柔性软管保护性回收技术及应用
2015-11-17陈勇
陈勇
（中海油能源发展股份有限公司，天津300457）
船舶营运
柔性软管保护性回收技术及应用
陈勇
（中海油能源发展股份有限公司，天津300457）
柔性软管作为一种新型的管道形式，在海洋石油开发特别是深海石油开发中的应用越来越广泛。由于其具有可回收性和重复利用性，因此能节约油田投资且环保性好。阐述了柔性软管保护性回收的工艺原理，分析了柔性软管保护性回收的技术难点与解决措施，并结合工程案例介绍了海上施工的情况，相关技术能为今后类似项目和深水工程提供借鉴。
柔性软管；保护性回收；海上施工
0 前言
柔性软管是一种新型的管道形式，对于海洋油田的开发非常重要，因为它使水下工程系统（如海底基盘、水下井口、水下管汇等）与水面工程系统（如平台、FPSO等）连成一个整体生产系统。随着油田的不断开发，一些油田因达到或超过生产年限，需要对FPSO及其水下设施进行弃置拆除。另一些油田因为改扩建而需要对原有的FPSO及水下设施进行拆除移位。由于柔性软管的可回收性和可重复利用性，其拆除可采用保护性的方式进行，以便维护保养后能够重复利用。
1 柔性软管保护性回收技术难点及解决措施
柔性软管回收与利用可以通过饱和潜水和常压空气潜水系统（ADS）进行人工作业，也可通过无人遥控潜水器（ROV）进行作业，由于饱和潜水和常压空气潜水系统（ADS）成本较高且受饱和潜水作业深度的限制，柔性软管回收大多通过ROV进行作业。ROV使用专用工具拆除柔性软管与单点浮筒及水下井口（或其他水下工程设施）的连接。作业实施前，通过柔性软管的铺设强度分析，制定与铺设方案逆向进行的回收方案。柔性软管保护性回收的主要技术难点和解决措施如下。
1.1柔性软管弯曲半径的控制
柔性软管保护性回收最基本与最关键的技术要求是在回收的每一个作业环节保证软管的弯曲程度不能超过其最小弯曲半径，一旦超过最小弯曲半径，软管外层或内层组织将会受到损伤［1］。
对软管回收的每一个作业环节进行细致分析，可以总结出需要控制软管弯曲半径的三个重要环节。
1）软管打捞回收过程中软管着泥点处的弯曲半径的控制：通过对回收时软管的受力及弯曲半径的分析，设计出合理的船舶移船路线及船舶与着泥点的间距实现对弯曲半径的控制，并且在回收过程中通过ROV实时观测着泥点。滚筒回收速度控制在1～1.5 m/min，使用ROV监控软管水下斜率，计算出移船后退的速度。
2）软管通过船尾时弯曲半径的控制：对施工船船尾的尾弧板进行改造，加装一套下水桥装置用于软管安全地通过船尾，下水桥弧板的最小半径需大于软管的最小弯曲半径（见图1）。
图1 一种典型的下水桥结构形式
3）软管在施工船液压滚筒上弯曲半径的控制：使用的回收滚筒，其半径应大于软管的最小存储半径2 m左右（见图2），这样才能将软管安全存储至液压滚筒上。
1.2柔性软管末端接头的解脱、打捞与回收
柔性软管与井口基盘一般通过液压接头的形式进行连接［2］（见图3），常规的解脱方法是使用ROV介入工具热插头（Hot Stab）进行解锁（见图4），将软管连同液压接头一起从井口基盘上解脱下来。但是由于水下腐蚀及海生物等原因，液压解锁可能会失效，因此需要考虑一种非常规的解脱方案。
图2 中轴式滚筒驱动装置
图3 软管与井口的连接形式［2］
图4 热插头（Hot Stab）与钻石线切割锯
经过对软管末端连接部分的分析，可采用钻石线切割锯（见图4）在软管末端与鹅颈管连接的法兰处进行切割，切割位置为鹅颈管一侧的管段，这样既能解脱软管又不会破坏软管末端的法兰，保证了软管的完整性和后续的可利用性［3］。
通过研制并引进一批ROV专用的作业工具，包括软管打捞卡具（见图5）、吹泥泵、液压砂轮机、钻石线切割锯等工具，可以解决ROV在水下进行柔性软管的打捞、切割等作业问题。
图5 研制的柔性生产软管打捞卡具
2 工程应用
陆丰22-1油田于2009年6月15日停产进行弃置，是我国第一例正式弃置的海上深水油田。“睦宁号”浮式生产储油卸油装置（FPSO）的单点系泊浮筒回收完成后，两根柔性生产软管及两根脐带缆临时弃置于海底，柔性软管技术参数见表1。2009年9月惠州油田群“发现号”FPSO单点系泊系统遭“巨爵”号台风损坏，计划以保护性回收的方式打捞回收一根陆丰22-1油田临时弃置的柔性生产软管用于惠州油田临时复产。
表1 陆丰22-1柔性软管技术参数
陆丰22-1油田柔性软管的结构布置如图6所示，软管的保护性回收主要有以下九个关键步骤。
图6 陆丰22-1柔性软管结构布置图
2.1施工准备、预调查
施工前用ROV调查软管在水下的位置以及状态，检查是否存在海底障碍物，识别水下作业存在的风险及妨碍水下作业的各种不利因素。
2.2软管末端保温浮块拆除回收
先拆除并回收柔性软管与井口连接法兰外包裹的保温浮块（见图7），浮块拆除后，立管末端与鹅颈管连接处的法兰就暴露出来，即可进行鹅颈管管段的切割。
图7 保温浮块回收示意图
2.3软管打捞卡具安装
为了进行软管的打捞，特别设计了一套打捞卡具，打捞卡具由施工船吊机下放至软管末端法兰处，由ROV进行安装，安装完成后ROV解钩，回收吊机，将打捞卡具临时弃置海底（见图8）。
图8 打捞卡具安装示意图
2.4软管末端鹅颈管管段切割
由ROV携带钻石线切割锯下水，定位于鹅颈管处后将切割锯卡住鹅颈管管段，启动钻石线切割锯对鹅颈管管段进行切割。
2.5软管打捞
施工船下放船尾A吊的勾头至软管末端临时弃置的打捞卡具处，ROV完成挂钩后，施工船缓慢回收A吊将软管打捞至船尾后甲板（见图9），对施工船船尾的尾弧板进行改造，加装一套下水桥装置用于软管安全地通过船尾，下水桥弧板的最小半径需大于软管的最小弯曲半径，提升过程中使用ROV监控水下软管的状态。
图9 柔性软管打捞上船
2.6软管回收
将软管临时固定在甲板，拆除打捞卡具、安装拖拉头（见图10），连接液压滚筒钢丝绳和拖拉头，缓慢回收液压滚筒（见图11），拆除临时固定，将软管盘到滚筒上存放，滚筒的半径需大于软管的最小存储半径。
2.7拆除软管浮子
当软管上的浮子随软管回收到施工船甲板后，由甲板施工人员拆除（见图12）。
图10 拆除软管打捞卡具
图11 软管开始回收至液压滚筒
图12 拆除软管上的浮子
2.8移船进行软管的回收
施工船沿柔性软管的路由倒船回收软管，直到全部软管回收至液压滚筒，回收过程中ROV水下监视软管状态，见图13。
2.9返航回陆地并进行气密测试
软管回收完成后，施工船从作业现场返回码头，并进行软管的氮气气密性测试（见图14），以验证软管的完整性。
图13 回收完成的软管
3 结语
柔性软管是较为昂贵的海上油田专用管线，实现柔性软管的保护性回收可以有效节约油田初期的投入成本。对于柔性软管回收的关键技术包括了对软管回收作业中的保护工作，以及水下搭载、切割和打捞回收作业。由ROV搭载相关的专用工具完成柔性软管回收作业，可实现无潜（空气潜水或饱和潜水）情况的水下作业，降低了水下作业对人身的伤害风险，扩展了作业水深范围，对今后海洋石油天然气行业柔性软管回收具有指导意义。
图14 进行软管的氮气气密测试
［1］API RP 17B，Recommended Practice for Flexible Pipe.
［2］API Spec 17K，Bonded flexible pipe.
［3］朱绍华，刘义勇，等.深水软管打捞技术研究与应用.中国海上油气，2008，20（1）：54-59.
The Application of Flexible Riser Protective Recovery Technology
Chen Yong
（CNOOCE Energy Technology&Services Co.，Ltd.Tianjin 300457，China）
Flexible riser was considered as a new type of pipeline，and was widely applied in offshore oil industry，especially in deepwater oilfield development.It has the property of recyclability and reusability，which is environmentalfriendly and could save the investment of oilfield development.The technical principle of the flexible riser protective recovery was introduced，the technical difficulties and resolutions were analyzed，and the offshore construction was presented.We wish the study and application of flexible riser protective recovery technology could offer experience for the similar project in future and the deepwater engineering.
flexible riser；protective recovery；offshore construction
X741
A
1001-4624（2015）01-0018-05
2015-04-01；
2015-06-08
陈勇（1974—），男，工程师，从事海洋石油大型装备管理研发工作。
