干式維修箱在海底管道登陸段泄漏修復中的應用

蒲高軍，魯之如

（1.大連理工大學，遼寧大連 116024；2.勝利油田勝利勘察設計研究院有限公司，山東東營 257026）

干式維修箱在海底管道登陸段泄漏修復中的應用

蒲高軍1,2，魯之如2

（1.大連理工大學，遼寧大連 116024；2.勝利油田勝利勘察設計研究院有限公司，山東東營 257026）

海底管道登陸段泄漏點的維修，常規的方案是水面維修和圍堰維修，但都存在投資大、費時費力的缺點。文章論述了對圍堰維修技術進行改進，開發出一種干式箱的維修技術，可較好地克服這些缺點。文章從海底管道泄漏點修復方案的提出、干式維修箱設計要求、主要性能指標、修復的實施方法、干式箱維修技術在管道泄漏點修復中的應用等方面介紹了這一技術。

海底管道；泄漏；修復；干式維修箱

0 引言

2006年3月，勝利油田中心一號平臺海底輸油管道在距離登陸點約300 m處由于遭到盜油者破壞發生泄漏事故。該管道建于1995年，采用雙層管保溫結構，內管采用D 325 mm無縫鋼管，外管采用D 460mm無縫鋼管，內外管環形空間填充泡沫保溫材料。泄漏位置處水深2.5 m，盜油孔貫穿管道內、外管壁，使管道受到嚴重破壞。該管道承擔著整個勝利海上埕島油田原油輸送任務，若不及時修復，將直接影響到油區產能建設，且導致重大環境污染。

1 修復方案的提出

1.1 常規修復方案的缺點

管道破壞處位于登陸段，水深較淺，在這種水深條件下可以采用的海底管道常規修復方案主要有以下兩種：

（1）水面維修方案。此方案類似于海底管道鋪管時的管道水上對接，維修時將管道在水下切斷，而后將埋在海底泥面下的管道提升至水面以上，在施工船舶舷側對管道進行切割和修補或更換。此方案難度大、工作量多、工期長。

（2）圍堰方案。此方案包括鋼板樁圍堰和砂石圍堰。鋼板樁圍堰是在管道泄漏處周圍打入板樁，在管道頂部外側用尼龍袋反壓，形成封閉空間，抽水堵漏后在干式空間內對管道進行維修，此方法施工精度難于控制，極易造成板樁間空隙大和封堵困難，甚至損壞管道。砂石圍堰與鋼板樁圍堰方法類似，只是用砂石替代鋼板來形成封閉空間，此方法砂石用料數量巨大，工期較長，投資大，拋石亦可能損傷管道。

1.2 圍堰方案的改進

設計開發安全、方便、快捷的裝置，形成干式維修環境，是圍堰方案成功實施的關鍵。在充分考慮海底管道登陸段海域施工機具能力受限、作業時間短等因素的基礎上，設計了海底管道干式維修箱，該維修箱采用鋼結構陸上整體預制，海上就位在待維修的海底管道事故點上方后，依靠設置在箱體底部的水力噴射流管道沖泥，箱體在自身重量的作用下下沉到預定位置，再在箱體四個角上加設固定樁，以保證管道修復期間維修箱穩定在初始位置。而后排出箱體內的水，在箱體內形成海管修復需要的干式環境。

2 干式維修箱設計要求

2.1 干式維修箱基本結構

海底管道干式維修箱包括箱體和活動艙門兩大部分 （見圖1、圖2）。箱體是主要隔水結構，并對活動艙門具有一定的保護作用；兩扇活動艙門是維修裝置的主要活動構件，位于箱體下部左右內側，采用旋轉軸與箱體鉸接，能夠便捷地將海底管道與海水隔離。

2.2 活動艙門的運動路徑與裝配要求

作為維修箱的主要活動構件，活動艙門的運動路徑和裝配精度影響維修裝置的隔水效果。活動艙門的運動路徑、與箱體的配合應滿足如下要求 （見圖 3）。

（1）安裝于箱體內壁左右兩側的鉸接軸的軸心應處于同一高度，即二者連線O1O2應處于水平位置，且O1、O2距各自所在內壁的距離 （安裝間隙）相等，即：O1O2=BX-2×鉸接軸安裝間隙。

（2）箱體就位于海底管道上后應使箱體在長度方向與海底管道的軸向平行，且寬度方向被海底管道的軸線平分，即OO1=OO2。

（3）活動艙門的圓弧中心點與鉸接軸的軸心連線長度等于左右兩側鉸接軸的軸心連線的一半，即O1A1=O2A2=O1O2/2，這樣可以確保活動艙門處于關閉位置時O、A1、A2三點的重合。

（4）活動艙門的兩條短邊必須互相垂直，即O1A1⊥A1B1、 O2A2⊥A2B2， 這樣可以確保活動艙門的A1、A2與O點重合時，其短邊A1B1和A2B2完全重合，既不存在間隙，也不發生干涉。

需要說明的是，上述尺寸和位置僅僅為理論分析值，具體設計時還要考慮裝配間隙、密封條貼補余地等。

2.3 維修箱主要性能指標

適用水深 （黃海平均海平面）：2～5 m。

設計適用高潮位：1.36 m。

設計適用低潮位：-0.47 m。

適用波浪：設計波高 （5年一遇）1.8 m。

適用流速：最大實測流速1.33 m/s。

在安裝期3級以下海況作業，適用最大風速5.4 m/s。

在維修期5級以下海況作業，適用最大風速10.7 m/s。

3 修復實施方法

首先在陸上預制維修箱體、活門、開啟/關閉機構和固定樁，并進行表面防腐處理，檢驗合格后用駁船運至施工現場。根據管道泄漏點位置和箱體尺寸，將維修箱底部鋼板插入泥中0.5 m，此時箱體底部的倒U形槽口正好卡入管道，用浮吊吊住維修箱，打下固定樁，連接箱體和樁，由固定樁承擔箱體自重和受到的環境荷載，使管道不承受大的荷載；關閉箱體下部的活門，形成密閉空間后鎖定活門；采用水泵排水，待海水排空后進入維修箱檢查密封狀況，對個別泄漏處進行封堵。維修人員進入箱內對管道破壞處進行維修；維修完成后斷開維修箱與固定樁間的連接，解開活門鎖定，吊起維修箱，拔樁恢復原狀。

4 結束語

與常規維修方案相比，采用干式維修箱技術維修海底管道登陸段具有施工簡單、操作靈活、工期短、投資省等優點，而且維修裝置可以重復利用。2009年干式維修箱修復技術在另一條水深5 m的海底管道登陸段泄漏修復中應用，同樣獲得成功。

[1]GB 50017－2003，鋼結構設計規范[S]．

[2]成大先.機械設計手冊[M]．北京：化學工業出版社，2002．

Application of Dry Maintenance Box for Leakage Repair in Landing Section of Offshore Pipeline

PU Gao-jun（Dalian University of Technology,Dalian 116024，China）,LU Zhi-ru

Traditional methods for repairing leakage points of landing section of offshore pipeline are water surface maintenance and cofferdam maintenance,which have disadvantages of high cost and arduous work.In order to overcome the disadvantages,a repair method with dry maintenance box is developed based on the innovation of cofferdam technique.In this paper,the new developed technique is introduced in aspects of repair scheme,dry maintenance box design,main performance indexes,repair implementation procedure and its application in offshore pipeline leakage.

offshore pipeline;leakage;repair;dry maintenance box

TE973.9

B

1001－2206（2011）06－0015－02

蒲高軍 （1964-），男，山東平度人，高級工程師，1983年畢業于大連理工大學港口建筑工程專業，碩士，大連理工大學在職博士研究生，目前從事港口、海洋工程的結構設計、科研工作。

2010-12-22