南海超百米水深海底油管道泄露修復實例

馬洪新

(海洋石油工程股份有限公司,天津塘沽300452)

南海超百米水深海底油管道泄露修復實例

馬洪新

(海洋石油工程股份有限公司,天津塘沽300452)

以2008年惠州油田120 m水深海底管道搶修項目為例,介紹了國內首例深水海底管道維修項目的實施。通過項目實施,積累了一些深水海底管道維修經驗,同時對未來深水管道維修技術提出了更高要求。

海底管道;修復;水下機器人;深水

1 項目背景

惠州油田群(圖1)位于我國南海海域珠江口盆地,香港以南約200 km處。HZ19-2井口平臺至PLEM(水下基盤)原油輸送管線全長34.5 km,HZ19-2至HZ19-3原油輸送管道全長7.2 km,為雙層原油輸送管道,海域水深90～120 m。2008年HZ19-2/3兩條海底管道相繼出現泄漏,造成油田停產。在整個修復過程中,HZ19-2管道發現漏點4處,HZ19-3管道發現漏點1處。采取水下更換和封堵相結合的修復方案,以動力定位船作為海上施工平臺,利用ROV(水下機器人)搭載漏點檢測設備進行漏點檢測和管道切割作業,飽和潛水完成水下管段更換和臨時封堵卡具安裝。

圖1 惠州油田群Fig.1 Facilitiesof Huizhou oil field

2 維修方案實施過程

海底管道搶修程序包括漏點調查及定位、海床基礎面處理、海底管道水下冷切割、管段更換(或卡具封堵)、修復后整體試壓、基礎恢復[1]。

2.1 漏點調查

2008年臺風“風神”過后,惠州19-2管線恢復生產前進行管線試壓,發現HZ19-2至FPSO (浮式儲油輪)管線壓力偏低,不能打到正常生產壓力,立即安排值班船、直升機巡航觀察情況。從FPSO端注入天然氣,對BTM(浮筒轉塔式系泊)、立管及PLEM(水下基盤)進行監測,未發現泄漏。隨后沿管道路由向HZ19-2平臺方向檢查,同時FPSO端持續注入染色劑。圖2是ROV觀察到2號漏點的泄漏情況。

圖2 漏點泄漏情況Fig.2 Leakageof the casing pipe

由于該條管道為雙層保溫管道,管道設計時每間隔60 m設置一個錨固件,這也就說明在60m管段內確定存在漏點,但ROV僅能觀察到外在漏點位置,而不能定位內管漏點位置。為能準確定位內管漏點位置,項目從國外動員了一套水下聲學檢測設備。由ROV搭載該檢測設備沿管道路由進行內管調查。在惠州海底管道搶修項目中,采取ROV觀察與聲學檢測設備相結合的調查方式來初步確定內管漏點的位置(圖3),而后再初步確定內管泄漏點處環切剝離一段外管,利用ROV在水下觀察染色劑泄漏的方向,判斷內管泄漏點的方向,再向泄漏點方向進行外管剝離,直至準確查找到內管漏點,并為封堵修復方案或更換方案提供依據。在整個搶修項目期間,惠州19-2/3兩條管道共發現漏點5處。其典型損壞程度見圖4。

圖3 水下聲學檢測設備Fig.3 Equipment of underwater acoustic leakage inspection

圖4 第一處內管漏點(左)和第二處內管漏點(右)Fig.4 The first leak point(left)and the second leak point(right)

2.2 海床基礎處理

由ROV搭載水下沖吸泥設備在切割點位置開挖作業面(圖5)。清理范圍為破損海管及海管切割點位置附近泥面,其作業面應滿足管道冷切割機作業空間需求。

2.3 封堵卡具修復方案

惠州19-2海底管道損傷并非外力造成,整體管道沒有發生彎曲或變形,如果能夠將內管漏點剝離出來,最佳方案是采用機械封堵卡具進行封堵。其作業程序如下:

(1)外管剝離

為保證切割作業安全,避免因切割誤操作對管道造成新的損傷,采用水下冷切割方式將管道外管剝離(圖6)。外管剝離的長度以2倍封堵卡具長度為宜。但在切割時要注意兩個關鍵點,一是確保漏點附近沒有錨固件;二是謹慎判斷管道偏心,以免切割過程中造成內管損傷。

圖5 開挖作業面Fig.5 Excavation and worksite p reparation

(2)內管清理

將內管保溫層清理干凈,并用鋼絲刷將管道表面打磨光滑,以免損傷封堵卡具密封機構。

(3)橢圓度測量

對破損部位的大小、尺寸進行精確測量,并對清理后的海管進行直度和橢圓度測量,以保證滿足封堵卡具密封要求。

(4)封堵卡具安裝

ROV指引封堵卡具就位(圖7)后,由ROV本體液壓源控制封堵卡具預先緊固。隨后再由ROV或飽和潛水員來完成卡具密封(圖8)。

圖6 環向切割(左)和縱向切割(右) Fig.6 Circumferential cutting(left)and longitudinal cutting(right)

圖7 封堵卡具就位Fig.7 Clamp installation

圖8 卡具密封Fig.8 Finish installation

2.4 更換管段修復方案[2]

由于1號漏點出現了新的情況,原計劃采用的封堵方案不再可行,繼而采用更換整個損壞管段的方法進行修復。由于2號漏點出現在錨固件附近,水下永久封堵卡具修復方案或標準臨時封堵卡具修復方案都無法實現,因而只能采用與1號漏點相同的修復方案。即先用ROV搭載的鉆石線切割機切斷管線,再用環向切割機在切口兩端各切下一段外管,安裝好機械連接器后,再連接預制膨脹彎。

修復原理如下: (1)切除受損段,將海管兩端清理打磨干凈; (2)在管道的兩個切割端分別安裝機械連接器;

(3)測量機械聯接器之間距離和角度,依據測量結果進行膨脹彎預制,最后由飽和潛水員完成水下對接(圖9)。

2.5 高分子補強修復方案

在完成1號和2號漏點修復后,管線又接二連三出現了新的漏點,綜合考慮到海上施工成本和作業效率,對于新出現的3號、4號和5號漏點改為臨時修復,以滿足未來2年的生產運行。因此對后三個漏點采用了高分子補強修復外管漏點的方案。

圖9 安裝機械連接器(左)和吊裝膨脹彎(右) Fig.9 Collet grip flange installation(left)and new spool piece installation(right)

2.6 試壓,恢復生產[2]

在管線修復工作完成以后,要進行管線修復后的整體試壓工作,以生產壓力進行壓力試驗,且穩壓24小時。

2.7 作業面回填

海管整體試壓合格后,作業船在修復點就位,對修復位置范圍內的海管海床進行砂袋回填,將所有懸空部位填平,并用砂袋將海管進行適當的埋設,然后ROV對修復管段進行檢查和水下錄相。

3 對未來技術發展的啟示

惠州19-2海底管道搶修項目是國內工程公司第一次真正的涉及到深水海底管道維修,通過該項目的實施,國內工程公司積累了一定的海底管道維修經驗,但切割技術、聲學測漏技術、封堵卡具和智能連接器等技術還壟斷在國外工程公司手中,只有真正掌握了這些先進技術,才能突破海底管道維修技術瓶頸。我們必須要擁有一定的深水施工設備和熟悉深水工程作業的技術人員,只有同時具備深水施工作業所需的“硬件”和“軟件”,才能形成真正意義上的深水管道維修能力,才能從容面對海底管道突發事故,保障油田生命線的安全運行。

[1]馬洪新,童浩.惠州油田海底管道維修技術方案[R].海洋石油工程股份有限公司內部成果,2008.

[2]國家發展和改革委員會.SY/T10037—2005海底管道系統規范[S].北京:石油工業出版社,149-150.

Deep sea pipeline repair practice in the South China Sea

Ma Hongxin
(Offshore Oil Engineering Co.L td.,Tianjin300452)

Taking the pipeline repair p roject in Huizhou oilfield for example,the first deep water pipeline repair in China was introduced.Deep water pipeline repair experienceswas acquired through this p roject,as well as further requestson the deep repair technology in the future wasput forward.

pipeline;repair;ROV;deep water

book=93,ebook=45

TE973.6

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2010.03.093

1008-2336(2010)03-0093-04

2010-03-09;改回日期:2010-05-13

馬洪新,1979年生,男,工程師,2002年畢業于中國石油大學(華東)自動化專業,主要從事海底管道檢測與維修工作,2008年擔任惠州海底管道搶修工程項目經理。E-mail:mahx@mail.cooec.com.cn。