近岸段天然气海底管线维修方法综述

王火平 梁光辉 杜应军 成二辉

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司）(海洋石油工程股份有限公司）

化工管道

近岸段天然气海底管线维修方法综述

王火平*梁光辉 杜应军 成二辉

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司）(海洋石油工程股份有限公司）

某近岸段天然气海底管线出现泄漏，一方面导致了管线停产，给企业造成了巨大损失，另一方面也造成了一定的海洋污染，产生了不良的社会影响。为了规避或减少近岸段海底管道泄漏带来的企业损失和社会影响，选择快速、有效的修复方法对管线进行修复显得尤为重要。介绍了几种常见的近岸段海底管线维修方法，供相近工况下海底管道泄漏需要修复时参考。

天然气管道 近岸段 海底管线 泄漏 修复 局部腐蚀

0 概述

番禺30-1海底天然气管线近岸段长26.0 km。该区域水深变化极不规则，在-0.5～18.5 m（海图水深）之间不均匀变化。2011年12月19日，该管线在近岸段浅滩位置发生泄漏并引起燃烧，导致管线停产（见图1）。近岸段天然气海底管线出现泄漏，一方面导致了管线停产，给企业造成了巨大损失，另一方面也造成了一定的海洋污染，产生了不良的社会影响。为了规避或减少近岸段海底管道泄漏带来的企业损失和社会影响，选择快速、有效的修复方法对管线进行修复显得尤为重要。

图1 管线泄漏事故现场

本次管线泄漏的修复方法分为临时修复和永久修复两个阶段。临时修复采用机械管卡修复法（见图2）；永久修复是先采用围堰的方式形成干式环境，然后在机械管卡位置焊接隔离套筒进行修复（见图3）。

图2 机械管卡临时修复

图3 隔离套筒永久修复

本文根据番禺30-1近岸段海管泄漏事故的特点及维修的难点，介绍了几种常见的近岸段海底管线事故类型和有效的维修方法，供相近工况下海底管道发生泄漏事故需要修复时参考。

修复方法主要分为三大类（见图4）：（1）平管起吊修复；（2）干式修复，包括常压干式舱环境下干式修复和围堰环境下干式修复；（3）湿式修复，包括卡具修复、带压开孔封堵修复和机械连接器修复等。

图4 近岸段海管维修方法

1 番禺30-1海管近岸段事故类型及维修对策

番禺30-1海管近岸段泄漏大体上可以分为三种损伤形式[1]。

（1）管道小泄漏

管道小泄漏即泄漏点尺寸比较小。这种泄漏一般是由局部腐蚀或焊接缺陷等原因产生的小破损引起的，例如产生的小孔、小坑或小裂纹等。

管道小泄漏又分泄漏点有无凹陷两种情况。若泄漏点处无凹陷或凹陷较小，采用管卡修复后可以进行正常生产和通球作业。若泄漏点处有较大凹陷，采用管卡修复后管线的正常生产和通球都将受到影响，因此需要在修复前将凹陷部分切除。对于凹陷面不能切除的情况，管卡修复后可选择适当施工时机进行永久修复。

（2）管道局部破损

管道局部破损一般是由于大面积腐蚀或者外力作用造成的，其泄漏点轴向尺寸或者环向尺寸较大，泄漏点附近海管圆度发生较大变化，不能满足小尺寸管卡安装的要求。

对于轴向尺寸较大的泄漏点，在详细测量海管泄漏点尺寸和管道圆度后，可根据测量尺寸特制机械管卡进行修复，也可考虑切除破损点，更换短节修复。

管道局部破损也分漏点有无凹陷两种情况，对于有凹陷的情况，处理方法与管道小泄漏相同。

（3）管道大范围的破损

管道大范围的破损一般是由于外力作用（如锚刮伤、挖泥船损伤等）或者恶劣自然环境（如海床变迁、地震、海啸等）所致。这种情况一般不能通过管卡修复，只可考虑更换短节修复。

2 近岸段海底管线维修方法

2.1 平管起吊修复

平管起吊修复方法适用于水深较浅的海域及管道发生极大范围破损的情况。管道发生大范围破损时，通常需要停产进行更换管段修复。平管起吊修复方法属于永久修复，修复完成后需对法兰进行保护，后期无需进行日常监测或维护。

具体修复施工步骤为：在停产情况下切除破损管线；使用平管起吊船舶将两个切割点分别起吊至施工船舶甲板；对切割点部位进行打磨并焊接法兰，将海管下放至海床上；测量并预制需要跟换的短节；水下安装短节，完成修复[3]。

平管起吊修复的过程如图5所示。

图5 平管起吊修复过程

2.2 湿式修复[3]

（1）封堵管卡修复

对于浅滩区域和极浅水区域的管道维修，主要有以下几个难点：

①由于水深很浅，船舶难以进入作业地点。

②不便大型挖沟机就位，吹泥挖沟暴露管线缓慢困难。

③混浊水域水下能见度低，潜水作业困难。

根据上述难点，在选择施工设备时，应注意以下几点：

①作业船舶选择：浅水作业驳船（吃水小于1.5 m，船上布置履带吊），浅水拖轮，抛锚艇。

②挖沟机选择：长臂挖掘机，射流喷冲式挖沟机，吸泥泵。

具体修复施工步骤为：船舶就位后，首先使用挖沟机在漏点位置开挖作业坑；然后清理漏点位置表面涂层，并测量漏点位置海管的圆度误差，检查圆度误差是否满足管卡的安装要求（管道的圆度误差不得超过管道外径的1%）；最后在漏点位置安装封堵管卡，穿上管卡螺栓，对管卡螺栓对称均匀加力，直至达到安装要求为止。封堵管卡及其安装如图6和图7所示。

图6 封堵管卡下水

图7 封堵管卡安装

（2）水下机械连接器修复

简单而言，机械连接器修复法就是将破损管段切割掉，用短节替换，而替换的短节用连接器与原管道连接。机械连接器修复法就是采用夹套式机械连接器进行修复[2]。

具体修复施工步骤为：先将破损管段切除；如果是混凝土配重管道，使用液压风镐或其它清除设备去除混凝土；如果是双层管道，利用环向切割机切割，剥离管端外管，同时将海管两端清理打磨干净，使之达到安装水下机械连接器的要求。上述工作完成后，在两端安装机械连接器。最后测量、预制并安装短节，回填作业坑，结束修复作业。

水下机械连接器修复如图8所示。

图8 水下机械连接器修复

（3）带压开孔封堵修复[2]

带压开孔修复方法应用于管道发生变形损伤的修复。这时候虽然并没有发生海管泄漏，但海管变形会降低海管使用寿命，且较大变形使得正常清管作业无法进行。根据海管清管及安全的考虑，需要对变形的海管实施维修作业。为避免中断管道的正常运行，可以采用不停输开孔封堵、更换变形段海管的方法实现维修作业。

带压开孔封堵修复过程如图9～图12所示。

具体修复方法为：如果是混凝土配重管，使用液压风镐或其它清除设备去除混凝土；如果是双层管，使用环向爬管机和轴向切割机进行外管剥离，清除保温层和防腐层，并进行打磨，直至表面平滑。然后，在已清理的海管表面进行海管直度和圆度测量，并在开孔部位按照时钟位置，利用UT进行海管壁厚检测。在检测结果满足要求的条件下，在海管的两端安装水下机械三通和开孔机，在不停产的情况下开孔。开孔完成后拆除两端开孔机，安装封堵机和旁通管线。对两封堵机之间的损坏管段进行泄压、切割和更换（更换方法可采用机械连接器修复法）。最后拆除封堵机，完成修复作业。

图9 两端带压开孔

图10 两端带压封堵并连接旁通

图11 破损管段切割

图12 破损管段更换

2.3 干式修复

（1）常压干式舱环境干式修复

在数次海管修复工程中，常压干式舱起到了重要的作用，比较有代表性的例子有2001年渤西天然气管道不停产开孔封堵修复工程和2007年东方1-1登陆管线维抢修工程。常压干式舱适用于15 m以浅的水域。在以下情况下可考虑使用常压干式舱：(a)不满足起管焊接修复的条件，而且缺少湿式修复的机械连接器备件；(b)不停产带压开孔封堵修复采用焊接三通，非采用机械三通的情况。

具体修复方法为：潜水员水下调查管道损伤情况，确定管道切割位置；使用挖沟设备对海管切割位置开挖作业面，满足干式舱就位要求；清除管道表面涂层，满足切割要求和干式舱密封要求。干式舱就位，打固定桩并安放沉板压沙袋，增加其稳定性。测量并制作两侧密封门，水下安装密封。利用排水泵将干式舱内水排净，形成干式环境。对管道表面进行清理后开始冷切割及端部开坡口作业，进行法兰焊接。最后，干式舱拆除，短节安装，完成修复作业。有关干式舱结构、干式舱就位和短节安装如图13～图15所示。

图13 干式舱结构

图14 干式舱就位

（2）围堰环境干式修复

围堰的目的是形成干式环境。围堰方法有构筑人工岛（见图16）、插打钢板桩等多种形式。通过构筑临时人工岛和插打钢板桩围堰的形式可解决施工船舶无法进入海管维修地点的困难。形成干式环境后，可采用干式维修方法对海管进行永久修复。

图15 短节安装

图16 人工岛形成干式环境全貌

具体修复方法：在海管修复位置抛砂构建人工岛；人工岛形成后依次施打人工岛外围的防护钢板桩、施打防浪钢板桩、下放防护钢筋笼组、施打作业基坑钢板桩；工作基坑钢板桩施打完成后，用挖掘机进行基坑开挖，开挖接近海管时，用抽砂设备及人工辅助进行开挖，避免损伤海管；根据修管要求对基坑进行抽水、设安全护栏、基坑加深、基底架空铺板、增设安全通道和应急注水设备、安装起重设备和发电照明设备等工作，以形成一个安全可靠的干式施工环境；在干式环境下对破损管线进行修复；最后，人工岛拆除，原貌恢复，完成修复作业。

3 结束语

番禺30-1海管近岸段施工环境复杂，且水深较浅，因此需要合适的船舶资源，以满足泄漏海管维修的要求。为防患于未然，管线正常运行期间，应积极开展适应性施工船舶信息的收集和调研工作，做好各种损坏情况的维修预案。此外，对于一些采办周期较长的维修材料，如机械连接器、球法兰等，应做好备件储备工作，以确保管道泄漏时的应急维修需要。

[1]刘春厚，潘东民，吴谊山.海底管道维修方法综述[J].中国海上油气，2004，16(1)：59-62.

[2]侯涛，安国亭．海底管道损伤处的修复方法[J]．海洋工程，2003，21（4）：40-43．

[3]杨泳，弓志辉，刘振宇．浅谈常见的海底管道维修方法[J]．中国科技投资，2013(11)：115-150.

Review of Maintenance Methods of Offshore Natural Gas Pipeline

Wang HuopingLiang GuanghuiDu YingjunCheng Erhui

Recently,an offshore natural gas pipeline leakage has happened which no only leads to the production halts and the loss of the company,but also the marine pollution and the negative social effects.Thus,to avoid the negative effects from the above-mentioned incidents,the selection of a fast and effective repairing method of the pipeline is of great importance.A few common repairing methods of the offshore subsea pipeline are introduced for the reference of the similar cases.

Natural gas pipeline;Offshore;Subsea pipeline;Leakage;Repair;Local corrosion

TQ 050.7

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2016.08.016

2015-10-17)

*王火平，男，1980年生，工程师。深圳市，518067。