卡子安裝法在海底管道泄漏點修復工程中的應用

蔡長松， 高峰， 張印桐

（海洋石油工程股份有限公司深圳分公司，廣東深圳518067）

1 引 言

海底管線在長期服役過程中受到海水腐蝕、焊縫缺陷、懸跨重力、地形改變等諸多因素影響經常會發生泄漏，不僅造成油田經濟損失，更會污染海洋環境。因此根據油田溢油應急方案，油田生產過程中一旦發現海管泄漏，第一時間關閉海管，聯系海上作業施工方，沿泄漏海管進行漏點調查，確定漏點位置情況，進行海管補漏。

安裝修復卡子補漏簡便高效，海上作業時間短，是近年海管補漏首選的施工方法。2011 年，南海某油田的一條輸油管道在生產過程中發現壓力不穩定，之后海管調查在這條管道上發現了多達16 處的漏點，承包商采用修復卡子安裝的補漏方法進行緊急施工，僅用了20 天便完成了所有16 處漏點的修復，并一次性施壓通過，管道恢復生產運營，為油田避免了更大的經濟損失。本文結合這次項目實踐，對使用水下A 架安裝修復卡子的方法進行總結，并根據海上安裝修復卡子時出現的問題提出改進意見。

2 海管修復卡子安裝所需的設備和工具

海上作業之前，將海上修復卡子安裝所需設備采購到位，海管修復卡子安裝需要以下工具：（1）潛水系統。根據作業水深確定使用空氣潛水還是飽和潛水，國內空氣潛水極限深度一般設為60m，水深大于60m，選擇使用飽和潛水。潛水系統選擇必須滿足能夠在作業深度完成修復卡子的安裝；（2）潛水支持船舶。用于搭載潛水系統和項目其他設備，而且必須備有吊機可以下放潛水工具、修復卡子和水下A 架；（3）觀察級ROV（Remoted Operating Vehicle）。用于潛水作業前漏點位置確認、預調查和監測修復卡子安裝后的壓力測試，保障潛水員安全；（4）定位系統。調查記錄海管漏點位置，為ROV 調查、潛水作業和船舶定位提供支持；（5）水下A 架。用于懸掛、操作修復卡子，水下作業時攜帶修復卡子下放到管線漏點上方，便于潛水員調節卡子位置，如圖1 所示。（6）吸泥泵。如果海管下部埋于泥中，潛水員則使用吸泥泵在海管漏點下方挖坑，便于修復卡子安裝和卡子下部螺栓加力；（7）空壓機。為吸泥泵提供高壓氣體動力，產生的高壓氣體壓力和流量必須滿足在潛水作業水深處使用吸泥泵的要求；（8）索具。根據修復卡子和水下A 架的設計、質量選擇索具的數量和規格；（9）力矩扳手、套筒。根據卡子螺栓選擇規格。

以上工具均是修復卡子安裝的必用工具。海上施工時，為了提高作業效率，可以增加其他水下作業工具。

圖1 水下A 架

3 修復卡子陸地預安裝和壓力測試

根據泄漏海管的尺寸和漏點情況設計制造修復卡子。在運送到海上進行最終安裝之前，必須首先進行陸地預安裝和壓力測試，全程模擬海上安裝過程和壓力測試環境，確保卡子合格之后才能夠運送到海上使用。與此同時，修復卡子預安裝和壓力測試過程中能夠發現卡子設計和操作上的缺陷并及時糾正，節省海上作業時間，降低項目成本。

4 修復卡子海上安裝

施工船舶攜帶修復卡子和作業設備尋找并就位于海管漏點上方，DP（Dynamic Positioning）定位，潛水對修復卡子進行安裝。

4.1 ROV 預調查

海管停產，海管內打入染色劑并加壓，ROV 沿海管調查發現漏點，如圖2 所示。定位系統記錄漏點KP 位置，ROV 調查漏點在海管上的具體位置、角度并錄像供潛水監督參考。

ROV 預調查可以使得潛水安裝修復卡子之前潛水員對漏點情況有初步了解，確定工作量，是否需要在漏點下部挖坑，制定出詳細的潛水作業方案，做到有的放矢。

圖2 ROV 預調查漏點

ROV 預調查還需要確定漏點周圍沒有影響潛水員安全的漁網、繩索等物品，保障潛水員作業安全。

4.2 甲板預備工作

為節省潛水員水下作業時間，甲板工作人員需要預先將修復卡子懸掛在水下A 架上：（1）選擇合適的吊索具，將修復卡子懸掛在水下A 架上，調整卡子處于完全打開姿態；（2）仔細檢查修復卡子和密封墊沒有損壞；（3）將水下用工具、螺栓、密封墊等放入A 架工具籃，并捆綁好；（4）根據海管頂部高度確定修復卡子距離甲板的最小距離，保證A 架下放到海底之后卡子在海管漏點上方不碰觸、損壞海管；（5）密封墊加工：縱向密封墊突出槽部4～5mm，其端部倒角，如圖3 所示；周向密封墊環斜45°斷開。

圖3 縱向密封墊加工

4.3 漏點清理

船舶DP 就位于漏點上方，潛水條件成熟，潛水員入水，查看、測量漏點情況，最終確定修復卡子安裝位置。

如果修復卡子安裝需要在漏點下方挖坑，甲板吊機送下吸泥泵，甲板工人配合潛水員開啟空壓機供氣，挖坑完成后收回吸泥泵。

圖4 周向密封墊清理位置

修復卡子位置確定之后，周向密封墊位置也就隨之確定了，如圖4 所示，潛水員清理周向密封墊位置的海生物，如果該位置海管FBE 涂層有縱向劃痕，則必須剝落該處FBE 涂層。

4.4 下放水下A 架、修復卡子

甲板工作人員將修復卡子懸掛在A 架上，確認工具、螺栓、墊圈、頂卡等全部放在A 架工具籃中，確認定位信號發射器、熒光棒綁在A 架之上。

潛水員清理密封墊位置完成之后，甲板下放A 架入水，ROV 水中監測A 架下放到海底之上5m 處，潛水員引導A 架最終下放到海管漏點處，解鎖，回收吊機鋼絲繩。

4.5 修復卡子安裝

潛水員使用A 架上的懸掛倒鏈緩慢下放修復卡子，并調整卡子的位置，將卡子準確包裹在海管漏點外方。卡子最終位置由潛水員清理的周向密封墊位置決定，即保證最終放入的周向密封墊在清理位置處，關閉卡子。

如圖5 所示，穿入修復卡子四角上#1、#11、#12、#22螺栓，擰上螺母，不加力。

拆除修復卡子上的倒鏈，旋轉卡子，使得縱向密封墊可以水平放入，清理密封槽，放入縱向密封墊，緊固卡子四角上#1、#11、#12、#22螺栓。

在修復卡子兩側周向螺栓2 點、10 點（正上方為12 點）方向安裝卡子位置調整卡片，調整修復卡子與海管同軸，放入周向密封墊圈，每側安裝2 個墊圈，2 個墊圈自斷點處成180°垂直安裝，如圖6 所示。

圖5 修復卡子螺栓示意圖

圖6 周向密封墊放入示意圖

潛水員進一步安裝修復卡子兩側的周向密封墊圈擋板，用扳手對所有墊圈擋板螺栓預緊。之后用力矩扳手按照程序對所有螺栓進行最終加力，完成修復卡子的安裝。

潛水員回收所有工具，為ROV 監測壓力測試和調查后清理通道。

4.6 壓力測試

潛水員離開修復卡子到達安全位置，管道加壓，開始修復卡子壓力測試。ROV 就位于卡子處，環繞觀察修復卡子是否泄漏，并錄像。

5 作業改進建議

海上作業成本很高，改進建議側重于減少項目海上作業時間，降低項目費用。經總結，對該方法提出以下建議：

（1）工具改進。漏點一般出現在海管連接焊縫處，此處包裹有橡膠套筒，注意配備硬毛刷用于打磨橡膠套筒，配備高壓水槍剝落FBE 涂層，可以大幅減少密封墊處清理工作所用時間。

（2）如果有多處漏點安裝修復卡子，建議全部安裝完成之后一起進行壓力測試。

（3）水下A 架改進。由于修復卡子下放時必須保護海管不被卡子碰撞損壞，要求修復卡子下放到位后高于海管，作業中會出現由于海管下部懸跨大而無法使用A 架的情況，因此建議適當加大A 架高度；由于潛水員作業時使用力矩扳手加力，扳手長度較大，建議A 架寬度也適當加大，方便潛水員使用工具。A 架具體尺寸根據前期ROV 調查結果而設計。

（4）作業期間預備兩個A 架，如果有多處漏點，甲板準備工作可以循環進行，節省作業時間。

（5）備用方法。如果由于海管漏點處的地形原因而無法使用A 架，可選用浮袋懸掛法替代水下A 架進行安裝。

（6）由于修復卡子安裝作業期間在海管下部挖坑造成海管部分懸跨，加之卡子重力對海管造成的應力不可忽視，建議后期做支撐或填埋處理。

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