海底管道不停輸帶壓開孔封堵技術(shù)應(yīng)用探析

楊炳坤 黃偉 李洪超 于龍飛

【摘 ?要】海底管道的鋪設(shè)以及維修維護(hù)、改造改建對(duì)于施工技術(shù)的要求比較高。因?yàn)楹５鬃鳂I(yè)的環(huán)境復(fù)雜，施工不便，稍有不慎就會(huì)出現(xiàn)管道進(jìn)水、管道傳輸物質(zhì)外泄等情況，對(duì)海底工程項(xiàng)目的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以及海底生態(tài)環(huán)境等都有較大的影響。本次研究嘗試在海底管道不停輸情況下進(jìn)行帶壓開孔封堵作業(yè)，通過使用機(jī)械三通、高壓軟管、開孔封堵設(shè)備等進(jìn)行配合，有效保證了管道的正常傳輸，同時(shí)大幅縮減水下施工的作業(yè)難度和工作量，取得了令人滿意的效果。

【關(guān)鍵詞】海底管道;帶壓開孔封堵;應(yīng)用探析

引言

海底管道鋪設(shè)在海底油氣輸送、電力輸送等工程項(xiàng)目中應(yīng)用十分普遍。但是在一些情況下，海底管道會(huì)出現(xiàn)故障、堵塞，需要進(jìn)行搶修維護(hù)或者改造改建。但由于海底的施工條件復(fù)雜，且管道停輸會(huì)對(duì)工程項(xiàng)目的正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者人群的生產(chǎn)生活造成較大的影響，因此在海底管道施工中通常還要考慮不停輸停壓。這樣一來，施工難度就會(huì)更大。在這方面，我國尚未形成規(guī)范的技術(shù)流程和操作標(biāo)準(zhǔn)。

一、海底管道帶壓開孔封堵技術(shù)概述

海底管道帶壓開孔封堵技術(shù)是一種對(duì)海底管道進(jìn)行開孔作業(yè)的技術(shù)手段。海底管道的正常傳輸是需要在特定壓力下進(jìn)行的。但當(dāng)施工人員對(duì)管道進(jìn)行開孔改造或者維修的時(shí)候，管道壓力就會(huì)外泄，導(dǎo)致管道傳輸物質(zhì)的泄漏，或者引發(fā)海水倒灌。帶壓開孔封堵技術(shù)，是指在海底管道不停輸，管道壓力不下滑的情況下，通過特定的設(shè)備對(duì)海底管道進(jìn)行切削加工，在鉆孔內(nèi)置入管道封堵設(shè)備，對(duì)目標(biāo)管路進(jìn)行阻斷維修。這種技術(shù)手法會(huì)臨時(shí)建立一條傳輸通道，以保證管道的正常傳輸作業(yè)。這種技術(shù)比管道停壓停輸?shù)姆绞阶鳂I(yè)量更小、影響后果更小，有著廣闊的應(yīng)用前景。

二、海底管道帶壓開孔封堵技術(shù)的應(yīng)用

2.1前期準(zhǔn)備工作。鑒于海底管道作業(yè)的難度大、風(fēng)險(xiǎn)高，為了保證一次作業(yè)成功，在實(shí)地作業(yè)之前需要對(duì)相關(guān)人員、設(shè)備等進(jìn)行檢驗(yàn)和模擬演練。比如對(duì)需要用到的各類設(shè)備進(jìn)行地面操作和狀態(tài)檢驗(yàn)，同時(shí)強(qiáng)化相關(guān)作業(yè)人員的選拔和相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)的培訓(xùn)。通過前期設(shè)備檢驗(yàn)、操作演練、技術(shù)要點(diǎn)培訓(xùn)等工作，可以對(duì)海底管道帶壓開孔封堵技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化[1]，從而降低實(shí)際作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)可能存在的情況做好應(yīng)急預(yù)案及其他準(zhǔn)備工作。

2.2對(duì)目標(biāo)管道進(jìn)行暴露作業(yè)。海底管道在鋪設(shè)的時(shí)候往往會(huì)進(jìn)行一定深度的填埋處理，而并非直接暴露在海水中。所以，在進(jìn)行管道帶壓開孔封堵作業(yè)之前，必須對(duì)填埋的目標(biāo)管道進(jìn)行定點(diǎn)開挖作業(yè)。根據(jù)管道填埋深度，采用挖溝機(jī)對(duì)目標(biāo)管路位置進(jìn)行開挖，充分暴露管道兩側(cè)及上下部位。管道兩側(cè)保留1米作業(yè)空間，管道下側(cè)保留0.8米以上的作業(yè)空間，以滿足人員、設(shè)備的作業(yè)需要。

2.3清理管道混凝土層、防腐層。海底管道在鋪設(shè)過程中，往往配備了混凝土配重層和防腐層等，對(duì)管道進(jìn)行了充分的包裹。在進(jìn)行開孔封堵作業(yè)之前，需要采用高壓水設(shè)備對(duì)管道表面的涂層進(jìn)行清理，以充分暴露光管，方便施工作業(yè)。

2.4做好開孔機(jī)等設(shè)備的組裝和水下安裝。進(jìn)行水下帶壓開孔封堵作業(yè)，需要用到機(jī)械三通、開孔機(jī)等一系列設(shè)備。而這些設(shè)備如果在水下進(jìn)行安裝的話，會(huì)大量延長水下工作時(shí)間，并對(duì)潛水員的體力體能造成較大的消耗。所以，我們采取預(yù)先組裝相關(guān)設(shè)備的方式，對(duì)開孔機(jī)、閘板閥、機(jī)械三通等設(shè)備組件進(jìn)行預(yù)先安裝成型[2]，并做好設(shè)備的密封性、防水性檢驗(yàn)檢測(cè)。設(shè)備組裝完成之后，直接投放到海底管道施工位置，并通過螺栓的拉伸緊固貼合在管道相應(yīng)部位上，確保設(shè)備可以滿足作業(yè)需要。

2.5安裝機(jī)械三通并進(jìn)行管道開孔作業(yè)。選定位置安裝機(jī)械三通，并適當(dāng)旋緊螺栓進(jìn)行緊固。安裝完成后，進(jìn)行水下密封性實(shí)驗(yàn)，確定不存在漏水漏氣的問題。之后由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的潛水員進(jìn)行水下開孔作業(yè)。潛水員操作開孔設(shè)備，選定位置進(jìn)行管道開孔，作業(yè)完成后及時(shí)關(guān)閉閘板閥門并拆除開孔設(shè)備。

2.6進(jìn)行管道封堵作業(yè)。拆除開孔機(jī)并抽出馬鞍片之后，潛水員安裝封堵機(jī)設(shè)備并選點(diǎn)建立旁通通道。旁通管道采用外徑168.3mm的高壓軟管進(jìn)行連接，耐壓等級(jí)10MPa。帶旁通通道連接完畢并正式傳輸之后，采用封堵機(jī)對(duì)目標(biāo)管道部位進(jìn)行封堵，阻隔管道傳輸。

2.7采用管道切割機(jī)進(jìn)行切割作業(yè)。采用封堵機(jī)對(duì)管道進(jìn)行封堵成功后，即可采用鉆石線切割機(jī)對(duì)管道進(jìn)行切割。切割完畢后，對(duì)管道內(nèi)堵塞物進(jìn)行取出抽離，或者根據(jù)改造改建等需要接入其他設(shè)備，進(jìn)行相關(guān)的技術(shù)操作。

2.8進(jìn)行管道回接。在故障維修或管道內(nèi)部堵塞物疏通完畢后，需要對(duì)管道進(jìn)行回接處理。根據(jù)切割管道的長度，預(yù)先準(zhǔn)備同樣規(guī)格的管道投放到海底，然后由潛水員對(duì)管道進(jìn)行回接作業(yè)，緊固螺栓，確保管道回接順暢，不存在泄壓、漏氣、漏水等情況。

2.9管道回接完畢后，對(duì)封堵部件進(jìn)行拆除，對(duì)旁通管道進(jìn)行拆除，對(duì)封堵機(jī)等設(shè)備進(jìn)行拆除，對(duì)施工坑段進(jìn)行回填[3]，恢復(fù)管道的正常傳輸作業(yè)，施工過程完結(jié)。在進(jìn)行回填作業(yè)時(shí)，要注意先回填細(xì)土，再回填開挖土，以回填涂層略高于海底平面為宜，以避免回填土沉降形成坑洞。

三、海底管道不停輸帶壓開孔封堵作業(yè)的技術(shù)要點(diǎn)

3.1需要嚴(yán)格按照海底管道鋪設(shè)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行施工作業(yè)設(shè)備、部件、材料的選用。比如本次作業(yè)中用到的三通，以及封堵材料，旁通軟管等，要確保其質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品性能滿足海底作業(yè)需要，避免因?yàn)橄嚓P(guān)產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)而影響海底施工作業(yè)。

3.2關(guān)于開孔機(jī)、切割機(jī)、封堵機(jī)等配套設(shè)備的吊裝方式。考慮到水下作業(yè)的工作量大，難度大，對(duì)于所需的開孔機(jī)、切割機(jī)、封堵機(jī)等設(shè)備采取預(yù)先配套組裝的模式進(jìn)行投放。而在投放吊裝方式上，經(jīng)過考量比較，我們選擇了豎直吊裝。這樣一來，設(shè)備組合體的重心下沉，在投放過程中可以更好的避免隨水波移位，加速設(shè)備投放的效率，保持了投放的精準(zhǔn)性。而水平吊裝方式在投放中受海水波動(dòng)影響較大，投放速度慢，投放精準(zhǔn)性差，可能會(huì)給水下作業(yè)造成不必要的麻煩。

3.3由于海底施工作業(yè)難度大，環(huán)境復(fù)雜，在進(jìn)行施工之前一定要根據(jù)目標(biāo)管道鋪設(shè)的位置等情況制作詳細(xì)的施工方案。要做好施工前的方案演練、設(shè)備檢測(cè)、操作培訓(xùn)等工作。在水下作業(yè)過程中，應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行預(yù)定方案，并注意做好防水密封效果等的檢測(cè)，避免設(shè)備組件、零件遺留現(xiàn)場(chǎng)。

3.4從環(huán)保角度考慮，在施工之前要盡量避免對(duì)海底生態(tài)造成過量的破壞。在完成施工作業(yè)之后，應(yīng)該嚴(yán)格做好海底地表形態(tài)的復(fù)原工作。

四、結(jié)語

海底管道傳輸過程中，難免存在這樣那樣的故障或者問題需要修理;也或許需要對(duì)管道進(jìn)行改建改造。這種施工面臨著復(fù)雜的海底施工條件，高水壓、低光照，或者還可能存在海底暗流或者其他情況，因此應(yīng)當(dāng)盡量縮減施工難度和工作量，并盡可能避免停壓停輸對(duì)正常的生產(chǎn)生活需要造成影響。在充分考慮海底管線鋪裝環(huán)境及施工需求的情況下，合理制定施工方案，做好設(shè)備安裝調(diào)試和人員培訓(xùn)，優(yōu)化細(xì)化施工步驟，這樣才能順利完成海底管道不停輸帶壓開孔封堵作業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]蔡彪，李敬恩.帶壓封堵技術(shù)在冀東油氣管道上的應(yīng)用[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2012，（2）：125-127+130.

（作者單位：中國石油管道局工程有限公司維搶修分公司）