金剛石繩鋸機對中東區域海底石油管線切割施工技術研究

王紀標

摘? ? 要：文章以沙特貝里鉆井人工島項目為例，介紹了金剛石繩鋸機對海底廢棄油管切割的施工技術。通過研究，金剛石繩鋸機將對海底石油管線切割施工提供借鑒經驗，對中東區域海底石油管線改造施工具有一定的參考意義。

關鍵詞：金剛石繩鋸機;中東區域;海底石油管線;切割施工

1? 引言

隨著世界經濟發展，全球對石油的需求不斷增大，海洋石油工業發展迅速，海底石油管道在海洋石油開發中發揮著重要作用，成為石油運輸的生命線。海底石油管線改造及廢棄油管切除成為制約石油開發的關鍵因素。本文以阿美項目為例，介紹了金剛石繩鋸對海底油管管線切割的施工技術要點。

2? 工程概況

沙特貝里鉆井人工島工程位于沙特阿拉伯東部省朱拜勒工業城法赫德國王工業港南北兩側海域，整體工程包括南北兩座人工島（總面積約85萬平方米）及其連接引堤（820m）和鋼管樁公路引橋（360m）、配套護岸施工（約7500m）、2座逃生碼頭、南北島航道疏浚（總方量約800萬立方米）、1553m海底廢棄管線拆除和一般道路配套輔助設施。該工程建設完成后，可使沙特貝里油田產量由每日25萬桶提高至每日50萬桶。

2.1? 氣候條件

朱拜勒工業港位于東部省，屬熱帶沙漠氣候，夏季炎熱干燥，常年風向為西北風、北風，平均風速10konts，年平均氣溫26℃，平均日溫差12℃，最高溫度在50℃左右。項目所在地降水主要集中在11月至次年4月，年平均降水量約88 mm。

2.2? 水文條件

朱拜勒港地區潮汐分為微潮和半日潮，具有顯著的潮汐不均勻性，每天有兩次漲潮和兩次落潮，天文最高潮+2.16m、天文最低潮0.00m、平均大高潮+1.7m、平均大低潮+0.11m，平均潮差1.5 m，最大約2.1 m。波浪方向多為西北向，有效波高低于1.0m，偶爾出現與強風有關的較大波浪，峰值波持續時間一般小于5s，年平均浪高0.4m，最大浪高2.0m。在漲潮期間水流最強，最大流速約為0.2m/s。

3? 海底廢棄石油管線切割施工技術

本工程海底廢棄油管切割1535m，石油管道竣工圖紙顯示：油管區域海床為-2.m～-4.0m。管道結構為鋼管外包混凝土。海底廢棄油管結構參數：鋼管等級X60、鋼管直徑0.9m、鋼管壁厚20mm、外包混凝土厚度76.2mm、混凝土配合比C32。考慮到海底廢棄油管的結構及鋼管等級為X60的情況，特選用傳輸動力為37kW的JZ-30型金鋼石繩鋸（電動）切割機，其電機輸出功率為37kW，電壓為380V，電流為47.6A，轉速為980r/min， 能效為3級。海底廢棄油管切割施工技術主要從海底油管探摸、海底油管放樣標記、施工船機及金鋼石繩鋸固定、海底油管切割等方面進行闡釋。

3.1? 海底廢棄油管探摸

首先搜集海底廢棄油管清洗驗收文件和影像資料，檢查廢棄油管棄用后的管內石油清理情況。其次用水下攝像機對廢棄油管探摸攝像，檢測廢棄石油管線的位置及被海床浮沙淤泥掩埋情況、石油鋼管外包混凝土破損情況、鋼管腐蝕情況。經初步攝像探摸，油管在海床以上且完好無損，僅部分位置外包層存在破損現象。

隨后進行管內液體探摸，使用TCA7型空氣壓力沖擊鉆（鉆頭直徑35mm，耗氣量1m?/min）和吸油毯對海底油管沖孔檢測。沖孔前，制作與石油鋼管配套的卡箍和封堵銷釘（釘外側用膠皮管包裹，尺寸稍大于沖孔鉆的直徑），將沖孔處石油鋼管外包混凝土清理干凈。沖孔時一旦發現內部有石油流出，立馬用封堵銷釘植入孔內，用卡箍包住鋼管封閉封堵釘，用吸油毯吸收漏出的石油。經沖孔探測，油管內無石油，僅少量綠色清洗液流出。

3.2? 廢棄油管放樣標記

根據探摸復核的油管坐標圖，用GPS放出海底油管具體位置，每隔20m固定一個紅色浮球，下部用彈性細繩拴在油管上，以防止浮球受潮汐影響移位較大，并確保浮球僅露出水面。

3.3? 施工船舶導航定位

（1）定位方法。首先確認船舶作業的位置，得到靠泊的坐標、船舶艏向、船舶的平面位置圖，確認海底管線的具體位置;將海底管線位置生成在導航軟件的背景中，用以警示作業船舶。根據就位點坐標、艏向及距離推算出將船舶就位點的位置，輸入導航應用系統中。在船上選擇安全、無遮擋的位置架設GPS天線;確認船的中心線，在中控室平行于船中心線的位置上架設電羅經，電羅經需要穩定1～2個小時;利用皮尺校正船形尺寸、測量基準點的位置、測量GPS天線的位置。將就位點設為基準點，利用基準點校正船形。再安裝其他室內設備，調試導航軟件，將GPS數據與電羅經的數據導入系統中。

（2）導航定位原理。作業船舶的位置確定，以船艉中心位置為基點。在導航/定位軟件中輸入作業船舶的長度、寬度、建立起以船艉中心為坐標原點，以船艏向為X 軸正向，以垂直于右舷方向為Y 軸正向的自定義坐標系統，然后測量GPS天線位置及主船所有錨纜孔在該坐標系統的坐標值，并輸入在導航/定位軟件中。

導航/定位軟件自動接收DGPS 位置信息，并經過坐標投影計算出DGPS 天線位置的實時平面坐標，結合電羅經提供的實時船艏向，推算出船艉中心、主工作點、錨纜孔或作業船舶上任意一點的平面坐標，從而滿足作業船舶在不同位置進行定位工作的需要。導航/定位軟件進行轉換的公式如下：

XP=XGPS+（X1-X0）×Cos （H船）-（Y1-Y0）× Sin（H船）

YP=YGPS+（X1-X0）×Sin （H船）+（Y1-Y0）× Cos（H船）

式中：

XP，YP—— 船上任意一點P 的實時坐標; XGPS，YGPS：GPS 天線的實時坐標;