应用水下常压干式舱修复导管架裂纹

侯志文，魏行超，崔宁，齐兵兵，曾啸，张凯峰

深圳海油工程水下技术有限公司，广东深圳518067

应用水下常压干式舱修复导管架裂纹

侯志文，魏行超，崔宁，齐兵兵，曾啸，张凯峰

深圳海油工程水下技术有限公司，广东深圳518067

要彻底修复导管架裂纹，采用水下常压干式舱进行焊接修复是最好的办法。结合成功地采用水下常压干式舱，对在中国南海LF7-2导管架主桩腿上检测发现的多条贯穿性裂纹进行焊接修复的案例，介绍了导管架模拟节点的建造、采用逆向工艺建造整体舱体、法兰螺栓的安装和拆卸、安全岛的建造等关于水下常压干式舱建造的内容；论述了临时平台和绞车的作用、临时管卡的安装、干式舱和导管架之间间隙的调整、楔形密封件的安装、水下干式舱的查漏封堵、干式舱内部构件的安装等涉及水下常压干式舱海上安装的内容，以及干式舱的应用经验。

导管架；贯穿性裂纹；水下常压干式舱；焊接；修复

我国东海、南海的油气开采海上结构物越来越多。由于海洋环境复杂，需要对一些海上结构物定期进行检查、维修，以此保证油气开采的顺利进行。水下结构物的维修抢修情况越来越多，技术难度也越来越高。与国外相比，我国海洋油气勘探起步较晚，水下结构物的维修经验少，其技术设备不够成熟，所以对多样化的水下干式舱系统的要求越来越迫切。

水下干式舱系统是一个综合、复杂、危险性高的维修系统。由于水下环境复杂，且会有2～3名作业人员直接进入干式舱进行焊接、打磨等工作，所以在考虑干式舱可行性、经济性的同时，最主要的是要保证干式舱内作业人员的人身安全。

检测发现南海油田LF7-2导管架在主桩腿EL-10 m处产生了裂纹（而旁边还有4根支管），裂纹处结构较复杂，裂纹成贯穿性撕裂。在国内，采用水下常压干式舱修复导管架还没有先例，且检测发现LF7-2导管架已经发生了轻微变形，给水下维修期间常压干式舱的密封带来很多不确定因素。

1 水下常压干式舱的建造

水下常压干式舱的主体主要由以下4部分组成：干式舱舱体、人员通道、人员通道管卡、舱体内部（换气系统、照明系统、监控系统等[1]）。由于导管架裂纹处的结构复杂，因此需建造的干式舱舱体被分割成6个部分（见图1），每个部分之间通过法兰螺栓连接。

图1 主舱体分片示意

（1）导管架模拟节点的建造。为了能使舱体每个短头的位置刚好和导管架支管平行，也为了以后建造正式干式舱的安装工作进行得顺利，先建造一个导管架模拟节点是非常必要的。

（2）由于舱体的每个部分都不规则，舱体的整体建造采用了逆向工艺，逆向工艺能更好地保证每片法兰的贴合性。即先卷制上下两个部分的筒体，而后根据每个部分的法兰位置，在筒体上划线（包括短头的安装孔），切割。

（3）将配钻好的法兰用螺栓连接好以后塞入切割好的法兰缝，并进行焊接，完成所有的焊接工作以后采取整体振动法去应力，以尽量避免法兰的焊接变形，为海上的安装密封打好基础。

（4）完成去应力以后，将法兰的螺栓拆下，第一步是将舱体安装到模拟节点上，第二步将短头安装到舱体上。这里需要注意，短头和导管架支管之间的间隙应尽量保持均匀。由于导管架已经有稍微变形，因此不均匀的间隙可能会与导管架已发生变形的不利因素叠加。

（5）安全岛的建造[2]。由于水下环境复杂，施工人员在干式舱内进行作业的时候可能会有突发事件发生，导致干式舱大面积漏水，为了保证人员安全撤离，干式舱内设置了一个安全岛（见图2）。在漏水严重的情况下，水位不断上升，但安全岛内仍保持密闭状态，人员可以进入安全岛穿戴应急设备，从而从容地通过人孔撤离。

图2 安全岛示意

2 水下常压干式舱的海上安装

（1）临时平台和绞车的作用。干式舱的水下安装是通过旁边的工程船将结构件吊装入水的，但结构物的就位工作要靠临时绞车协助拉到位，见图3。

图3 主舱体安装示意

（2）临时管卡的安装。由于导管没有合适的吊点，因此临时管卡的安装对于主舱体下半部分的安装起着重要的作用。主舱体的下半部分用索具连接到临时管卡上，潜水员适时将法兰螺栓安装就位，见图4。

图4 临时管卡示意

（3）干式舱和导管架之间间隙的调整。干式舱密封的关键是能否将所有需要密封的间隙调整到最佳状态，即间隙要均匀，调距螺栓可对干式舱的姿态进行微调，从而尽量保证间隙的均匀，见图5。

图5 调距螺栓安装示意

（4）楔形密封件的安装[1]。实心楔形密封件可以通过模具定制理想的厚度和坡度，从而达到有效的密封。其安装很方便，抗干扰能力强。

（5）水下干式舱的查漏封堵[3]。在人孔管卡和人员通道安装完毕以后，就开始用抽水泵排水，如果干式舱有大面积的渗水，从而导致没能在预计的时间内完成排水工作，这时就需要潜水员查漏封堵。

（6）干式舱内部构件的安装。干式舱堵漏完成以后，工程人员就可以进入干式舱，将照明系统、监控系统、换气系统、电缆气管等依次安装完毕。

3 水下常压干式舱的安装使用经验

（1）由于水下常压干式舱连接法兰的不规则，无法进行机加工，所以在完成连接法兰焊接以后一定要经过去应力后才能拆除螺栓，否则法兰外翘会给海上的密封工作带来很大的困难。

（2）常压干式舱建造完毕以后要试装，在安装完成以后要进行密封测试。由于结构物较大，如果无法满足IP68防护等级的测试要求，至少应满足IP66防护等级的测试要求。

（3）鉴于海上复杂的环境，安全岛处应加装一个逃生舱口盖。当遇到突发情况，干式舱出现大面积进水时，施工人员可穿戴好应急设备，打开逃生舱口盖，由潜水人员协助撤离，这会比从人孔逃离更加容易，更加节省时间。

4 结束语

我国首次成功地采用水下常压干式舱对LF7-2项目的导管架桩腿贯穿性裂纹进行了修复，为国内水下结构物的修复积累了丰富的经验。我国拥有了水下常压干式舱的自主知识产权，涉及到贯穿性裂纹的焊接修复技术、干式舱的密封技术等已全部国产化。相信水下常压干式舱将在海上油气开采、节能减排及今后的水下结构物维修中发挥更大的作用。

[1]梁晓锋，张裕芳，易宏.水下管道维修干式舱系统可靠性及安全性分析[J].船舶工程，2008，30（2）：67-71.

[2]房晓明.海底管线干式维修技术[J].哈尔滨工程大学学报，2008，29（7）：651-657.

[3]蒲高军，鲁之如.干式维修箱在海底管道登陆段泄漏修复中的应用[J].石油工程建设，2011，37（6）：15-16.

Application of Underwater Atmospheric Pressure Dry Cofferdam in Jacket Cracks Repair

HOU Zhiwen，WEIXingchao，CUINing，QIBingbing，ZENG Xiao，ZHANG Kaifeng
COOEC Subsea Technology Co.，Ltd.，Shenzhen 518067，China

Using the underwater atmospheric pressure dry cofferdam is the best approach to completely repair the cracks of jacket.Multiple penetrative cracks were found in the main legs of LF7-2 jacket in the South China Sea，and then were repaired by this approach.In this paper，the construction of the underwater atmospheric pressure dry cofferdam is described，involving the simulated jacket node structure，cofferdam body construction by inverse procedure，flange bolts installation and disassembly，security island construction.Also，the marine installation of the cofferdam is described，involving the function of temporary work platform and winch，temporary pipe clamp installation，adjustment of the gap between the cofferdam and the jacket，wedge shaped seal installation，cofferdam leakage inspection and sealing and cofferdam internal parts installation.In addition，the experience of applying the cofferdam is presented.

jacket；penetrative crack；underwater atmospheric pressure dry cofferdam；welding；repair

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.004

侯志文（1987-），男，山西阳泉人，2010年毕业于江苏科技大学机械设计制造及其自动化专业，现在从事海洋工程设计方面的工作。

2015-04-26