海底管道施工技术

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1、海底管道施工技术研究海底管道施工技术研究摘要：海南 8 块海底管道工程是辽河石油勘探局重点项目，在认真研究分析了国内外海底管线施工技术的基础上，结合辽河海域的特殊海况及潮汐特点，经过多次调研论证，制定了一整套施工技术方案，经过精心组织、合理安排施工顺序、合理配备施工机具、人员，在保证安全、保证质量、保证进度的条件下，顺利完成海南 8 块开发海工建设海底管道工程。 关键词：海底管道 管道发射 导向器 浮托 海上组对海底挖沟 海南 8 块位于辽东湾北部滩海地区，共有 8 口油气井，用 DN50 海底管道输送至人工岛。渤海湾海域经常出现 56 级的大风天气，施工受风力的影响很大，对施工带来困难和危险

2、。 1 1 施工工艺技术综合比较施工工艺技术综合比较 海底管线的铺设方法主要有两种：一种是拖管法，一种是铺管船法，其中铺管船法适合于水深 5 米以上海域作业，且需要有一整套施工机具和船舶与之相配合；拖管法是采用陆岸预制成段、轨道小车发送、拖轮拖至指定海域沉管就位的施工方法。而辽河油田为滩海油田，特别是近岩海域，水深小于 2m，铺管船无法进入，根据辽河滩海海域满潮为水、落潮为滩的这一特性，确定海底管线在海上运输采用拖管法，采用吃水浅、分体式作业船担任海底管道在海上拖航和焊接任务。 2 2 施工工艺主要内容施工工艺主要内容 2.12.1 海底管道陆地预制海底管道陆地预制针对现场 600 米14 米

3、的狭长预制场地研究并确定了每 500 米段的预制方法。将单管组对焊接，确定 100m 最佳穿入长度，将 100m 工作管穿入 100m 套管之中，再实现 5 个 100m 管段与锚固件的整体焊接，再经试压通球。试压合格后的 500m 管段进行整体吊装到发送轨道的发送小车上。现场管线整体吊装采用5 台吊装设备从管段一端吊起并分段交替将管段放置到小车上。500m 管段发送入海采用吊管机通过吊带，吊拉管段前部缓慢前行，通过前置导向器发送入海，在管段尾部通过钢丝绳和卷扬机调解发送速度。小车在导向器前与管线脱离后掉入小车回收装置回收小车。 2.22.2 海底管道海上焊接海底管道海上焊接 在 500m 管

4、段上均布绑扎一定数量的浮桶利用涨潮时进行拖航，到达预定位置后，将管道固定在临时固定桩上并解除浮桶，使管道下沉至泥面。焊接作业船将两根管段对接端头吊起后再进行焊接，经探伤检测并防腐后再次沉至泥面，整体后，采用后挖沟、自然回淤方式埋设管道，进行海底管道试压吹扫工序，最后注入氮气等待其投产运行。 3 3 施工新工艺技术施工新工艺技术 3.13.1 100m100m 管段穿管工艺管段穿管工艺 在陆上预制 100m 管段穿管这个环节，由于工程预制场地较为狭小，海上管道施工还需要集中拖管，采取两个 100m 管段的内、外管在预制平台上互换位置焊接预制，待 4 个 100m 单层管段全部预制完毕即可同时穿管

5、。3.23.2 防腐层在穿管过程防护技术防腐层在穿管过程防护技术 穿管过程中，100m 管段内、外管环缝没有采用传统所使用的扶正块，而是在内管管端多圈单层缠绕8#铁丝，保护内管前进端的防水帽及防腐保温层，在外管管端设置引入管，然后在每根内管管材中间部位再缠绕 8#铁丝，避免因管线重力自然弯曲造成下部保温层划伤或划破，并在穿入过程不断涂抹适量黄油于内外管易摩擦部位，利用这种方法，既加快了穿管速度又保证了穿管质量。 3.33.3 外管死口焊接无半瓦工艺外管死口焊接无半瓦工艺实际预制过程发现，将 5 个 100m 内管所有焊接死口焊接完毕后，采用机械依次纵向移动 5 个 100m外管，便可实现外管与

6、外管的单道环缝焊接，而不存在半瓦焊接。 3.43.4 500m500m 管段吊装工艺管段吊装工艺 经技术人员对管线弯曲允许值计算和经验丰富的起重工对吊装工序深入研究后，制订了由 5 台吊装设备吊装的500m 管段吊装方案 ，即管线吊装分 5 次进行，吊点间距20m，吊高1m，从 500m 管线一端吊起上发送轨道，轨道与管线过渡的接触部位采用软体保护，5 台设备再顺序前移至第二处吊装段，依次类推完成 500m 管段吊装上发送轨道。 3.53.5 导向器新结构应用技术导向器新结构应用技术 陆上预制场地建设在双台子河口西航道西侧，河道内涨、落潮流速最大可达 56 节，在管道下水过程中，由于水流的作用

7、将使处于水中的管道弯曲变形较大，直接影响到管道发送下水。为了保证管道发送下水安全，经施工技术人员多次研究，决定对导向器结构进行改造，即保持三组承重充气轮胎结构不变，在导向器前段和后段分别安装横向导向轮和侧向导向轮，同时对导向器基础及侧向受力部位进行改造，在实际使用中效果很好。 3.63.6 导向器没入水中发送管道工艺导向器没入水中发送管道工艺 此海域水涨、落速度均约为 0.6m/h，在管线发送下水的过程中，保证管线的安全是至关重要的。根据潮位和潮速，制订了管线发送下水方案，即在涨潮水位半浸没导向器时开始发送管线下水，以管线8m/min 下水速度计算，约 1 小时即可把 500m 管线发送完毕，

8、此时导向器也将全部浸没于潮水中。 3.73.7 海管发送小车回收工艺海管发送小车回收工艺 海管发送时小车均布于发送轨道上每 10 米 1 个，小车行至发送轨道端部进入与发送轨道成 30 度角的回收轨道后与管段脱离，靠下滑力延回收轨道滑入回收坑的回收平台，靠弧形导向档板改变方向，滑向管段一侧。进入导向轨道前，人工挂好回收钢丝绳，用吊车从小车回收坑内吊出。 3.83.8 管道快速浮拖管道快速浮拖 从三道沟至海南 8 的拖管途中还要经过一处约 2km 的浅滩，只能在高潮位时的 3 个小时完成管线下水、拖航，否则管线将搁浅于浅滩，但在再次涨潮继续拖航时又可能遭遇大风大浪，将严重威胁管道、船只及人员的安

9、全。必须确定并掌握拖航当天及次日的天气和潮汐变化情况，才可以将牵引船、护航船和拖尾及工作人员提前就位，并保证待下水管道一切就绪。潮位合适时拖动海管下水，各船只全力协作，按照预定航线（航线经 GPS 测定）快速前进，1 小时以后便可抵达就位海域。 3.93.9 海上管线潮沟处水平口连接工艺海上管线潮沟处水平口连接工艺 海上管线横跨该海域两处潮沟，最低潮时沟深可达 45m，根据涨、落潮时间计算，一个潮时允许作业时间只有 45 个小时，而完成一道焊口的作业需要 78 个小时，如果潮位较高时焊接，吊起的管线弯曲过大，将对管线不利。经过多次潮汐观察和水位测量，最后确定小潮期进行潮沟位置管线作业。小潮期落

10、潮作业允许时间可达 6 个小时，在高潮位时综合作业平台就位、端头管线起吊及各工序作业准备，潮落至允许作业水位时进行切头、打磨、组对、焊接、无损检测和防腐工序。积此作业经验，顺利完成了处于潮沟内 4 道焊口的作业，不但保证了焊接质量，而且为海上管道后续施工赢得了时间。 3.103.10 独特的海底管道挖沟工艺独特的海底管道挖沟工艺 海上管道连接完毕之后，进行管道挖沟。在高潮位和潮沟位置均可以采用作业船拖动液动潜水挖沟机，形成高压喷射水流在滩面上管道位置垂直开沟并且实现不间断前行。对于滩面较高位置还可以在退潮露滩时，利用陆地挖沟机在滩面上直接进行挖沟，形成陆地挖沟机可以海用的特点，其挖沟质量和效果

11、优于潜水挖沟机。 4 4 新工艺技术应用效果新工艺技术应用效果 百米穿管、防腐层防护、无半瓦焊接、整体吊装、导向器改造、快速拖航、潮沟焊接以及陆地挖沟机海用等新工艺技术在陆地预制海上敷设中得以成功的应用。既加快了工程进度，又保证了施工质量和作业安全，为后续工序的稳定进行赢得了宝贵的时间。目前，集气管道和混输管道均已投入海南 8 块试投产使用中。 5 5 结束语结束语 在辽河滩海海域开展油气田开发工程尤其是海底管线建设具有其特殊性、复杂性、唯一性，在这全新的生产建设领域中，对工程建设质量及安全提出了更为严格的要求，唯有万众一心、通力合作，求真务实，才能为辽河油田持续、协调、较快发展做出应有的贡献。