一種新型海底軟管裸露防護技術

胡春陽*

（中海油（天津）管道工程技術有限公司）

0 引言

海底軟管裸露或埋深較淺時，易遭受船錨沖擊或拖網板拖曳等第三方破壞，從海底軟管的結構及失效案例分析可知，海底軟管遭受到第三方破壞后大多會出現斷裂等情況，根本無法進行介質置換，不僅會帶來巨大的環保風險，而且會導致海管停輸，故需對裸露或埋深較淺的海底軟管進行防護[1-3]。海底軟管裸露防護主要有以下幾種方法：回填法（如拋石、拋沙及直接吹泥法等）；管道壓載保護法（水泥壓塊等）；重新挖溝埋設法促淤保護法（仿生水草及人工網墊等）[4-7]。本文以南海某海底軟管裸露防護工程為例，提出并了一種新型的海底軟管裸露防護技術和施工要點。

1 水下柔性防護毯介紹

水下柔性防護毯（FPB-Subsea）外保護層是一種非金屬高分子復合材料，材質為高強滌綸，具有抗沖擊性以及防彈性，外保護層內部裝滿沙子水泥，高分子材料漿袋吊筋的材料是超高分子量聚乙烯。FPBSubsea 單塊整體長度為6 000 mm，整體寬度為4 380 mm，由10 個沙筒和3 根吊筋構成，吊筋與沙筒面面縫紉連接，每個沙筒直徑為0.334 m，長度為6 m，每個沙筒的承重約為1.3 t，吊筋寬度為0.4 m，在端部時縮減到0.2 m，并且該端部形成環眼，便于起吊。FPB-Subsea 優點如下：（1）材料陸地預制，海上只需要施工，降低了海上施工時間和難度；（2）起效快，使用后即可見效；（3）防護效果好，針對海底軟管所處環境的主要風險進行有效的設計，規避風險精確；（4）使用壽命較長，約為30 a；（5）相比水泥壓塊的硬化磨損，FPB-Subsea 柔性很好，不會因為長期的使用而出現硬化，不會磨損海底軟管，能夠適應地貌的改變，防止掏刷后失效；（6）FPB-Subsea 的面積很大，并具有柔性，能夠隨著周邊地形的改變，適應新的地貌形狀，能夠有效地保護海底軟管；（7）FPB-Subsea 全覆蓋后，無論各類漁錨等都無法對海底軟管造成勾曳，防撞效果好，不會對覆蓋的海底軟管造成損傷；（8）對海洋環境影響小。

2 治理方案對比

該條海底軟管的部分管段海床深度從0.4～0.7 m均為硬質砂質黏土，浮泥量不足，吹泥工作量較大，吹泥結束后不能保證海底軟管上部的浮泥不會被水流沖走，所以采用直接吹泥法不適宜。

水泥壓塊法治理海底軟管裸露段并不是特別理想，對埋深不足段保護良好，但對裸露段會造成一定損傷。馬克菲爾防護墊以及FPB-Subsea 具有獨特的優點，可作為海底軟管裸露段覆蓋防護的最佳選擇，但馬克菲爾防護墊造價過高，每平米馬克菲爾防護墊造價約為FPB-Subsea 的3 倍左右，因此特推薦采用FPB-Subsea 對海底軟管裸露段進行覆蓋防護，該方法技術可行，經濟性較好。

對于埋深不足的管段（非裸露管段），其上方覆蓋層厚度基本為0.3～0.5 m，同時，由于水泥壓塊不會對埋藏的海底軟管造成損傷以及水泥壓塊的價格優勢，特推薦埋深不足的管段（非裸露管段）采用水泥壓塊覆蓋。

所以，針對該條海底軟管裸露防護方式，推薦埋深不足管段采用水泥壓塊法覆蓋，裸露管段采用FPB-Subsea 覆蓋。

3 FPB-Subsea在海底軟管裸露防護中的應用

3.1 現場施工過程

（1）管線位置定位

定位人員采用DGPS 差分定位系統作為導航定位系統。提前將坐標數據導入GNS-I 綜合導航軟件中，顯示在計算機屏幕上用于接收和處理差分定位數據、羅經數據，導航系統將實時顯示DP2 施工作業船的實際位置，為參與該工程的DP2 施工作業船提供定位支持，以保證DP2 施工作業船準確就位。施工時，通過導航定位系統及DP2 動力定位系統指導DP2 施工作業船移動至施工點附近，并根據風向流向調整船艏向。DP2 施工作業船到位后，下放USBL 水聽器安裝架，通過USBL 定位系統指導DP2 施工作業船位置進行進一步調整。

（2）FPB-Subsea 掛鉤

吊起水下自動脫鉤釋放系統至FPB-Subsea 上方穩定后，由輔助人員對FPB-Subsea 進行掛鉤作業。

（3）FPB-Subsea 下放

掛鉤完成之后，待輔助人員撤離至人員通道或遠離FPB-Subsea 吊裝區域以外后吊機開始下放FPBSubsea。根據USBL 定位數據及二維水下掃描聲吶圖像前后調整船位，由項目負責人及定位工程師指揮輔助人員牽引繩索。牽引繩索的具體方法為：首先輔助人員通過水下自動脫鉤釋放系統上前手纜繩以及后手纜繩調整FPB-Subsea 方向，然后定位工程師監控FPB-Subsea 的狀態及位置指揮吊機下放，輔助人員放松前后纜繩使FPB-Subsea 下落到海底軟管正上方，直至FPB-Subsea 完全伸展。如果FPB-Subsea位置不理想，吊機吊起FPB-Subsea 距離海床50 cm，重新調整后下放至觸底。

（4）水下自動脫鉤釋放系統解鉤

通過動力裝置打開掛鉤，待插銷完全張開后吊機起吊，此時應注意觀察吊機拉力計有無質量顯示，若有質量證明水下自動脫鉤釋放系統未完全解鉤，水下自動脫鉤釋放系統起吊至船舶甲板后吊機將水下自動脫鉤釋放系統吊至下1 塊FPB-Subsea 上方。

（5）打點標記

鋪設完成后定位工程師對FPB-Subsea 的鋪設位置進行打點標記，顯示在定位圖中。

（6）反復至鋪設完成

重復以上步驟，直至FPB-Subsea 全部鋪設完畢。

3.2 施工后掃測結果

本項目使用的地貌掃測設備為美國EdgeTech 公司生產的4200MP 側掃聲吶系統，聲學陰影對側掃聲吶記錄圖譜解釋有很大的幫助，人造物體經常伴有輪廓線非常明確、清晰的聲學陰影[8]。現場鋪設施工全部完成后使用側掃聲吶系統對鋪設后的FPB-Subsea進行掃測，經掃測后FPB-Subsea 均已按指定位置鋪設，符合要求，圖1 所示為側掃聲吶掃測結果。

圖1 側掃聲納掃測結果

4 結語

在海底管道裸露防護作業中，拋石拋砂回填和水泥壓塊覆蓋是常用的防護方式，但不適用于海底軟管裸露防護，本項目為中海油首次運用FPB-Subsea 對海底軟管裸露段進行防護治理，提供了解決海底軟管裸露防護的方法。DP 船配合水下自動脫鉤釋放系統的運用，不僅可有效避免潛水作業安全風險，而且保證了施工質量與效率，同時該裸露防護技術不僅適用于海底軟管，也適用于海底鋼管及電纜，具有很好的推廣價值。