非黏结性柔性海管安装和运行风险分析及控制措施

王东，代志双，高凌霄

非黏结性柔性海管安装和运行风险分析及控制措施

王东，代志双，高凌霄

（中海油（天津）管道工程技术有限公司，天津 300452）

分析了非黏结性柔性管在安装铺设和运行使用中存在的风险，对存在的风险因素提出了相应的控制措施，并根据非黏结性柔性管道的结构特点提出了保证安全平稳运行的建议和方法。

非黏结性柔性管；铺设；运行；风险

1 非黏结性柔性海管简介

目前海上油田开发使用的海底管道主要有X65海底管道、双金属复合管和柔性管。柔性管是一种多层结构缠绕而成，按照生产过程中层与层之间是否黏结，分为黏结性柔性管（Bonded Flexible Pipe）和非黏结性柔性管（Unbonded Flexible Pipe）两种。黏结性柔性管主要应用于近海海面的油气输送、FPSO与平台、平台与平台之间的柔性连接；非黏结性柔性管主要应用于海底油气水输送、深水油田开发。柔性管在抗弯曲变形和抵抗涡激振动引起的疲劳损伤方面具有明显的优势[1]。

非黏结性柔性管道安装铺设是由专门的安装铺设船舶完成，由于非黏结性柔性管道，单根长度可达到几百米，在铺设中无须经常性焊接接头，因此安装铺设速度约为1 km·d-1，可以大大降低工程船舶在海上施工的时间，从而降低油田工程建设及运营综合成本[2]。

2 非黏结性柔性海管应用风险分析

2.1 生产制造工艺和安装铺设介绍

非黏结性柔性管道典型的结构是由骨架层、内管层、抗压层、防滑层、抗拉层、外保护层、接头和配件组成。非黏结性柔性管道管体是由高分子聚合物和碳钢相互缠绕而成，管道接头是由专用接头配合法兰连接而成，在理想情况下，可以实现无接头的整管生产。管体生产首先是最内层，按照不同的流体可以是金属骨架层或者是高分子挤塑管；然后是缠绕的扁钢层，主要是承受管道受到的纵向拉应力；钢带层主要是承受内部流体压力和外部的压力；金属层之间有防止金属摩擦的防滑层；最外层包覆高分子挤塑材料，用来保护管体受到外力损害。非黏结性柔性管道的结构和层数均不固定，必须根据实际工况参数单独设计[3]。目前，国内外的生产制造商使用的标准均为美标API-17J，而API-17B作为推荐性标准使用。图1中为非黏结型柔性海管结构示意图。

1—外包覆层；2—外抗拉层；3—耐磨层；4—内抗拉层；5—储备耐压层；6—耐压层；7—内管；8—骨架。

非黏结性柔性海底管道与普通钢管安装铺设时，主要区别是铺管船上需要具有存储管道的大盘和铺设时的传动线，而且非黏结性柔性由于自身结构特点，无须大量的焊接工作[4]。图2是非黏结型柔性海管安装铺设流程图。

3 非黏结性柔性海管应用风险及防护措施

3.1 施工铺设期间的风险及防护措施

1）铺设过程中管道外包覆层发生损坏。措施：清理铺设路由尖锐物；施工期间避免其他结构物刮伤；施工前应对铺设路由预调查，清除障碍物；施工人员在各工作站严格监控。

图2 非黏结型柔性海管安装铺设流程图

2）柔性管在经过牵引机时，可能受压过度损伤。措施：绕线盘的最小缠绕半径应大于复合钢管的操作弯曲半径；控制张紧器的压力在复合钢管的允许范围。

3）弯曲度超过其允许最小弯曲半径，使管道弯折。措施：在弯折点处，应采用适合的圆弧滚轮托架；控制好船舶、收放线器及张紧器的收放速度，避免速度不统一而造成管道堆积受弯；绕线盘的最小缠绕半径应大于复合钢管的操作弯曲半径。

4）拉力超过允许拉力，导致柔性管结构受损防护措施。措施：控制好船舶、收放线器及张紧器的收放速度，避免速度不统一而造成管道受拉力过大。

5）铺设过程中，船舶走锚，刮伤柔性管。措施：铺设过程中，派专人经常检查锚缆受力情况，如发现异常及时上报，并采取应对措施[5]。

3.2 运行期间的风险及防护措施

1）受到压力波动、温度变化和振动引起的疲劳损坏。措施：生产期间尽可能保证复合钢管输送压力及温度稳定，立管附近柔性管放置水泥压块保护。

2）柔性管接头处腐蚀泄漏。措施： 柔性管接头应采用不锈钢材质，设计时根据工况考虑部分腐蚀余量。

3）其他机械损伤（如船舶、漂浮物、流水撞击和拖网渔具的冲击等）。措施；柔性管埋深要达到设计要求，靠近平台侧应用水泥压块压置；另外在运行期间应严格按照柔性管要求进行试验及操作，在铺设过程中准确记录铺设轨迹及关键位置坐标，以便于复合钢管的维护。

3.3 其他风险及防护措施

1）清管作业中的风险及防护措施

传统钢管的清管器分为机械清管器、软质清管器及清管球几类。而此类清管器不适合柔性管，因为柔性管内衬层是高分子或者是骨架层，此类清管器易将内衬层划伤。因此用于清管作业用的清管器是聚氨酯类的清管器可用于柔性管的清管作业。

2）气体渗透风险及防护措施

柔性管高分子材料，此材料具有气体渗透性，在输送气体的过程中会有气体渗出，气体会通过渗透作用进入扁钢层，最后导致外包覆层出现鼓包或者爆破，因此必须在接头处安装单向排气阀。

3）静电风险及防护措施

柔性管在输送气体介质时，可能会产生静电，在设计时要考虑整条管线电导通问题，因此在接头处增加一个导体，使得钢带层和接头导通，在管道出厂之前必须进行电连通试验。

4 结语

非黏结性海底管道作为一种新型的特种管材是开发深水油田的重要工具，目前还没有大范围推广应用。作为技术人员首先严格控制各个环节的安全质量，才能保证整个项目的安全平稳进行，为开发南海深水油田做好技术储备。

［1］王东，尉晓妮. 海底非黏结性柔性管道技术的研究［J］. 当代化工，2016 (3): 602-603.

［2］程旺军，杨勇鸣，李强. 柔性复合塑料高压输送管制造过程的质量监理要点［J］. 设备监理，2016 (3)：50-53.

［3］潜凌，李培江，张文燕. 海洋复合柔性管发展及应用现状［J］. 石油矿场机械，2012，41(2)：90.

［4］闫嗣伶，杨中娜，李文晓，等. 海底柔性管道技术研究［J］. 管道技术与设备，2012 (3)：9-11.

［5］张晓灵，梁国庆，赵敬考，等．JZ9-3油田海底柔性管道铺设方法研究[J]. 中国科技纵横，2012（9）：111-113.

Risk Analysis and Control Measures for Installation and Operation of Unbonded Flexible Subsea Pipeline

,,

（CNOOC（Tianjin）Pipeline Engineering Technology Co., Ltd., Tianjin 300452, China）

The risks in the installation, laying and operation of unbonded flexible subsea pipeline were mainly analyzed, and corresponding control measures for the existing risk factors were put forward, and suggestions and methods to ensure safe and stable operation of unbonded flexible subsea pipeline were given according to its structural characteristics.

Unbonded flexible pipe ; Laying; Operation ; Risk

2020-06-07

王东（1984-），男，高级工程师，研究生，研究方向：石油管道技术。

TE973.92

A

1004-0935（2020）07-0863-03