海上平台潮差带原油立管维修研究与实践

海上平台潮差带原油立管维修研究与实践

鞠昌

中海石油（中国）有限公司湛江分公司文昌13-1/2油田作业公司广东省湛江市524057

摘要：海上采油平台的原油外输海管立管段在海面水线附近受损变形，影响油田正常安全生产，鉴于海上施工环境的特殊性，尤其是潮差带的影响，修复作业难度极大，通过创新设计干式工作舱，利用坞修停产时间窗口，成功对潮差带立管撞击损坏部位进行了修复，消除安全隐患，取得良好效益。

关键词：立管；潮差带；隔水舱；底部密封；防坠落

1前言

平台海管损坏部分位于下水的立管段，位于平台B2桩腿外侧。经观察分析，立管被撞击后，撞击部位严重变形，目测被撞击部位标高约为EL（+）1750，立管截面最小直径缩短为原直径的65％，且撞击痕迹线与水平约成45°角，凹陷部位大、长。同时水上立管整体变形偏移靠近导管架B2桩腿，被撞击位置距导管架B2桩腿水平距离约240mm，偏移量约309mm，立管偏移量向两端支撑方向逐渐减小。

2立管修复作业分析

2.1维修成本的分析

由于立管损坏段位于海水潮差带，海水影响立管修复作业中的切割、焊接及新立管定位固定等作业，立管修复作业的施工环境无法得到保证。如果采用饱和潜水方式进行修复，虽然可以避免海水潮差带的影响，但是饱和潜水修复立管作业费用高、工期长。

立管修复为避免海水潮差带的影响，必须设计使用隔水舱，将立管与海水隔离，隔水舱总重7.5吨，高度6.3米，因立管维修位置位于平台靠船甲板一层，重量和位置都在平台吊车工作范围之外，如何将隔水舱吊装到位，还要考虑如此重量和体积的隔水舱在入水及水中阶段，潮汐对隔水舱的冲击，所以在使用隔水舱的过程中，有很多难题需要解决。如果租用船吊，虽然隔水舱吊装及安装变得简单，但是租用费用高。

2.2作业时间窗口的选择

平台所在海域为台风多发海域，常年浪高风疾，立管修复作业中隔水舱安装还需考虑潮汐影响，平台所在海域海水高潮位约2.20米，低潮位约0.06米，平均高潮约1.43米，平均低潮约0.64米，最大潮差约2.26米，平均潮差约0.79米。

考虑到台风影响，立管修复作业全年最佳时间窗口在4-7月份，考虑到潮汐影响，每天最佳作业时间窗口1-2小时，所以在立管修复作业过程中，如何克服作业中的困难，尽快完成修复作业，减少油气产量的损失，油田得综合考虑各类因素影响，作业难度极大。

2.3立管修复施工难度分析

2.3.1隔水舱的吊装

隔水舱总重7.5吨，高度6.3米，因立管维修位置位于平台靠船甲板一层，吊车位于平台上甲板一层，重量和位置都在平台吊车工作范围之外，如何利用平台的吊车将隔水舱吊装到位，需要充分利用现场资源，制定合理的隔水舱吊装方案。

2.3.2隔水舱的下水定位

如何将隔水舱在水下固定不动，将立管与海水隔离开，而且还要抵挡海水涌浪的冲击，在隔水舱的结构设计、水下固定方式、防涌浪冲击方案等方面需要考虑一系列因素和采取一些措施。如提前对平台桩腿、立管位置进行水下测量计算；对影响影响隔水舱安装的平台导管架B桩腿的灌浆管和立管管卡进行水下切割；隔水舱入水后在海水涌浪冲击下和桩腿固定等方面。

2.3.3隔水舱的底部密封

隔水舱在水下固定后，立管修复切割、焊接作业以及立管的外管和内管之间环空都需要隔水舱将海水与立管完全隔离开。在海水涌浪冲击下如何设计隔水舱的底部密封，为立管修复创建一个安全的施工环境，需要自主创新设计一套隔水舱的底部密封方式。

2.3.4立管的防坠落

虽然水下还有多个管卡固定立管，但是立管切割断以后，水下立管一旦往下坠落，不但会导致这次修复作业失败，而且造成一个难度更大后续作业。如何采取一些防坠落措施，保证立管切割断后不下坠，需要油田根据现场实际情况采取一些措施。

3立管修复的总体方案

根据以上一些分析，结合现场实际情况，立管修复作业的初步方案为：在底层甲板搭设临时结构平台；隔水舱设计为三段，自主设计底部密封；立管防坠落固定，立管切割；隔水舱吊装组装，下水固定；立管修复焊接及防腐；最后隔水舱及结构平台拆除。

3.1临时辅助结构平台搭设

根据隔水舱及其他材料预定转移路径，在导管架操作层上部、楼梯口附近向栏杆外搭设临时结构漂台，作为隔水舱及其他材料由平台上甲板立管桩腿转移的中转站。在立管桩腿附近搭设临时结构平台，方便隔水舱的吊装和操作。

3.2隔水舱的设计

3.2.1隔水舱的结构设计

考虑到被撞击的损坏程度、隔水舱的体积及重量和施工环境的特殊性，将隔水舱的舱体设计为三段，每段由左右对称的两部分组成，对接部位使用胶皮+胶水和螺栓密封固定；隔水舱底部安装有圆台形密封组件。隔水舱四周为厚6mm，高4.5M的围板，底部为10mm的封板，四周及内部采用纵横交错的横梁、加强筋支撑，上部敞开。为方便人员上下方便及隔水舱吊装、转运至立管，舱体内设计有爬梯、积水舱、抽水泵、可拆卸操作台、吊耳等结构附件。舱外设计有导向柱，便于水下安装和固定隔水舱。

3.2.2隔水舱紧固管卡和导向管卡设计

在海水的涌浪冲击下，为保障隔水舱下水时的稳定性和准确性，设计了隔水舱的导向柱及管卡（图6），隔水舱入水时，利用四个导向管卡使隔水舱沿着导向柱下放，既保持隔水舱及桩腿平行，到位准确，又增加了下放时隔水舱在涌浪冲击下的稳定性。隔水舱全部下放到位后，紧固隔水舱背部的四个桩腿管卡及导向管卡，将隔水舱固定在桩腿上。并在舱顶部和底部加装钢丝绳上下固定，保证了在整个施工时间内，隔水舱保证和桩腿固定不动和隔水舱随涌浪起伏摆动。

3.2.3隔水舱的底部密封

隔水舱水下固定，在施工阶段，不光必须保证底部完全密封，将立管与海水隔离，否则立管的切割、焊接作业无法进行，而且需要具有一定的强度承受海水压力及涌浪不间断冲击，同时还要符合隔水舱底部与立管环空的不规则形状设计。在隔水舱底部密封橡胶锥体下部开孔尺寸800mm，利用法兰将密封橡胶固定在隔水舱底部；上部开孔尺寸562mm，与立管单边有100mm的间隙，便于下滑和密封施工，密封橡胶筒随立管一直延伸到水面（图7）。待隔水舱安装到位舱内海水抽完后，将上部密封橡胶在锥部捆扎绑紧，从上而下剪开密封橡胶，露出立管段进行修复作业。

3.3立管防坠落

立管切割后，一旦立管往水下坠落，将为本次作业带来更大的难度。施工前潜水员对水下原有固定管卡进行检查、紧固；并分别在-10m、-20m和-30m立管支撑上加装三个立管悬挂支撑；（图8）另外在水下斜撑处安装两个5吨导链向上提拽立管。拆松水面的绝缘法兰，确定立管是否下坠，确定无下坠后拆除法兰，切割立管进行立管修复作业。

3.4立管修复后的防护和警示

常规立管的防腐涂层为交联聚乙烯防腐涂层（2/3PE），即热收缩带。该工艺要求较高，由于现场条件限制，无法满足该工艺条件，根据原涂层结构特性，创新使用粘弹体、高强度玻璃纤维加涂料的防腐工艺对其进行防腐修复，聚乙烯涂层施工完毕后，在其表面均匀滚涂上一道黑色的聚氨酯面漆，待面漆完全固化后进行管线标识施工。这样不但较好完成了立管防腐施工，还对过往船只起到明显的警示作用。

4结论

在海水潮差带对立管进行修复作业，油田既无类似相关作业技术又没有经验借鉴，利用现有资源，自主创新，设计研制适合施工作业的干式维修工作舱及配套设备。制定完善施工方案，充分考虑作业过程中可能出现的施工难题，采取有针对性措施，成功完成立管修复作业。该项作业不但降低了维修成本，消除了安全隐患，而且为以后类似作业提供了可借鉴的技术和经验。