海底管道跨越航道停输改线综述

王 东, 尉晓妮

（中海油（天津）管道工程技术有限公司， 天津 300452）

海底管道跨越航道停输改线综述

王 东, 尉晓妮

（中海油（天津）管道工程技术有限公司， 天津 300452）

随着我国港口城市的发展，港口大型化已经成为了趋势，所以对原有交叉段或者登陆段海底管道需要进行改造。针对海底管道跨越航道停输改线方法进行介绍，并详细阐述了改线作业的步骤和操作方法，并给出了需要注意的细节。

海底管道；停输改线；连接

随着我国经济的发展，城市围海造田以及港口的扩建等都对海底管线路由和埋深有了更高要求，许多海底管道都将面临着改造，所以需要有一套完善的海管改线技术及施工方法。

到目前为止，国内只有两项海底管道改线项目，本文就以项目为背景研究了海底管道跨越航道停输改线的连接技术及施工作业方法。

1 海底管道改线的几种形式

海底管道改线形式可以根据港口航道与海管交叉位置处的海床特征、相关海上油田是否停产等因素来划分，根据位置的不同分为原位置下卧改线和侧卧改线两种[1]；根据管线是否停产分为停输改线和不停输改线两种；本文重点介绍停输侧卧改线。

停输侧卧改线是将准备改线的海底管道完全停止生产后，铺设新管道并用膨胀弯将新铺设管道与原管道进行连接。

2 改线作业中的主要步骤

2.1 改线路由的选择

改线管道应该在原管线较近的地方，选择海床平坦，没有障碍物、不易出现不稳定流的地段，海床地质要适合挖沟、铺管及其新旧管道连接作业。

2.2 预挖沟作业

预挖沟目的是为了利于管道的拖拉作业和海管铺设。预挖沟是指挖沟船进入预定的开挖段，将耙吸管放到水下后，启动泵，根据潮位将耙头下放到泥面，将耙管内的清水和低浓度泥浆排出舷外，待泥浆浓度正常后再打开进舱闸阀装舱；当泥舱装满后仍继续泵吸泥浆进舱，使泥舱上层低浓度泥浆通过溢流筒溢出[2]（图1、2）。

图1 预挖沟工艺流程Fig.1 The preditching process

图2 将耙吸式挖泥船挖泥示意图Fig.2 The trailing suction hopper dredger dredger diagram

2.3 海底管道铺设

2.3.1 起始铺设

铺管船首先在改线的一端就位，准备进行起始铺设。在布设起始锚前，潜水员下水将起始锚附近管线绑扎一定数量的浮标，用来定位已有管线。

2.3.2 正常铺设

海管管端到达着泥点后，海管开始正常铺设，海管在作业线上通过焊接连接起来，然后通过操作铺管船的锚机，向前移船将管道铺至海底。在铺设过程中，张紧器夹紧管线并通过其自动系统使海管受到一个恒定的张力，确保海管安全地铺设。

2.3.3 铺设结束

铺管结束时，在管线末端组对安装法兰、法兰保护器、焊接终止封头；将绞车钢缆连接在拖拉头封头上进行张力转换；用它取代张紧器为管线提供张力；使得船向前移动[3]。用绞车将管线终端放至海底。

2.4 新铺管道的清管、试压

清管是将改线管道两端分别放在不同的施工作业船船舷处，两端连接清管设备进行清管作业。清管结束后，回收全部清管球，收球时应检查清理出的杂物数量并拍照记录（图3）。

试压的压力应该是 24 h内压力变化控制在±0.2%之内，如果由于温度的变化或其他原因导致压力变化在±0.4%。

2.5 原管线停输清洗作业

当关闭阀门，管线停止生产之后，需要对整体管线进行清管，除去管中的原油，以保证切断管道之后不会对海洋环境造成污染。清洗列车由几个清管球和中间装的表面活性剂、除油剂等组成。经过清洗之后，对排出的海水取样并用分光光度计测其含油量，当含油量达到排放标准时，可以进行断管作业。

2.6 水下断管及其平管起吊

在管线预定的切割点找到管线节点并进行清理，用冷切割设备进行管线切割，切割结束后，使用气胀球对管道进行封堵以免海水进入，拆除切割机固定装置，并通知工作人员将切割机回收（图4）。

断管作业后，按照平管起吊设计报告，分别起吊原管线到船舷侧，及时进行法兰焊接工作。起吊过程是要平稳、缓慢并且注意安全，与作业无关人员都要撤离现场；法兰焊接完成后进行射线探伤，合格之后，在保证工程质量前提下，尽可能快的将管线放入海底，以免管道悬空时间太长造成损伤。

图4 冷切割设备Fig.4 Cold cutting equipment

2.7 膨胀弯的安装

膨胀弯用来连接导管架立管和海底管道，也可以用来连接两条平管。它可以释放海底管线在生产过程中热胀冷缩引起的应力；防止海管在热胀冷缩时受损（图5）。

安装膨胀弯最关键的工序是海管法兰之间相对空间位置和方位角的测量，即测量旧管线法兰和新铺设管线法兰之间的距离、角度、高差等各种相对空间位置和方位。只有精确地测量出这些参数，才能准确地预制出所要安装的膨胀弯，从而使膨胀弯顺利连接[4]。膨胀弯预制后，先进行试压，试压合格之后才进行水下连接。由潜水员进行安装，完成改线管道与原管道的连接作业。

图5 膨胀弯水下测量Fig.5 The underwater measurement of expansion bend

2.8 整体管线的清管、试压测试

膨胀弯安装后，对整体管线进行清管、试压作业。清管由一个平台向另一个平台或者陆地向平台，用干燥空气推动清管球进行。当清管器收到以后，向管线中充满水开始试压工作。

2.9 改线后管道的排水扫水、干燥和惰化

对整体管线进行排水是为了首先用清管球除去管内的大部分水分，而扫水是用有吸水性的泡沫球除去剩余的游离水。扫水结束以后，泡沫球应该是干燥状态。

排水完成以后，用干空气对管道进行持续吹扫，当平台出口端空气露点达到要求时，停止吹扫。

海管氮气惰化目的是将管中的氧气置换出去，以免发生爆炸的危险。氮气惰化后要求海管出口含氧量小于2%，惰化合格后，海管需要升压保存。

2.10 新管线的保护和废弃管线回收

为保证新管线安全正常运行，需对膨胀弯的连接处用水泥压块保护，将悬空部位用沙袋填平，并用碎石和散沙对海管进行填埋，以防海水冲刷和船锚对海管的损伤。

废弃管线回收之前，要先进行吹泥，要求暴露整条废弃管线，然后利用铺管船进行回收。回收的管线一般在节点处切割成一定长度的管段，放置到船上。

3 结 论

（1）在管道铺设时，考虑到海上施工难度大、成本高、容易受天气影响，可以在陆地上预制部分接长管，并做无损探伤检查，这样可以缩短海上作业时间，降低成本。

（2）在原管线清洗之后，需要对清洗效果进行检测，测量排出海水的含油量；由于油的密度比水小会漂浮在表面，所以建议在取样时最好从污水上部取。

（3）在平管起吊时，要选择至少是24 h风很小的天气来进行作业，在起吊过程中要按照计算和现场情况缓慢进行，起吊成功以后要在保证质量的前提下，尽快焊接法兰并完成射线探伤，最后平稳将管头放入水中；以免管道长时间悬空造成缺陷。

（4）膨胀弯预制的好坏关键是看水下数据的测量，现在一般都采用法兰测量仪来测量角度和长度；如果角度有偏差可以通过修焊口来调整，但是一般一个焊口修的角度不超过2°。

4 结 语

本文在总结工程实践的基础上，对海底管道跨越航道停输改线方法进行了研究，并且对关键步骤重点介绍[5-7]。对今后类似工程提供了宝贵的建议，具有一定的参考价值。

［1］潘东民,刘楚．海底管道改线连接技术的开发和应用 [C].第十三届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集,2007．

［2］王望金.耙吸式挖泥船施工工艺及管理[J].中国水运，2007，9（6）：46-47.

［3］刘楚,张智新,刘极莉．海底管道跨越航道改线方法综述 [J].中国水运(下半月)，2013，13(2)：245-248．

［4］朱绍华,魏行超,刘勃．使用法兰测量仪进行海底管线膨胀弯测量技术研究与应用[J].中国海上油气，2008，20(5)：342-344．

［5］DNV-1981 Rules for submarine pipeline system[S].

［6］DNV-OS-F101-2012 Submarine pipeline systems[S].

［7］ASME B31. 4-2002 Pipeline Transportation systems for Liquid Hydrocarbons and Other Liquid[S].

Shutdown and Reconstruction of Submarine Pipelines Across the Channel Line

WANG Dong, WEI Xiao-ni
（CNOOC (Tianjin) Pipeline Engineering Technology Co.,Ltd., Tianjin 300452，China)

With development of China's port cities, large-scale port has become a trend, so original cross sections and landing submarine pipelines need be transformed. In this paper, shutdown and reconstruction methods of submarine pipelines across the channel line were introduced, and steps and methods of reconstruction operation to change the line were discussed, and problems that should be considered in the reconstruction were put forward.

Submarine pipeline; Shutdown for changing the pipeline line; Connection

TE 832

A

1671-0460（2014）11-2434-03

2014-04-29

王东（1984-），男，山西忻州人，海管工程师，硕士，从事海底管道技术工作。E-mail：mywd2004@126.com。