双层海管切管工艺分析

戴 忠，梁 超，满新宝，宋艳磊，韩延波，王 玮，贾慧峰

（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300452）

双层海管切管工艺分析

戴 忠，梁 超，满新宝，宋艳磊，韩延波，王 玮，贾慧峰

（海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽 300452）

基于惠州19-2/3项目，对双层海管的切管工艺进行分析，利用数据对比的方式说明了切管工艺的推广意义。双层管内外管站同时作业的铺设新工艺（切管）在海上施工中创造了一定的经济效益。

双层管；铆固件；切管工艺

0 引言

面对全球能源危机和各国工业迅猛发展高能耗需求之间矛盾日益突出的情况，在当下提倡高效、节能、环保的大背景下，以技术改革作为原动力加快传统工业模式的转型成为时代的趋势。双层管内外管站同时作业的铺设新工艺（切管）不仅在海上施工中创造了巨大的经济效益，也可作为海管采办方直接向海管制造商配产订购内外管不等长海管的技术规范，通过减少海上施工切管工作量、降低制管钢材用量、生产成本和能耗，将效益产能从海上施工环节延伸至产业链的下游。

根据工程实际情况，惠州19-2/3项目创新性的提出了切管工艺，并应用于实际海管铺设当中，有效地解决了传统双层双节点管铺设工艺中 3站对 1站工作制约的难题，突破了双层管铺设效率提升的瓶颈，大大减少了海上作业时间。

节能减排不仅仅包括能耗的减少、投入的优化和降低，更应该包括施工风险的减少甚至达到零风险。人员的伤亡应该被视为最大的能耗和施工效率的损失，减少施工作业中人员的伤亡甚至零伤亡是节能减排的重中之重。而海上作业时间的减少，可以地减少风险存在的有效时间，降低人员伤亡的可能性因素。

1 项目概要

惠州油田群位于中国南海，香港东南约 220km处。由于2009年9月14日，惠州油田群受“巨爵”号台风袭击，被迫全面停产。CACT作业者集团通过采取“临时复产与永久复产”相结合的策略，在2010年 3月实现快速临时复产的基础上，全面开展永久性复产工作，其中包括惠州19-2/3海管更换项目，需在惠州19-2平台和 FPSO PLEM之间铺设一条34.5km的12"/18"的海底管线，在惠州19-2平台和惠州19-3平台之间铺设一条7km的10"/14"的海底管线替换原有管线，作业水深95m～115m。

2 双层管切管工艺介绍

提高海管铺设效率的常规方案是尽可能有效利用所有的作业站点，同时提高设备利用率和人力的效率，以期达到各个站点的作业量在时间上达到并联的效应，而同一个焊口的作业在空间上达到一种串连的效果，确保各个站点在作业时间上的最优化，以此达到提高施工效率的目的。但此方法对于双层海管的铺设有较大的局限性：由于目前双层海管的施工工艺要求内管必须在第一站焊接完成，也就是说无法用将内管焊接的工作量合理分配到其它作业站点的方法来提高施工效率，即无法达到内管的焊接在时间和空间上的并串联。

所以新施工工艺的突破点是尽可能保证内管的工作量在时间和空间上的并串联。而对于惠州19-2/3海管铺设项目，要确保一站和三站的工作量在空间上近可能达到时间上的完全并联。

对于此突破点，考虑到由于外管的影响，即在三站进行内管焊缝的检验、包热缩带防腐以及岩绵安装等作业时，一站将无法进行作业，这在无形中增加了一站的工作时耗，而由于一站的工作量大，直接影响着海管的铺设速率，为此提出了切管工艺，即将外管切除一部分，以确保一站和三站同时作业（作业时间上的并联），避免一站由于等待三站对内管焊缝的检验而造成的时耗。

图1 惠州19-2/3海管铺设工艺流程图(半自动焊)

惠州19-2/3项目中，在预制线进行了双节点管的预制，在主作业线进行双节点海管的铺设作业。图1是预制线和作业线的站点工作内容的分配图。

为了将复杂的问题具体化、简单化，在此项目中选用了两个铆固件之间的海管作为切管工艺设计单元（图2）。

由于存在两个铆固件之间海管根数（11根、12根，双节点）成间隔排列的两种情况，针对两种情况分别制定切管方案（图2）。

图2 惠州19-2/3海管项目切管工艺流程图

1）两个铆固件之间为12根双节点管的情况下，在铆固件之后焊接一根正常管NO.1，之后NO.2、NO.3、NO.4为外管被切割掉250mm～300mm的海管（考虑到切割误差和走船误差造成的焊口超出工作站的可工作范围等因素），NO.5为焊接900mm外管短截，NO.6、NO.7、NO.8同样为外管被切割掉250m～300mm的海管，NO.9为焊接900mm外管短截，NO.10、NO.11、NO.12为正常管，最后正常焊接铆固件管和半瓦，结束单元作业。

2）两个铆固件之间为11根双节点管的情况下，在铆固件之后焊接一根正常管NO.1，之后NO.2、NO.3、NO.4为外管被切割掉250mm～300mm的海管（考虑到切割误差和走船误差造成的焊口超出工作站的可工作范围等因素），NO.5为焊接900mm外管短截，NO.6、NO.7、NO.8同样为外管被切割掉250mm～300mm的海管，NO.9为焊接900mm外管短截，NO.10、NO.11为正常管，最后正常焊接铆固件管和半瓦，结束单元作业。

3 效率分析

双层管铺设效率提升的瓶颈在于 1站内管焊接完毕走船后，3站进行AUT检测、加热除锈、内管防腐（包热缩带）、包岩棉，所有工序完毕以后，才可移动外管，此时 1站才具备组对、焊接条件。由于1站是铺管效率的基准参考点（注：由于第1站往往耗时最多，而且只有第 1站工作完成后才可以进行走管），只有保证1站时耗减少，各工序无缝连接，才可保证施工效率的最大化，所以解决3站对1站的制约是问题的根本所在。表1为3站对1站工作时间影响的数据统计。

由表1可知，由于3站的影响，1站的等待时间长达13min，切管工艺的提出就是为了避免此13min不必要的浪费。

表1 1站和3站的用时统计

由图3可知，HZ19-2/3海管铺设项目自4月21号开始，7月8号结束，共历时79天（其中因天气待机17.5天）。自5月14日开始应用切管工艺，铺管速度由原来的平均日铺设23.2根（原工艺稳定期）双节点管（24m）提高至30.4根双节点管（切管工艺稳定期），最高日铺设34根，平均效率提升31%。

图3 HZ19-2/3海管铺设项目海管铺设效率提升图（双节点，半自动焊）

4 工艺对比

对于HZ19-2/3海管铺设项目34.5km的海底管线，共需铺设双节点海管1412根。表2为不同工艺间的施工时耗比对。

1）假设一直沿用旧铺管工艺

如果此项目一直应用旧工艺，那么根据图3，假设旧工艺的磨合期为10天，平均速度为10.2根/天，磨合期内铺设管线为10.2×10=102(根)。

旧工艺稳定期的速度23.2根/天，那么在应用新工艺施工的前提下，剩余海管消耗的船天为（不考虑天气影响）：(1412-102)/23.2=56.47(天)。

表2 时耗对比表

那么未应用新工艺的总耗时为：

2）假设始终应用新工艺

如果此项目在海管铺设之初就应用新工艺，那么根据图3，假设新工艺的磨合期为7天，平均速度为 25.1 根/天 ，磨 合 期内 铺设 管 线为25.1×7=175.7(根)。

新工艺稳定期的速度30.4根/天，那么在应用新工艺施工的前提下，剩余海管消耗的船天为（不考虑天气影响）：(1412-175.7)/30.4=40.67(天)。

那么应用新工艺总的耗时为：

40.67+7=47.67(天)。

切管工艺在HZ19-2/3海管铺设项目应用的效益是可观的，为整个施工船队节省了上千万元。

5 结束语

切管工艺的提出解决了传统双层管铺设工艺中3站对1站工作制约的难题，突破了双层管铺设效率提升的瓶颈，产生了一定的经济效益，为今后类似工程的实施提供了技术支持和宝贵经验，对于进一步优化施工工艺具有一定的借鉴意义。

[1] 姜锡肇, 曹军, 周灿丰, 等. 海底管线铺设焊接工艺与设备研究[J]. 船海工程, 2010(03):128-132.

[2] 佟玉军. 对海底管线的铺设方法的探讨[J]. 硅谷, 2011(04):5.

Casing Pipe Cutting Process of Pipe-in-pipe Installation

Dai Zhong, Liang Chao, Man Xin-bao, Song Yan-lei, Han Yan-bo, Wang Wei, Jia Hui-feng
(OFFSHORE OIL ENGINEERING CO., LTD., Tianjin Tanggu 300452, China)

Based on HZ19-2/3 pipeline installation project, a new way of pipeline installation is discussed, and the data is collected and listed out to show the benefits of taking and telling how good it is to be used in other projects.

pipe-in-pipe; bulk head; pipe cutting

U671.2

A

1005-7560(2014)01-0018-03

戴忠（1981-），男，大学本科，主要从事海底管道铺设工程的管理工作。