海底管道施工安全环保风险分析与控制

2015-02-11虎蕾宋保强金作良

油气田环境保护 2015年3期

关键词：张力管线管道

虎蕾宋保强金作良

（1.中国石油管道建设项目经理部；2.中国石油北京油气调控中心）

海底管道施工安全环保风险分析与控制

虎蕾1宋保强2金作良1

（1.中国石油管道建设项目经理部；2.中国石油北京油气调控中心）

针对目前海底管道建设工程在管道建设项目中所占比例越来越大、安全环保风险愈发引起重视的情况，结合海底管道建设的特点，从海底管道主要施工工序、施工特点等方面，对海底管道建设过程中的环境影响及安全风险进行分析，根据海底管道建设过程的HSE管理要求，针对各施工环节及特点，提出针对性的环境保护措施和安全风险控制措施。

海底管道；风险分析；控制措施

0 引言

随着国民经济的快速发展和世界经济低碳化的发展趋势，能源需求增加量大幅度提升，天然气作为清洁能源，消费量快速增加，我国呈现出西气东输、海气上岸、北气南下以及就近外供的局面。随着天然气管道运输发展步伐快速提高，海底管道建设的规模也将随着增加，本文结合海底管道建设工程管理经验，对海底管道建设过程中的HSE风险进行分析，并提出控制措施。

1 海底管道施工工序

海底管道施工的主要工序包括以下内容：

预调查依据业主提供的海底调查报告，施工方进行二次调查核实，主要对坡度变化大的地方进行调查，包括水深、潮流、回淤的测定以及陆地勘测和定位等工作；核实准确无误后，开始对施工海域进行清障扫海［1］。

作业海区路由清理对施工路由内影响海管浮拖的木桩等障碍物实施清理。

登陆点海管预制区域征地、场地布置包括：临时施工场地的征用；场地平整扩建和填筑；临时道路修建；场地临时设施建设（办公区／住宿区／食堂／库房／堆管场地／材料场地／隔离带）；预制滑道及管台架。

入海点拖拉区域征地、场地布置包括：临时施工场地的平整；临时场地填筑、造坡；原有道路改造；设立隔离带、安全网；拖拉锚固点安装。

登、入围堰处理及炸礁包括：围堰；炸礁施工准备和临时安全措施；炸礁；炸礁平整清理；围堰区挖沟。

施工预处理潮间段、浅滩段预挖沟处理以便于浮拖，主要包括：深水段悬跨处理（预挖沟）；浅水段处理（潮间段和浅滩段）；泥沙运输；回淤的处理和沟深的维护；挖沙期间的监测和后调查。

海管材料运输主要包括：海底管线、焊接材料、热缩带、补口及其他材料等的运输工作。

预制接长主要包括：管道清理、组对、焊接、检测、防腐、玛蹄脂浇注防腐补口等内容。

定位桩打桩在海管设计路由上预先打下高于高潮时的海平面的定位桩，并在上面安装航标灯等警示标志；在深水区采用定位锚形式［2］。

浮拖及海上对接在小潮汛期间借助拖船将预制好的海管浮拖下水，待浮拖到位后，由施工驳船完成海管的连接工作。

清管、测量和海管试压、排水、干燥整条海管铺设完成后，进行海管的清管、测量、试压、排水、干燥等工作。

后挖沟和围堰区回填。

恢复工作围堰区恢复，临时施工场地恢复，作业区环境恢复，临时道路恢复，海堤恢复。

后调查全部工作完成后进行后调查工作，对海底管线进行后调查工作，编制后调查完工报告。

2 海底管道施工特点

海底管道施工投资大在一般海域，铺设海底管道需要一支有铺管船、挖沟船和多艘辅助作业船组成的庞大船队。

施工质量要求高不论在施工期间还是运行期间，海底管道若发生事故，其维修费用和难度远远高于陆地管道，因此海底管道要确保施工质量。

施工环境变化大海况的变化剧烈且复杂，影响海底管线的施工进度。比如风浪大，船队难以保持稳定，就必须将焊接的管线放入海底，待风浪过后再恢复施工。台风对海底管线的施工影响更大，船队需要避开。

施工组织复杂海底管道施工时，不仅需要船队的配合，还需要陆上基地的严密配合。

对环境保护的要求高针对海底管道施工的各个环节，都要采取有针对性的保护措施。

3 海底管道施工的风险分析及控制措施

3.1 海底管道施工环境影响及保护措施

3.1.1 环境影响分析

在管线铺设时，影响环境的主要因素有：搅起的悬浮泥沙入海导致悬浮物浓度增高以及船舶生活污水外排会对海水水质和海洋生物造成一定的危害；排放的生活污水和固体废物会影响周围海水水质和海洋生物；环境风险事故状态下的油气泄漏，泄漏的原油会对海水水质和海洋生物造成危害［3］；施工单位违规抛泥。

3.1.2 环境保护措施

根据《中华人民共和国海洋环境保护法》的相关要求办理相关管理手续，根据环境影响评价报告，建立业主、监理和施工单位共同参与的环境保护组织机构，制定环境保护的管理流程和规章制度，分析存在的风险并提出消减风险的措施，重视环境保护工作。具体的保护措施如下。

铺管作业悬浮沙根据海洋水动力条件，通过建立数学模型，预测悬浮物对海洋环境的影响范围和程度。各条海底管线不同时间点悬浮物扩散距离和面积对比，数值模拟结果显示，悬浮物入海后主要沿涨落潮流主轴方向扩散，悬浮物停止排放5h内［4］，海水水质将恢复至本底水平，周边区域的海水水质不会受到太大的影响；在铺管期间，搅起来的沉积物被堆积在管沟两侧，挖沟结束后，在海水运动作用下将回填于管沟。管道铺设时间的选择应综合考虑环境影响、工程进度和海况条件等方面的因素，注意尽量避开鱼虾的产卵季节，选择适宜的海况条件，同时通过改进铺管工艺流程等方式提高工效，缩短海底管道铺设时间，以减轻对渔业、环境造成的危害［5］。

生活污水作业船舶所产生的生活污水经船用生活污水处理装置处理后达到GB3552—83《船舶污染物排放标准》后排海。

固体废物一切工业和生活垃圾等固体废物应按照《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》的要求进行回收利用或处置，禁止直接排海。

船舶及施工设备燃油泄漏加强对施工船舶和施工设备的维护保养工作，采取合理有效的防范措施，尽可能避免燃油泄漏事故的发生。

含油污水作业船舶所产生的机舱含油污水禁止在海上排放，参照《渤海海域船舶排污设备铅封程序规定》（交海发［2003］32号）的要求，全部运回陆地指定单位进行处理。

抛泥施工单位为了降低施工成本，违规抛泥会对海洋环境造成影响，在施工前向海事管理部门提出申请，明确抛泥的数量和时间，请海事部门指定抛泥地点，监督施工单位严格按指定的地点抛泥。

3.2 海底管道施工安全风险分析及控制措施

3.2.1 海底管道施工的质量安全风险分析

海底管道施工工期比较长，环境比较复杂，安全风险相对较高，尤其是受气候等因素的影响比较大，结合海底管道施工的各个工序及陆上管线施工的不同，对工序中容易出现质量安全风险的因素分析如下。

作业船抛锚就位通讯中断导致人员受伤或设备损害；指挥人员、作业人员位置选择不合适，造成伤害；拖轮速度太快，超过绞车放缆额定速度，造成锚缆损坏；机舱突然断电致使刹车抱死，断缆伤人。

挖沟机就位及作业起吊挖沟机时吊索、吊具断裂，吊点损坏，挖沟机坠落伤人、伤设备；固定焊点未完全切除，起吊损伤吊索具和设备；起吊时钩头不在挖沟机重心铅垂线上，损伤人员、挖沟机及其他设备；挖沟机水下就位时指挥失误、挤伤潜水员；挖沟机就位在管线一侧、没有骑在管线上；移船挖沟时潜水员未出水时，启动设备而挤伤潜水员；牵引缆绳张力过大、造成断缆伤人和损坏设备［6］；船移动时偏离管线、挖沟机远离管线；高压水管、气管泄漏爆裂伤人等。

管线吊装吊索的安全负荷不够，吊索具断裂，损伤人员、管线和设备；风浪过大，钩头、管子晃动过大，损伤人员、设备和管子；吊索固定不牢、打滑、管子坠落；起吊时挤手、脚，挤人。

组对吊管作业操作不稳，管子撞伤人员、设备及损坏管子保护层；进管速度太快，撞坏坡口。移船走管人员未离开危险区域、伤人；张紧器拖死，张力过大、损伤管线或张紧器；张紧器无张力，管线下滑，损坏管线；锚缆受力太大，工作锚被拉活；滚筒上锚缆被压死，无法放出；管头过对中位置，无法进行下一步管线组对和焊接。

海管拖拉钢缆断裂伤人；海管在拖拉过程中偏离预定轨道；管线移动中碰伤作业人员；拖拉路径的坚硬物体使管线破损。

弃收管作业在遭遇恶劣天气或对管道铺设造成影响而无法进行铺管作业需要进行弃管和收管作业，在此过程中容易出现如下风险：对中滚轮未放低、转钮未放“自由”状态，损伤保护层和对中设备；移船走管速度不稳，绞车张力过大，造成断缆伤人，损坏管线；由于风、流的作用，个别锚缆张力过大，锚拉活，无法弃管；没有按设定距离取消张力，没有按消除张力顺序步骤进行，管线受损；弃管完成向后倒船，绞车钢缆回收速度快，受力拉伤管线；绞车设定张力太快，超过预定张力，损伤管线或拉断钢缆、伤人、损设备；起管距离太短，损伤管线；个别锚缆受力过大，被拉活，无法收管。

台风及恶劣天气海上施工作业的环境对海底管道施工影响很大，尤其是台风、暴雨等恶劣天气，一旦应对措施不完善或躲避不及时，造成的损失巨大。

周围航道内运行船舶对海底管道施工的影响当海底管道铺设区域周围有航道时，航道内运行的船舶误入铺管区域，容易造成管道损伤，严重的会造成铺管船或运行船舶的损坏。

3.2.2 海底管道施工质量安全风险控制措施

施工单位要建立完善的HSE管理体系，组织机构、管理流程和管理制度要明确。针对本区域海洋环境情况，组织相关人员认真进行风险分析，并制定风险防范或消减措施。在施工过程中严格按规程施工，登船作业人员必须接受船上施工作业安全教育并考核合格，严格按程序及规范要求施工［7］。针对各工序的风险，提出以下风险防范或消减措施：

在作业船抛锚就位时，首先要检查通讯系统是否畅通，统一频道，保证通讯系统畅通；指挥人员和作业人员各就各位，保证视线清楚；严格限制拖轮速度，按规定的速度航行，同时限定绞车的速度在额定速度内；保证锚机正常工作，如有问题要提前通知甲板指挥人员；认真检查缆绳的质量，如有问题及时更换。在起吊挖沟机和挖沟机就位时，起吊前要认真检查吊索、吊具是否合格，有无缺陷，检查吊点是否合适；严禁超负荷使用；认真检查焊点是否切除完全，不能有黏连；起吊时司锁人员的手要远离吊钩和吊机，防止挤手；统一指挥信号，指挥人员要精神集中，严禁多人指挥；挖沟机就位后，要认真检查就位情况，发现问题及时调整；潜水员在水下时要严格按指挥员的指令进行作业。

进行吊管作业时，要在吊管前认真检查吊索、吊具是否合格，发现问题及时维护或更换，严禁超负荷吊管；掌握海洋环境情况，选择合适时机安排吊管作业，严禁风力过大时实施吊管作业；吊管作业时吊具固定要牢靠，司索人员站位正确，严禁将手放在吊索和卡环附近。

管线组对时，行吊作业人员要严密配合，保证管道平稳、匀速运行，防止撞伤设备和人员；组对时严禁两管口中间有人。

管线下水移船走管时，移船前各岗位安全人员要先检查确认危险区域内是否有人，保证危险区域内无人；当发生张紧器拖死、张力过大时，立即停止移船，检查张紧器并修复后再行作业；当发现张紧器无力、管线下滑时，也要立即停止移船，修复张紧器后再进行移船作业；检查滚筒上的锚缆是否排列整齐，确保锚缆的正常放出。

登陆及入海段采用拖管方式施工时，要认真检查钢缆与管线的链接是否牢固可靠，钢缆断丝数量是否在标准范围内，若发现问题应在拖拉前处理合格；调整好绞车、钢缆和管线的位置，保证在一条直线上，避免出现拖拉过程中管线偏离轨道的现象；现场设置警示标志，禁止无关人员进入现场，同时指挥人员要在开始拖拉前发出明确的信号；在拖拉前对现场管沟进行清理，及时清除可能对防腐层造成损伤的杂物［8］。弃收管作业时，在施工作业程序中要明确弃收管的时机，完善作业方案；开始弃管前，要保证绞车操作旋钮置于“自由”档位，及时调整滚轮高度，移船走管的速度要均匀，绞车的张力平稳；针对弃管时的风力、海流状态，分析风力、海流对船舶和管线的影响，弃管前调整好锚位，保证足够的弃管锚缆长度和锚抓力；当弃管位置到达方案设计位置后，方可按顺序逐步消除张力，保证张力为零时，放松绞车钢缆。收管作业时，绞车要慢慢设定张力，待上一指令张力平稳后再执行下一指令，严格控制最大张力，确保收管平稳；根据定位显示，确保收管距离达到设计的距离；控制倒船航行速度，保证绞车张力不小于设定张力；根据现场风向、风力、海流流速适当调整锚位，确保锚抓力能够满足负荷需要。

制定防台风应急预案［9］，做好演练工作；安排专人负责收听海洋天气预报，及早采取措施；保证施工作业安全。施工前向海事管理部门提交施工申请，请海事管理部门发布施工公告，以保证周围航行的船只提前改变航向，避免对海管施工造成影响；同时，派专人对过往船只进行监控，发现问题及时警告。