海底管道應(yīng)急搶修技術(shù)決策流程探討

王志強(qiáng)* 成二輝 高 聰

（海洋石油工程股份有限公司）

0 概述

鑒于海上油氣田的開發(fā)和生產(chǎn)過程是在海上進(jìn)行的，海底油氣管道一旦出現(xiàn)事故，其修復(fù)難度、修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)、修復(fù)周期以及相關(guān)成本，比陸地的油氣管道要大很多，而其對(duì)環(huán)境造成的影響以及輿論的影響也相對(duì)更大。

由于海底管道十分重要，相關(guān)部門要求每條海底管道都要制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，本文對(duì)應(yīng)急預(yù)案中的技術(shù)決策流程進(jìn)行了探討。海底管道的應(yīng)急搶修技術(shù)決策流程分可為5 個(gè)階段：應(yīng)急準(zhǔn)備階段，應(yīng)急處置階段，應(yīng)急搶險(xiǎn)準(zhǔn)備階段，應(yīng)急搶險(xiǎn)海上實(shí)施階段以及應(yīng)急恢復(fù)階段。具體海底管道的應(yīng)急搶修流程如圖1 所示。

圖1 應(yīng)急搶修流程

1 應(yīng)急準(zhǔn)備階段

應(yīng)急準(zhǔn)備階段需要做的工作包括：編制應(yīng)急預(yù)案，鎖定大型資源，采辦存儲(chǔ)應(yīng)急搶修備件以及海底管道日常監(jiān)測(cè)檢測(cè)等。

海底管道應(yīng)急維搶修預(yù)案的編寫內(nèi)容包括但不限于：海底管道的基礎(chǔ)資料，海底管道運(yùn)行資料及數(shù)據(jù)，應(yīng)急響應(yīng)，維修準(zhǔn)備，數(shù)據(jù)評(píng)估，維修方法選擇等內(nèi)容。

海底管道應(yīng)急搶修需要的大型資源包括但不限于：船舶資源（包括主作業(yè)船、配套拖輪、交通船等）；潛水設(shè)備，挖溝設(shè)備，切割設(shè)備等。

搶修設(shè)備組件的選擇主要取決于維修方案的工藝要求，海底管道維修方法包括兩種：一種是直接對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行封堵，另一種是對(duì)海管損傷段進(jìn)行更換。針對(duì)海管維修的方法來選取備件，包括卡具類工裝以及連接件。卡具的選型時(shí)主要考慮卡具的內(nèi)徑尺寸以及卡具可承受的壓力范圍；連接件造型時(shí)主要考慮連接件的尺寸、壓力等級(jí)、壁厚、材質(zhì)、設(shè)計(jì)壽命等。

海底管道日常監(jiān)測(cè)的檢測(cè)內(nèi)容包括：海底管道的巡線，海底管道外部檢測(cè)以及海底管道內(nèi)部檢測(cè)。根據(jù)海底管道日常監(jiān)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)海底管道進(jìn)行評(píng)估，從而判斷海底管道的狀態(tài)。另外還需要進(jìn)行定期的應(yīng)急演練，準(zhǔn)備充足的應(yīng)急資源，隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)海管發(fā)生異常情況。

2 應(yīng)急處置階段

雖然海底管道具有日常的監(jiān)測(cè)以及檢測(cè)，然而因?yàn)槭芨鞣N影響因素的制約（比如機(jī)械外力、地質(zhì)沉降等），難免會(huì)發(fā)生損傷。一旦海底管道發(fā)生意外損傷，就需要啟動(dòng)應(yīng)急措施。首先需要查找損傷點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行停產(chǎn)或降壓操作。

如果該管道是輸氣管道或輸油管道，則應(yīng)利用直升機(jī)或者巡線船進(jìn)行巡線，根據(jù)海面氣泡或油花位置判斷大致的損傷點(diǎn)位置；如果是注水管道，則需要進(jìn)行置換注氣，根據(jù)海面氣泡位置判斷損傷點(diǎn)位置。根據(jù)大致位置使船舶拋錨就位，管線挖溝暴露；潛水員下水進(jìn)行探摸，確定損傷點(diǎn)的具體位置，進(jìn)行標(biāo)記；在查找損傷點(diǎn)的同時(shí)進(jìn)行多方案的準(zhǔn)備工作，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的實(shí)際情況選定方案。

3 應(yīng)急搶修準(zhǔn)備階段

3.1 損傷點(diǎn)評(píng)估

潛水員對(duì)管道情況進(jìn)行記錄并判斷損傷點(diǎn)的類型以及損傷程度，根據(jù)損傷情況確定施工方案。損傷情況通常可分為小損傷和大損傷2 種類型。

小損傷包括小孔、小坑、小裂紋以及小變形，判斷標(biāo)準(zhǔn)為海管是否能夠通球，可通球的損傷定義為小損傷；大損傷包括海管斷裂、大變形、大范圍破壞等，不能通球可定義為大損傷，如圖2 所示。

圖2 海底管道操作類型

3.2 維修方案選擇

根據(jù)損傷形式不同可以選擇不同的維修方案，目前常用維修技術(shù)列表可見圖3。維修方案選擇如表1 所示。

圖3 海底管道常見維修技術(shù)

表1 維修方案選擇

4 搶修海上實(shí)施階段

4.1 小損傷修復(fù)

作業(yè)坑開挖結(jié)束后，潛水員在水下使用液壓圓盤鋸切割水泥涂層，使用高壓水自動(dòng)清理設(shè)備清理防腐層，露出金屬管道，并使用液壓打磨機(jī)（圖5）打磨海管表面使其粗糙度滿足安裝要求。

海底管道表面處理完成之后，吊裝封堵卡具下水進(jìn)行安裝，在水下應(yīng)用的管卡一般為機(jī)械管卡，靠螺栓緊固后實(shí)現(xiàn)密封，如圖4 所示。

圖4 管卡安裝完成后的示意圖

4.2 大損傷修復(fù)

損傷長(zhǎng)度小于6 節(jié)管的管道修復(fù)時(shí)，通常使用普通的工程船進(jìn)行更換損壞的海管。更換管段可采用兩種形式，一種是平管起吊更換損傷段的形式。另一種是水下濕式修復(fù)，使用水下機(jī)械連接器的形式。

損傷長(zhǎng)度大于6 節(jié)管的管道修復(fù)時(shí)，可使用鋪管船重新鋪設(shè)損壞的海管。首先將破損管段進(jìn)行切割回收，然后使用鋪管船安裝原鋪設(shè)階段的模式進(jìn)行重新鋪設(shè)。

另外，可根據(jù)海管損傷后是否泄漏為依據(jù)選擇海管停產(chǎn)維修或者不停產(chǎn)帶壓維修的方式。

5 應(yīng)急恢復(fù)階段

損傷點(diǎn)修復(fù)完成之后進(jìn)行管線試壓，試壓通過后管線復(fù)產(chǎn)，船舶、人員及設(shè)備復(fù)原。

6 結(jié)論

海底管道事故具有突發(fā)性和不確定性等特點(diǎn)。近年來海上油氣田發(fā)生了多起海底管道破損泄漏事故，因此要做好油氣管道的應(yīng)急維修預(yù)案是至關(guān)重要的。應(yīng)急搶險(xiǎn)的5 個(gè)階段包括應(yīng)急準(zhǔn)備階段，應(yīng)急處置階段，應(yīng)急搶修準(zhǔn)備階段，搶修海上實(shí)施階段以及應(yīng)急恢復(fù)階段等，并對(duì)其進(jìn)行了探討。