應用水下常壓干式艙修復導管架裂紋

侯志文，魏行超，崔寧，齊兵兵，曾嘯，張凱峰

深圳海油工程水下技術有限公司，廣東深圳518067

應用水下常壓干式艙修復導管架裂紋

侯志文，魏行超，崔寧，齊兵兵，曾嘯，張凱峰

深圳海油工程水下技術有限公司，廣東深圳518067

要徹底修復導管架裂紋，采用水下常壓干式艙進行焊接修復是最好的辦法。結合成功地采用水下常壓干式艙，對在中國南海LF7-2導管架主樁腿上檢測發現的多條貫穿性裂紋進行焊接修復的案例，介紹了導管架模擬節點的建造、采用逆向工藝建造整體艙體、法蘭螺栓的安裝和拆卸、安全島的建造等關于水下常壓干式艙建造的內容；論述了臨時平臺和絞車的作用、臨時管卡的安裝、干式艙和導管架之間間隙的調整、楔形密封件的安裝、水下干式艙的查漏封堵、干式艙內部構件的安裝等涉及水下常壓干式艙海上安裝的內容，以及干式艙的應用經驗。

導管架；貫穿性裂紋；水下常壓干式艙；焊接；修復

我國東海、南海的油氣開采海上結構物越來越多。由于海洋環境復雜，需要對一些海上結構物定期進行檢查、維修，以此保證油氣開采的順利進行。水下結構物的維修搶修情況越來越多，技術難度也越來越高。與國外相比，我國海洋油氣勘探起步較晚，水下結構物的維修經驗少，其技術設備不夠成熟，所以對多樣化的水下干式艙系統的要求越來越迫切。

水下干式艙系統是一個綜合、復雜、危險性高的維修系統。由于水下環境復雜，且會有2～3名作業人員直接進入干式艙進行焊接、打磨等工作，所以在考慮干式艙可行性、經濟性的同時，最主要的是要保證干式艙內作業人員的人身安全。

檢測發現南海油田LF7-2導管架在主樁腿EL-10 m處產生了裂紋（而旁邊還有4根支管），裂紋處結構較復雜，裂紋成貫穿性撕裂。在國內，采用水下常壓干式艙修復導管架還沒有先例，且檢測發現LF7-2導管架已經發生了輕微變形，給水下維修期間常壓干式艙的密封帶來很多不確定因素。

1 水下常壓干式艙的建造

水下常壓干式艙的主體主要由以下4部分組成：干式艙艙體、人員通道、人員通道管卡、艙體內部（換氣系統、照明系統、監控系統等[1]）。由于導管架裂紋處的結構復雜，因此需建造的干式艙艙體被分割成6個部分（見圖1），每個部分之間通過法蘭螺栓連接。

圖1 主艙體分片示意

（1）導管架模擬節點的建造。為了能使艙體每個短頭的位置剛好和導管架支管平行，也為了以后建造正式干式艙的安裝工作進行得順利，先建造一個導管架模擬節點是非常必要的。

（2）由于艙體的每個部分都不規則，艙體的整體建造采用了逆向工藝，逆向工藝能更好地保證每片法蘭的貼合性。即先卷制上下兩個部分的筒體，而后根據每個部分的法蘭位置，在筒體上劃線（包括短頭的安裝孔），切割。

（3）將配鉆好的法蘭用螺栓連接好以后塞入切割好的法蘭縫，并進行焊接，完成所有的焊接工作以后采取整體振動法去應力，以盡量避免法蘭的焊接變形，為海上的安裝密封打好基礎。

（4）完成去應力以后，將法蘭的螺栓拆下，第一步是將艙體安裝到模擬節點上，第二步將短頭安裝到艙體上。這里需要注意，短頭和導管架支管之間的間隙應盡量保持均勻。由于導管架已經有稍微變形，因此不均勻的間隙可能會與導管架已發生變形的不利因素疊加。

（5）安全島的建造[2]。由于水下環境復雜，施工人員在干式艙內進行作業的時候可能會有突發事件發生，導致干式艙大面積漏水，為了保證人員安全撤離，干式艙內設置了一個安全島（見圖2）。在漏水嚴重的情況下，水位不斷上升，但安全島內仍保持密閉狀態，人員可以進入安全島穿戴應急設備，從而從容地通過人孔撤離。

圖2 安全島示意

2 水下常壓干式艙的海上安裝

（1）臨時平臺和絞車的作用。干式艙的水下安裝是通過旁邊的工程船將結構件吊裝入水的，但結構物的就位工作要靠臨時絞車協助拉到位，見圖3。

圖3 主艙體安裝示意

（2）臨時管卡的安裝。由于導管沒有合適的吊點，因此臨時管卡的安裝對于主艙體下半部分的安裝起著重要的作用。主艙體的下半部分用索具連接到臨時管卡上，潛水員適時將法蘭螺栓安裝就位，見圖4。

圖4 臨時管卡示意

（3）干式艙和導管架之間間隙的調整。干式艙密封的關鍵是能否將所有需要密封的間隙調整到最佳狀態，即間隙要均勻，調距螺栓可對干式艙的姿態進行微調，從而盡量保證間隙的均勻，見圖5。

圖5 調距螺栓安裝示意

（4）楔形密封件的安裝[1]。實心楔形密封件可以通過模具定制理想的厚度和坡度，從而達到有效的密封。其安裝很方便，抗干擾能力強。

（5）水下干式艙的查漏封堵[3]。在人孔管卡和人員通道安裝完畢以后，就開始用抽水泵排水，如果干式艙有大面積的滲水，從而導致沒能在預計的時間內完成排水工作，這時就需要潛水員查漏封堵。

（6）干式艙內部構件的安裝。干式艙堵漏完成以后，工程人員就可以進入干式艙，將照明系統、監控系統、換氣系統、電纜氣管等依次安裝完畢。

3 水下常壓干式艙的安裝使用經驗

（1）由于水下常壓干式艙連接法蘭的不規則，無法進行機加工，所以在完成連接法蘭焊接以后一定要經過去應力后才能拆除螺栓，否則法蘭外翹會給海上的密封工作帶來很大的困難。

（2）常壓干式艙建造完畢以后要試裝，在安裝完成以后要進行密封測試。由于結構物較大，如果無法滿足IP68防護等級的測試要求，至少應滿足IP66防護等級的測試要求。

（3）鑒于海上復雜的環境，安全島處應加裝一個逃生艙口蓋。當遇到突發情況，干式艙出現大面積進水時，施工人員可穿戴好應急設備，打開逃生艙口蓋，由潛水人員協助撤離，這會比從人孔逃離更加容易，更加節省時間。

4 結束語

我國首次成功地采用水下常壓干式艙對LF7-2項目的導管架樁腿貫穿性裂紋進行了修復，為國內水下結構物的修復積累了豐富的經驗。我國擁有了水下常壓干式艙的自主知識產權，涉及到貫穿性裂紋的焊接修復技術、干式艙的密封技術等已全部國產化。相信水下常壓干式艙將在海上油氣開采、節能減排及今后的水下結構物維修中發揮更大的作用。

[1]梁曉鋒，張裕芳，易宏.水下管道維修干式艙系統可靠性及安全性分析[J].船舶工程，2008，30（2）：67-71.

[2]房曉明.海底管線干式維修技術[J].哈爾濱工程大學學報，2008，29（7）：651-657.

[3]蒲高軍，魯之如.干式維修箱在海底管道登陸段泄漏修復中的應用[J].石油工程建設，2011，37（6）：15-16.

Application of Underwater Atmospheric Pressure Dry Cofferdam in Jacket Cracks Repair

HOU Zhiwen，WEIXingchao，CUINing，QIBingbing，ZENG Xiao，ZHANG Kaifeng
COOEC Subsea Technology Co.，Ltd.，Shenzhen 518067，China

Using the underwater atmospheric pressure dry cofferdam is the best approach to completely repair the cracks of jacket.Multiple penetrative cracks were found in the main legs of LF7-2 jacket in the South China Sea，and then were repaired by this approach.In this paper，the construction of the underwater atmospheric pressure dry cofferdam is described，involving the simulated jacket node structure，cofferdam body construction by inverse procedure，flange bolts installation and disassembly，security island construction.Also，the marine installation of the cofferdam is described，involving the function of temporary work platform and winch，temporary pipe clamp installation，adjustment of the gap between the cofferdam and the jacket，wedge shaped seal installation，cofferdam leakage inspection and sealing and cofferdam internal parts installation.In addition，the experience of applying the cofferdam is presented.

jacket；penetrative crack；underwater atmospheric pressure dry cofferdam；welding；repair

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.004

侯志文（1987-），男，山西陽泉人，2010年畢業于江蘇科技大學機械設計制造及其自動化專業，現在從事海洋工程設計方面的工作。

2015-04-26