渤海海域海底管道应急抢修备件存储策略

成二辉 韩长安 梁光辉 赵百龙 刘振宇

（海洋石油工程股份有限公司)

0 概述

中海石油 （中国）有限公司在渤海海域现有100多条海底管道，全长4000 km以上，其中80%以上为油气输送管道。由于各种原因，海底管道存在着各种不同的安全风险问题，如设计不合理、超龄服役、管理不当、船舶起抛锚作业、海上工程作业、拖网捕鱼、冲刷以及操作不当、落物冲击、介质腐蚀等，这些因素都可能造成海底管道损伤或泄漏。

海上油气管道一旦出现事故，其修复难度、修复风险、修复周期以及相关成本，比起陆上油气管道要大得多，而其对环境造成的影响也相对较大。

海底管道的应急抢修的有效实施离不开维修备件，而维修备件的到货情况直接影响了抢修进度。

1 抢修备件存储的必要性

众所周知，任何一个抢修项目的实施都离不开相应的施工材料，海底管道的维修也是如此。目前，海管应急抢修备件基本依赖进口，国内供应能力不足或加工精度及质量不能保证。以东方1－1登陆气管线为例，2007年11月6日发生事故，历时48天才恢复生产，造成损失上亿元。维修之所以历时较长，主要原因是当时没有任何应急维修备件储备，国内只能加工技术含量较低、维修施工周期较长的旋转法兰和焊颈法兰，且这些工件加工耗时也很长。为保证海底管道抢修的顺利实施，很有必要建立抢修备件的存储机制，储备一定规格数量的抢修备件。

2 抢修备件选型

抢修备件的选择主要取决于维修方案的选取。海底管道的维修总体来讲有两种方法：一种是对海管泄漏点的封堵，另一种是对海管损伤段的更换。

可根据海管维修的两种主要方法来选取备件。备件的选型主要是卡具类和连接件。对于卡具的选型主要考虑卡具的内径尺寸以及卡具可承受的压力；对于连接件主要考虑连接件的尺寸、压力等级、壁厚、材质和设计使用寿命等。

卡具类产品主要包括机械管卡、结构管卡、临时修复管卡等；连接件主要包括机械连接器、球形法兰、旋转法兰、焊颈法兰等，如图1～图6所示。

图1 机械管卡

图2 结构管卡

图3 国产机械管卡

图4 机械连接器

图5 球形法兰

图6 旋转法兰

3 备件配置原则及适用条件

针对渤海海域海管现状进行备件的存储。渤海海域海管的直径从50.8～812.8 mm，尺寸多样；压力等级从1.034～10.342 MPa，压力等级不一。海管结构包括单层保温配重管、单层配置管、单层管、双层管等，结构不一。渤海海域海底管道水深范围在50 m以上。备件的存储作为预防性的措施应充分考虑海管维修的各种可能，备件的配置应做到最少、最优、最大化覆盖。

备件的配置应满足以下三种维修条件： (1)一处穿孔泄漏的维修； (2)一处变形损伤，需要更换一段海管的维修； (3)一条管道同时存在一处穿孔泄漏和一处变形损伤的海管维修。

3.1 穿孔泄漏备件存储

单层管直接安装一套封堵卡具；对非外力损伤的双层管在外管或内管上安装一套封堵卡具，如图7所示。

图7 一处穿孔泄漏的维修

3.2 更换管段备件存储

在海管受损长度较小、只需更换一段的情况下，维修时需要两个机械连接器、一个旋转法兰和一个球法兰。图8为更换一段管段的修复方法。

图8 一处穿孔泄漏的维修 （更换一段管段）

3.3 更换较长管段备件存储

在海管受损长度较长、需更换两段管段的情况下，维修时需要两个机械连接器、两个旋转法兰、一个球法兰和一个RTJ法兰。图9为更换两段管段的修复方法。

图9 更换较长管段维修 （更换两段管段）

3.4 备件存储原则

由前面分析可知，对于每一种规格的海管只需要储备一套封堵卡具、两个机械连接器、一个球法兰、两个旋转法兰和一个RTJ法兰就可以满足三种维修条件。

对于相同管径、不同压力等级的管线，安装压力等级高的管线储备备件，压力等级低的管线可以使用相同尺寸的压力等级高的备件，使用的时候需要成套使用。对于法兰材质的选择，相同规格不同材质的管线储备法兰安装管材材质等级高的储备法兰，以满足强度要求以及焊接等要求。

对于存储的备件采用渤海海域共享的原则。为了满足抢修项目的顺利实施，抢修备件应该集中存储，海域共享，使用之后及时补充。

4 几个技术问题及探讨

问题一：海管局部试压。

海底管道完成抢修后往往急于恢复生产，恢复生产之前又需要对维修质量进行检验。通常采用管线试压来进行检验。对于长距离海底管线的试压时间往往很长，生产方难以接受。为了解决这个矛盾，可以推广使用局部试压垫圈，对维修位置进行局部试压，试压通过即可满足投产条件，可以大大节省工期。

问题二：管线壁厚不同。

由于海底管道不同材质、不同压力等级、不同腐蚀余量等原因，管线的壁厚选择也往往不相同。对于同种规格不同壁厚的管线选择法兰壁厚成为难题。建议法兰采办时要求厂家保留足够的原始壁厚，根据事故海管的壁厚临时进行加工，以保证备件的匹配。

问题三：管线规格数量多不能全覆盖。

海管抢修备件往往资金投入较大，但作为储备其利用程度又较低，这就决定了不能够每种规格的海管都储备备件。建议根据完整性管理海管风险评估的结果对高风险管线进行备件存储，以减少备件存储量，尽可能保证高风险海底管道的安全。

5 结束语

目前，中海石油 （中国）有限公司已经储备了部分的海底管道应急备件，渤海海域海底管道应急抢修备件的储备工作已经起步。随着备件存储工作的不断进行，抵御海底管道风险的能力也越来越强。