一种新型海底软管裸露防护技术

胡春阳*

（中海油（天津）管道工程技术有限公司）

0 引言

海底软管裸露或埋深较浅时，易遭受船锚冲击或拖网板拖曳等第三方破坏，从海底软管的结构及失效案例分析可知，海底软管遭受到第三方破坏后大多会出现断裂等情况，根本无法进行介质置换，不仅会带来巨大的环保风险，而且会导致海管停输，故需对裸露或埋深较浅的海底软管进行防护[1-3]。海底软管裸露防护主要有以下几种方法：回填法（如抛石、抛沙及直接吹泥法等）；管道压载保护法（水泥压块等）；重新挖沟埋设法促淤保护法（仿生水草及人工网垫等）[4-7]。本文以南海某海底软管裸露防护工程为例，提出并了一种新型的海底软管裸露防护技术和施工要点。

1 水下柔性防护毯介绍

水下柔性防护毯（FPB-Subsea）外保护层是一种非金属高分子复合材料，材质为高强涤纶，具有抗冲击性以及防弹性，外保护层内部装满沙子水泥，高分子材料浆袋吊筋的材料是超高分子量聚乙烯。FPBSubsea 单块整体长度为6 000 mm，整体宽度为4 380 mm，由10 个沙筒和3 根吊筋构成，吊筋与沙筒面面缝纫连接，每个沙筒直径为0.334 m，长度为6 m，每个沙筒的承重约为1.3 t，吊筋宽度为0.4 m，在端部时缩减到0.2 m，并且该端部形成环眼，便于起吊。FPB-Subsea 优点如下：（1）材料陆地预制，海上只需要施工，降低了海上施工时间和难度；（2）起效快，使用后即可见效；（3）防护效果好，针对海底软管所处环境的主要风险进行有效的设计，规避风险精确；（4）使用寿命较长，约为30 a；（5）相比水泥压块的硬化磨损，FPB-Subsea 柔性很好，不会因为长期的使用而出现硬化，不会磨损海底软管，能够适应地貌的改变，防止掏刷后失效；（6）FPB-Subsea 的面积很大，并具有柔性，能够随着周边地形的改变，适应新的地貌形状，能够有效地保护海底软管；（7）FPB-Subsea 全覆盖后，无论各类渔锚等都无法对海底软管造成勾曳，防撞效果好，不会对覆盖的海底软管造成损伤；（8）对海洋环境影响小。

2 治理方案对比

该条海底软管的部分管段海床深度从0.4～0.7 m均为硬质砂质黏土，浮泥量不足，吹泥工作量较大，吹泥结束后不能保证海底软管上部的浮泥不会被水流冲走，所以采用直接吹泥法不适宜。

水泥压块法治理海底软管裸露段并不是特别理想，对埋深不足段保护良好，但对裸露段会造成一定损伤。马克菲尔防护垫以及FPB-Subsea 具有独特的优点，可作为海底软管裸露段覆盖防护的最佳选择，但马克菲尔防护垫造价过高，每平米马克菲尔防护垫造价约为FPB-Subsea 的3 倍左右，因此特推荐采用FPB-Subsea 对海底软管裸露段进行覆盖防护，该方法技术可行，经济性较好。

对于埋深不足的管段（非裸露管段），其上方覆盖层厚度基本为0.3～0.5 m，同时，由于水泥压块不会对埋藏的海底软管造成损伤以及水泥压块的价格优势，特推荐埋深不足的管段（非裸露管段）采用水泥压块覆盖。

所以，针对该条海底软管裸露防护方式，推荐埋深不足管段采用水泥压块法覆盖，裸露管段采用FPB-Subsea 覆盖。

3 FPB-Subsea在海底软管裸露防护中的应用

3.1 现场施工过程

（1）管线位置定位

定位人员采用DGPS 差分定位系统作为导航定位系统。提前将坐标数据导入GNS-I 综合导航软件中，显示在计算机屏幕上用于接收和处理差分定位数据、罗经数据，导航系统将实时显示DP2 施工作业船的实际位置，为参与该工程的DP2 施工作业船提供定位支持，以保证DP2 施工作业船准确就位。施工时，通过导航定位系统及DP2 动力定位系统指导DP2 施工作业船移动至施工点附近，并根据风向流向调整船艏向。DP2 施工作业船到位后，下放USBL 水听器安装架，通过USBL 定位系统指导DP2 施工作业船位置进行进一步调整。

（2）FPB-Subsea 挂钩

吊起水下自动脱钩释放系统至FPB-Subsea 上方稳定后，由辅助人员对FPB-Subsea 进行挂钩作业。

（3）FPB-Subsea 下放

挂钩完成之后，待辅助人员撤离至人员通道或远离FPB-Subsea 吊装区域以外后吊机开始下放FPBSubsea。根据USBL 定位数据及二维水下扫描声呐图像前后调整船位，由项目负责人及定位工程师指挥辅助人员牵引绳索。牵引绳索的具体方法为：首先辅助人员通过水下自动脱钩释放系统上前手缆绳以及后手缆绳调整FPB-Subsea 方向，然后定位工程师监控FPB-Subsea 的状态及位置指挥吊机下放，辅助人员放松前后缆绳使FPB-Subsea 下落到海底软管正上方，直至FPB-Subsea 完全伸展。如果FPB-Subsea位置不理想，吊机吊起FPB-Subsea 距离海床50 cm，重新调整后下放至触底。

（4）水下自动脱钩释放系统解钩

通过动力装置打开挂钩，待插销完全张开后吊机起吊，此时应注意观察吊机拉力计有无质量显示，若有质量证明水下自动脱钩释放系统未完全解钩，水下自动脱钩释放系统起吊至船舶甲板后吊机将水下自动脱钩释放系统吊至下1 块FPB-Subsea 上方。

（5）打点标记

铺设完成后定位工程师对FPB-Subsea 的铺设位置进行打点标记，显示在定位图中。

（6）反复至铺设完成

重复以上步骤，直至FPB-Subsea 全部铺设完毕。

3.2 施工后扫测结果

本项目使用的地貌扫测设备为美国EdgeTech 公司生产的4200MP 侧扫声呐系统，声学阴影对侧扫声呐记录图谱解释有很大的帮助，人造物体经常伴有轮廓线非常明确、清晰的声学阴影[8]。现场铺设施工全部完成后使用侧扫声呐系统对铺设后的FPB-Subsea进行扫测，经扫测后FPB-Subsea 均已按指定位置铺设，符合要求，图1 所示为侧扫声呐扫测结果。

图1 侧扫声纳扫测结果

4 结语

在海底管道裸露防护作业中，抛石抛砂回填和水泥压块覆盖是常用的防护方式，但不适用于海底软管裸露防护，本项目为中海油首次运用FPB-Subsea 对海底软管裸露段进行防护治理，提供了解决海底软管裸露防护的方法。DP 船配合水下自动脱钩释放系统的运用，不仅可有效避免潜水作业安全风险，而且保证了施工质量与效率，同时该裸露防护技术不仅适用于海底软管，也适用于海底钢管及电缆，具有很好的推广价值。