非黏結性柔性海管安裝和運行風險分析及控制措施

王東，代志雙，高凌霄

非黏結性柔性海管安裝和運行風險分析及控制措施

王東，代志雙，高凌霄

（中海油（天津）管道工程技術有限公司，天津 300452）

分析了非黏結性柔性管在安裝鋪設和運行使用中存在的風險，對存在的風險因素提出了相應的控制措施，并根據非黏結性柔性管道的結構特點提出了保證安全平穩運行的建議和方法。

非黏結性柔性管；鋪設；運行；風險

1 非黏結性柔性海管簡介

目前海上油田開發使用的海底管道主要有X65海底管道、雙金屬復合管和柔性管。柔性管是一種多層結構纏繞而成，按照生產過程中層與層之間是否黏結，分為黏結性柔性管（Bonded Flexible Pipe）和非黏結性柔性管（Unbonded Flexible Pipe）兩種。黏結性柔性管主要應用于近海海面的油氣輸送、FPSO與平臺、平臺與平臺之間的柔性連接；非黏結性柔性管主要應用于海底油氣水輸送、深水油田開發。柔性管在抗彎曲變形和抵抗渦激振動引起的疲勞損傷方面具有明顯的優勢[1]。

非黏結性柔性管道安裝鋪設是由專門的安裝鋪設船舶完成，由于非黏結性柔性管道，單根長度可達到幾百米，在鋪設中無須經常性焊接接頭，因此安裝鋪設速度約為1 km·d-1，可以大大降低工程船舶在海上施工的時間，從而降低油田工程建設及運營綜合成本[2]。

2 非黏結性柔性海管應用風險分析

2.1 生產制造工藝和安裝鋪設介紹

非黏結性柔性管道典型的結構是由骨架層、內管層、抗壓層、防滑層、抗拉層、外保護層、接頭和配件組成。非黏結性柔性管道管體是由高分子聚合物和碳鋼相互纏繞而成，管道接頭是由專用接頭配合法蘭連接而成，在理想情況下，可以實現無接頭的整管生產。管體生產首先是最內層，按照不同的流體可以是金屬骨架層或者是高分子擠塑管；然后是纏繞的扁鋼層，主要是承受管道受到的縱向拉應力；鋼帶層主要是承受內部流體壓力和外部的壓力；金屬層之間有防止金屬摩擦的防滑層；最外層包覆高分子擠塑材料，用來保護管體受到外力損害。非黏結性柔性管道的結構和層數均不固定，必須根據實際工況參數單獨設計[3]。目前，國內外的生產制造商使用的標準均為美標API-17J，而API-17B作為推薦性標準使用。圖1中為非黏結型柔性海管結構示意圖。

1—外包覆層；2—外抗拉層；3—耐磨層；4—內抗拉層；5—儲備耐壓層；6—耐壓層；7—內管；8—骨架。

非黏結性柔性海底管道與普通鋼管安裝鋪設時，主要區別是鋪管船上需要具有存儲管道的大盤和鋪設時的傳動線，而且非黏結性柔性由于自身結構特點，無須大量的焊接工作[4]。圖2是非黏結型柔性海管安裝鋪設流程圖。

3 非黏結性柔性海管應用風險及防護措施

3.1 施工鋪設期間的風險及防護措施

1）鋪設過程中管道外包覆層發生損壞。措施：清理鋪設路由尖銳物；施工期間避免其他結構物刮傷；施工前應對鋪設路由預調查，清除障礙物；施工人員在各工作站嚴格監控。

圖2 非黏結型柔性海管安裝鋪設流程圖

2）柔性管在經過牽引機時，可能受壓過度損傷。措施：繞線盤的最小纏繞半徑應大于復合鋼管的操作彎曲半徑；控制張緊器的壓力在復合鋼管的允許范圍。

3）彎曲度超過其允許最小彎曲半徑，使管道彎折。措施：在彎折點處，應采用適合的圓弧滾輪托架；控制好船舶、收放線器及張緊器的收放速度，避免速度不統一而造成管道堆積受彎；繞線盤的最小纏繞半徑應大于復合鋼管的操作彎曲半徑。

4）拉力超過允許拉力，導致柔性管結構受損防護措施。措施：控制好船舶、收放線器及張緊器的收放速度，避免速度不統一而造成管道受拉力過大。

5）鋪設過程中，船舶走錨，刮傷柔性管。措施：鋪設過程中，派專人經常檢查錨纜受力情況，如發現異常及時上報，并采取應對措施[5]。

3.2 運行期間的風險及防護措施

1）受到壓力波動、溫度變化和振動引起的疲勞損壞。措施：生產期間盡可能保證復合鋼管輸送壓力及溫度穩定，立管附近柔性管放置水泥壓塊保護。

2）柔性管接頭處腐蝕泄漏。措施： 柔性管接頭應采用不銹鋼材質，設計時根據工況考慮部分腐蝕余量。

3）其他機械損傷（如船舶、漂浮物、流水撞擊和拖網漁具的沖擊等）。措施；柔性管埋深要達到設計要求，靠近平臺側應用水泥壓塊壓置；另外在運行期間應嚴格按照柔性管要求進行試驗及操作，在鋪設過程中準確記錄鋪設軌跡及關鍵位置坐標，以便于復合鋼管的維護。

3.3 其他風險及防護措施

1）清管作業中的風險及防護措施

傳統鋼管的清管器分為機械清管器、軟質清管器及清管球幾類。而此類清管器不適合柔性管，因為柔性管內襯層是高分子或者是骨架層，此類清管器易將內襯層劃傷。因此用于清管作業用的清管器是聚氨酯類的清管器可用于柔性管的清管作業。

2）氣體滲透風險及防護措施

柔性管高分子材料，此材料具有氣體滲透性，在輸送氣體的過程中會有氣體滲出，氣體會通過滲透作用進入扁鋼層，最后導致外包覆層出現鼓包或者爆破，因此必須在接頭處安裝單向排氣閥。

3）靜電風險及防護措施

柔性管在輸送氣體介質時，可能會產生靜電，在設計時要考慮整條管線電導通問題，因此在接頭處增加一個導體，使得鋼帶層和接頭導通，在管道出廠之前必須進行電連通試驗。

4 結語

非黏結性海底管道作為一種新型的特種管材是開發深水油田的重要工具，目前還沒有大范圍推廣應用。作為技術人員首先嚴格控制各個環節的安全質量，才能保證整個項目的安全平穩進行，為開發南海深水油田做好技術儲備。

［1］王東，尉曉妮. 海底非黏結性柔性管道技術的研究［J］. 當代化工，2016 (3): 602-603.

［2］程旺軍，楊勇鳴，李強. 柔性復合塑料高壓輸送管制造過程的質量監理要點［J］. 設備監理，2016 (3)：50-53.

［3］潛凌，李培江，張文燕. 海洋復合柔性管發展及應用現狀［J］. 石油礦場機械，2012，41(2)：90.

［4］閆嗣伶，楊中娜，李文曉，等. 海底柔性管道技術研究［J］. 管道技術與設備，2012 (3)：9-11.

［5］張曉靈，梁國慶，趙敬考，等．JZ9-3油田海底柔性管道鋪設方法研究[J]. 中國科技縱橫，2012（9）：111-113.

Risk Analysis and Control Measures for Installation and Operation of Unbonded Flexible Subsea Pipeline

,,

（CNOOC（Tianjin）Pipeline Engineering Technology Co., Ltd., Tianjin 300452, China）

The risks in the installation, laying and operation of unbonded flexible subsea pipeline were mainly analyzed, and corresponding control measures for the existing risk factors were put forward, and suggestions and methods to ensure safe and stable operation of unbonded flexible subsea pipeline were given according to its structural characteristics.

Unbonded flexible pipe ; Laying; Operation ; Risk

2020-06-07

王東（1984-），男，高級工程師，研究生，研究方向：石油管道技術。

TE973.92

A

1004-0935（2020）07-0863-03