀东南堡油田1号人工岛和3号人工岛之间的海底管道，包括一条混输管道，一条注水管道，长度均为6.4 km。混输管道为双层管，内管直径406.4 mm，外管直径559 mm；注水管道为单层管，管径219.1 mm。悬空位置在距离1号人工岛3.5 km到4 km处。混输管道局部悬空高度可达5.0 m左右，悬空区段的管道总长约为0.37 km左右；输水管道最大悬空高度为2.5 m左右，悬空区段的输水管道总长约为0.25 km左右。悬空管道在海流及海浪的冲刷下，产生涡激振动，引起海底管道疲劳，易产生裂纹，一旦超过屈服极限，就会引起海底管道断裂，造成安全事故。因此，治理冀东南堡油田出现的海底管道悬空刻不容缓。

2 海底管道悬空治理方法对比

2.1 支撑管道

砂袋法，在悬空管段底部放置砂袋，从而减少悬空段的长度。如果管段悬空太高，则不宜用砂袋支撑，以免砂袋倒塌。

灰浆气囊法，该方法是一种减少管道悬空的更有效更可靠的方法。因为它由一系列相互连接的气囊组成。当气囊中填充灰浆后就形成气囊型垫。每个气囊角有排气孔可以保证管道和气囊型垫接触良好。

升高枕法，升高枕是一种大的充水橡胶枕，能将40 t的重量升高1.5 m。

钢结构支撑法，采用钢结构支撑管道是临时性或永久性解决悬空管道问题的方法。在管道底部按预定间距放置钢结构支架。这些支架可将管道升高到所需高度，钢结构支架和管道之间的连接采用管托以避免对管道造成破坏。通过在管道上或支架上放置配重块支架可以抵抗侧向力。这种方法一般适于管道悬空为400～600 mm，而且海床具有一定的承载力的情况。

2.2 回填悬空段

这种方法是指从船上向管道上倾倒砾石和石子等材料，可以防止悬空的继续恶化和防止旋涡冲刷。这种方法还可以抑制现有悬空段的摆动。如果海底悬空段不是很高 （0.5～1.5 m），采用该方法可以保护整个悬空段；如果海床的承载能力不足以支撑倾倒材料，则该方法不可取。

2.3 加压载块

如果悬空段相当长且管道底部悬空小，仅有几十厘米，那么可以用在管道上加压载块的方法把管道压在海床上。

2.4 锚桩锚固定位法

对于那些易产生较大塌陷、滑坡或冲蚀的海床，尤其是土质较差、表面淤泥较厚而又裸置的管道可以采用锚桩来定位。它是靠桩基、深层土壤来承受波浪、海流作用，保持管道稳定。锚桩的形式有两种：一种是用来固定一根管道的丁字形锚桩；另一种是用来固定多根管道的 “Ⅱ”字形锚桩。它们都是由锚桩体、上横梁、下横梁和固紧件组成。

3 冀东NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空治理方案的比选

通过对各种海底管道悬空治理方法进行比选，起初确定采用 “悬空段袋装粗砂支护开挖”方案，对冀东NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空段进行治理，但实际施工过程中发现，抛填一个砂袋耗时半天，效率较低，而海管治理的时间紧迫，因此 “悬空段袋装粗砂支护开挖”方案不适用。接下来采用从船上倾倒砂子来治理悬空段，结果经潜水员探摸后，发现砂子被水流冲走所剩无几。最后改用从船上向管道上倾倒鹅卵石的方法来治理悬空，选择鹅卵石是为防止块石的尖端破坏管道，施工效果证明：抛填鹅卵石的方法为治理冀东NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空的有效方案。

4 冀东NP1-3D/NP1-1D海底管道悬空治理方案的实施

4.1 悬空段管道鹅卵石支护

从抛石船上向管道上倾倒鹅卵石，回填悬空段对管道进行支护，如图1所示。混输管道悬空段支撑见图2，注水管道悬空段支撑见图3。

4.2 管道高点开挖

对管道高点进行削挖，为了使挖沟时产生的管道应力不大，采取逐次后挖沟的方式让管道慢慢下放，每次后挖沟的深度不宜大于0.5～1.0 m。通过分析后挖沟后的应力分布，冀东南堡油田1号人工岛和3号人工岛之间的海底管道共需进行4次后挖沟，第一次和第二次后挖沟深度为0.5 m，后两次后挖沟深度为0.5～1.0 m。图4所示为所用的后挖沟设备。

4.3 管道粗砂碎石毛石覆盖

回填段管道采用粗砂+碎石+毛石分层回填、覆盖保护，如图5所示；开挖段管道采用水力自然回填。选择平潮期，施工船从1号岛向3号岛方向自最初起始抛砂的位置分层抛掷散碎的砂石料，覆盖回填段的管道，尽量抛掷在管道的两侧，避免直接砸到管道上。

5 结束语

冀东南堡油田1号人工岛和3号人工岛之间的海底管道的悬空段，采用 “抛石回填、高点开挖、管顶覆盖”方案成功地进行了悬空治理，有效地预防了因海底管道悬空造成的海底管道断裂事故，确保了海底管道的安全运行。

[1]潘学光.海底管道悬空成因及防治[J].中国船检，2005，（10）：68-69.

Research on Submarine Pipeline Free Spanning Control of NP1-3D/NP1-1D in Jidong Oilfield

FU Chun-li（Offshore Engineering Fabrication&Construction Division of China National Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Qingdao 266555,China）

According to the free spanning situation of the submarine multiphase pipeline and water pipeline between No.1 artificial island and No.3 artificial island of Nanpu Oilfield in Jidong,four free spanning control methods were compared.With the help of field experience,the method of“rock dumping,high point excavation， sand and stone covering” was chosen and used successively to control the free spanning.The implementation of the pipeline free spanning control method is described in this paper.

submarine pipeline;free spanning control;rock dumping;excavation;covering

TE973

B

1001－2206（2011）增刊－0080－03

付春丽 （1982-），女，山东青岛人，助理工程师，2009年毕业于中国石油大学 （华东），主要从事海底管道建设及预投产等相关的安装设计工作。

2011-08-10