DSV 搭载空气潜水系统在立管安装中的应用

王海龙，吴业旺，刘 松，黄汝坤

（深圳海油工程水下技术有限公司，广东深圳 518067）

0 引言

平台立管是连接水上和水下油气管道和设施的重要组成部分，立管安装是海洋工程管道安装的关键环节。近年来随着海洋工程逐渐走向深水，在60 m 以上的水域饱和潜水系统作业的应用越来越广，但在60 m 以下水深的浅水海域空气潜水依然为不可替代的水下作业方式。在30 m 水深的海域，立管长度一般为50 m 左右，为便于海上安装，减少水下作业的工作量和确保立管安装质量，通常将立管整根预制和安装（在深水区域通常会将立管分段预制分段安装）。

本文以30 m 水深采用空气潜水安装整根立管为例，介绍DSV（潜水支持船）完成立管的吊装、调整状态、水下传递、平台施工人员配合空气潜水员完成管卡和立管的安装的工艺方法，工作内容主要有平台准备和立管测量、海生物清理和管卡安装、立管安装和管卡预紧、工具回收和后调查等。该安装方法有所需工期短、机动性高、节省施工效率和项目成本等特点。

本文略过立管和管卡的预制工作，着重从海上安装阶段开始，介绍利用DSV 搭载空气潜水系统完成整根立管安装的过程。

1 设备动员

DSV 在靠泊码头动员空气潜水设备上船，完成空气潜水设备的布置和系统设备的连接测试（图1）。

图1 常规空气潜水设备布置

2 平台准备和立管测量

（1）平台提前进行布场，动员施工设备、水上管卡、施工人员上平台。

（2）平台施工人员根据设计方案，在平台上的设计位置布置绞车、搭建脚手架、焊接辅助吊耳等。

（3）平台上施工人员安装水面以上的立管管卡。

（4）DVS 搭载空气潜水设备到达平台外作业位置，潜水员在水下确定立管管卡的位置并划线标记，平台甲板人员配合潜水员通过拉钢丝绳的方法测量立管高度。

（5）如果因海床不平整或立管正下方有障碍物等，则需要进行清理，以确保测量出的立管安装高度与立管的长度相匹配。

3 海生物清理和管卡安装

（1）潜水员对立管管卡位置的导管架横拉筋（或斜拉筋）进行目视检查，观察导管架是否有损伤痕迹。

（2）潜水员沿着导管架横拉筋（或斜拉筋）画线，标记管卡中心位置和管卡合页两侧位置。

（3）潜水员利用液压打磨机或高压水枪清理管卡安装位置的海生物，确保清理后满足管卡安装要求。

（4）平台甲板作业人员根据悬挂管卡的定位，安装焊接悬挂管卡。

（5）潜水员和平台甲板作业人员根据施工程序和图纸，依次确定其他立管管卡的位置并画线。

（6）平台甲板人员预先在立管安装位置的正上方焊接吊点，吊点连接卸扣、吊带（或钢丝绳）、手拉葫芦、提拉绞车等索具，作为管卡的转移和下放工具。

（7）平台使用绞车起吊管卡，利用手拉葫芦倒运下放管卡，甲板工在海甲板使用手拉葫芦继续倒运管卡和辅助调整管卡的姿态，协助管卡就位。

（8）潜水员入水，抵达管卡安装位置，指挥平台通过手拉葫芦、绞车等调整钢丝绳长度，调整管卡位置，并在管卡和导管架之间安装拖拉索具。

（9）潜水员利用手扳葫、吊带等，将管卡拖拉至导管架上并用紧固带将其固定。

（10）潜水员利用手拉葫芦合上立管卡子抱导管架横拉筋（或斜拉筋）的合页。

（11）潜水员调整沿着导管架横拉筋（或斜拉筋）将管卡调整至设计安装位置。

（12）潜水员利用坡度仪测量管卡与垂直面之间的角度，并调整管卡使角度达到设计角度。

（13）潜水员在立管抱导管架的合页上安装螺栓，并利用梅花扳手轻微预紧，至管卡不活动即可。

（14）潜水员使用钢丝绳进行管卡同轴度测量。当所有管卡均处于同一直线时，潜水员用液压扭矩扳手预紧管卡抱导管架的合页螺栓。

4 立管安装及管卡预紧

（1）空气潜水支持船移出平台作业范围，甲板作业人员按照立管吊装图配置和检查立管吊装索具及尾绳。

（2）空气潜水支持船甲板人员在立管周边结构物上绑扎垫木等作为防撞防护。

（3）空气潜水支持船甲板人员解除立管固定用的绑扎带。

（4）空气潜水支持船船吊机起吊立管，甲板人员牵引尾绳控制立管方向。

（5）吊机起吊立管并吊高至水面以上，甲板作业人员通过尾绳控制立管，移船并调整船位保持距离导管架位置在安全范围以外（图2）。

图2 立管吊装及传递

（6）主作业船舶吊机继续下放吊机钢丝绳，主作业船舶甲板人员通过尾绳调整立管朝向，ROV（水下机器人）水下观察立管的姿态，确定立管的朝向与船舷保持垂直。

（7）平台下放绞车钢丝绳，ROV 入水完成找到绞车钢丝绳，并携带绞车钢丝绳找到立管抽拉法兰索具位置，ROV 完成平台绞车钢丝绳和立管抽拉法兰环形吊带索具的连接。

（8）主作业船舶吊机与平台绞车配合抽拉立管，船舶保持船位不变。

（9）船舶吊机回收绞车钢丝绳约，平台绞车钢丝绳长度保持不变。

（10）船舶吊机将立管提升至水下约5 m 位置时，平台绞车回收绞车钢丝绳约至绞车钢丝绳开始受力。

（11）甲板作业人员回收控制立管的尾绳。

（12）主作业船舶吊机与平台绞车配合，将立管扶正。

（13）平台绞车缓慢回收绞车钢丝绳约，船舶吊机配合下放钢丝绳，缓慢将立管重量转移至平台提拉绞车。绞车回收过程中，平台绞车操作人员随时报告绞车张力，以防绞车过载。

（14）船舶吊机继续配合缓慢下放钢丝绳约，平台绞车继续缓慢回收绞车钢丝绳约平台甲板工利用倒链连接立管，使索具轻微受力，防止立管受海流影响发生水平面内的移动。

（15）作业船舶的空气潜水员入水，自上而下观察每个管卡与立管之间的位置状态，并观察立管悬挂法兰与导管架上悬挂卡之间的位置状态。

（16）潜水员解钩吊机钢丝绳与立管吊装索具的连接。

（17）潜水员下水，连接手拉葫芦调整立管，使立管由下至上逐渐嵌入管卡转移至管卡内。

（18）通过绞车上下调整立管高度，将立管悬挂法兰调整至悬挂卡内，关闭悬挂卡。

（19）根据悬挂管卡螺栓的设计扭矩值，甲板作业人员闭合合页并紧固螺母。

（20）空气潜水员入水逐个观察管卡与立管之间的状态，如果立管无法正确进入管卡中，潜水员在导管架和立管间建立一套索具，协助立管就位，立管完全嵌入管卡之中后，空气潜水员指挥平台绞车下放立管，使立管悬挂在悬挂法兰上。

（21）空气潜水员自上而下依次观察立管是否完全嵌入管卡之中。

（22）潜水员入水测量立管鹅头的角度，如果鹅头角度不满足设计要求，则需要下放配重块和手拉葫芦等索具完成鹅头角度的调整，以达到鹅头设计的角度。

（23）空气潜水员自下而上逐步合上管卡合页并安装螺栓。

（24）空气潜水员合上悬挂管卡抱立管的合页，并安装螺栓。

（25）甲板工合上悬挂管卡以下的管卡合页，并安装管卡抱立管的合页螺栓。

（26）空气潜水员合上最下方的管卡合页，安装螺栓但不预紧。

（27）空气潜水员（或甲板工）使用液压扭矩扳手依次完全预紧全部管卡合页螺母。

（28）空气潜水员（或甲板工）在合页螺栓两端各安装一个防松螺母，并用扭矩扳手预紧。

（29）空气潜水员或平台甲板工拆除其他安装辅助索具，并回收。

（30）潜水员利用直尺测量法兰最低点距海床高度。

（31）潜水员回收测量工具。

（32）潜水员拆除并回收配重块以及立管上的安装索具，同时回收配重块，完成立管安装。

5 结束语

在海上立管安装过程中，常规的作业方式是运输船将立管运至安装现场，同时动员浮吊船至现场，利用浮吊船起吊立管，预先在平台布置好的绞车进行立管悬挂和调整姿态，空气潜水员下水完成立管的安装固定工作，但浮吊船舶所需费用较高且需要进行拖航，动员不便。本文介绍直接利用带有吊机的DSV进行立管运输和安装的方法，与常规方法相比，该方法节省了运输驳船和浮吊船的需求和项目成本，充分利用船舶吊机，尤其适用于吊机能力不足的小平台。同时，由于DSV的船舶性能通常较好，对海况的要求也更低。

立管安装为海上设施安装中必不可少的工作，如何简单、快速地完成立管安装通常会直接影响后续施工。在目前海洋工程逐步向深水发展的阶段，浅水海域的立管安装同样不能被忽略，空气潜水作为目前较为成熟的水下安装作业方法常被应用于潜水海域的各种施工，且随着多年的发展，目前国内的空气潜水资源也越来越多、经验也越来越丰富。采用DSV 搭载空气潜水系统完成立管整装作业，也是目前风险较低浅水作业的最佳选择。