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水下安装

发布日期:2018-9-10 18:20:58    人气:0    栏目:水下安装

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在上世纪70年代,在海域中开发了大型油气田以后,开始建设了大型海洋油气管道,把开采的油气直接输往陆上油气库站。随着全球油气工业正在向海洋进军,海底铺设的油气管道日益成为全球能源运输动脉的重要组成部分。

海洋管道包括海底油、气集输管道,干线管道和附属的增压平台以及管道与平台连接的主管等部分。其输送工艺与陆上管道相同,但是因为海洋管道工程在海域中进行的,施工方法则与陆上管道线路工程不同。

海底管道的施工已发展了多种方法,每种铺管方法都有其适应特殊条件的能力。在登陆段浅水区的施工与深水段的施工也不相同。无论采用何种方法,要完成的基本任务是:焊接连接管段;检查接口;对现场焊接接口进行涂敷,包扎防护层;在不损伤管子的情况下把管道铺设至海底。[2]

海底管道的施工受波浪、河流、风等环境条件和现场条件的影响极大,因此,应选择在风浪比较平静的季节进行施工。在海底管道铺设过程中,可能会遇到海洋条件恶化,不得不中止作业。因此,在海上施工的船机设备利用率较低,比陆上建设管道的费用要高出很多。

海底管道的铺设随着水深的增加,已步入开阔的海域,水文及海况对管线铺设的影响也在不断产生变化,管线的施工也越加困难,影响因素也趋于复杂,需要从船舶资源、性能、设计计算和监测方面进行综合的加强,以应对施工的影响因素。

目前,我国海底管道的铺设,受技术和装备相对落后的影响,铺设水深都局限于浅水段。这严重影响着我国深水海洋工程项目的开发。但随着我国首条深水铺管船,“海洋石油201”的建成投产,它将填补我国在深水铺管装备领域的空白,并将缩小我国与发达国家在深水铺管技术上的差距。其全球领先的总体技术水平和综合作业能力,也将在海洋工程建造与安装方面起着举足轻重的作用。[3]

海洋管道工程特点

海洋管道工程施工的主要特点是:

①施工投资大。在一般海域中铺设一条中等口径的海洋管道需要一支由铺管船、开沟船和10余只辅助作业的拖船组成庞大的专业船队。此外,还需要供应材料、设备和燃料的船只等。租用专业船队的费用是海洋管道施工中的主要费用,由于这一费用较高,致使海洋管道施工费用比陆上同类管道要高1~2倍。

②施工质量要求高。不论是在施工期间或投产以后,海洋管道若发生事故,其维修比陆上管道维修困难得多,因此,海洋管道施工要确保质量。

③施工环境多变。海况变化剧烈而迅速,如风浪过大,施工船队难以保持稳定。在这种情况下,往往须将施工的管道下放到海底,待风浪过后再恢复施工。

④施工组织复杂。海洋管道施工中,管道的预制,船队的配件、燃料和淡水的供应等,都需要依靠岸上的基地;船队位置和移动方向的确定,也是依靠岸上基地的电台给予紧密配合。因此海洋管道施工具有海陆联合组织施工的特点。

铺设流程

在海底铺设输送石油和天然气管道的工程,这其中又包括海上定位、铺设管道及开沟等项作业。

海上定位

指导铺管船沿着路由方向移动和确定在海域中施工船队位置的作业。海上定位的方法是在岸上设置两座以上已知其经纬度的定向电台,定向电台发射微波定向信号。作业船上安装有无线电定向仪,可以精确地测定船与岸上各电台间的夹角,从而准确地测出船所在的位置。在近海作业时可以用微波发射信号;在远海作业时一般用200米的无线电长波发射信号。这两种方法均能达到铺管作业定位所需要的精度。

海洋管道铺设作业是由陆上管道穿越河流、湖泊水域的施工方法发展起来的。铺管作业主要有铺管船铺设、牵引法铺设和用卷筒船铺设3种方法。具体选用哪种作业方法,还要根据根据管径大小、海水深浅、海况和距岸远近等条件来确定。

铺设施工方法分为;

1.铺管船法

铺管船法是铺设海底管道最常用的方法,它能提供一个完整的海上预制加工厂。此工厂能使管子沿所选择的线路连续地组装成管道,铺管船可以是标准的驳船,也可以是半潜式铺管船。这些船只能在不封冻的海上长期作业,如果配合辅助拖轮和供应船作业,则可自给自足一次连续工作几个月。

作业过程是将管子经陆上预制厂加上水泥加重层后,用船运到铺管船上,将管子逐段组装焊接,焊好的管段在铺管船向前移动时,从船尾部的托管架上滑入海中。整个铺管作业的过程中,管段下滑的长度必须与船的位移量同步,同时,铺管船必须处于较稳定的状态。为此,在铺管船的前后左右布置有4~6个船锚,调节锚缆的松紧可稳定船只;调节锚缆的长短可移动船位。管段自托管架的尾部滑向海底时,悬吊在海水中形成一个由上拱弯转为下弯曲的S形,使管段受到复杂的弯曲应力的作用。因此船上有能力足够的张力机夹住管段,使之不能自由滑动,并且使管段下滑同船的位移距离一致。

铺管船作业主要顺序是:将单节管(长12m)或“双节管”(2 X 12m,3 X 12m)一根根焊接接长,检查每道焊口,对接口进行防腐绝缘层、保温层、外包混凝土防护层加工;通过下水滑道(托管架)慢慢地放入海床,每铺设一段距离,移动铺管船锚缆一次。多数铺管船是靠大马力拖轮来拖航的。

2.牵引法铺设

近年来牵引法在浅海海域中铺设管道,应用较多。这种方法无须使用铺管船和开沟船,并可减少很多辅助船只,费用较少。作业方法一般是:先在海岸上将管子组装成1~2公里长的管段,然后用拖船将管段牵引下海,一段一段地拖到预定地点,在海中对接,形成一整条的管道。

在较平静的海域中,管段可在水面上或水面下漂浮拖曳;风浪大的海域,可以在海底拖曳。但是采用这种方法必须注意确保施工质量。施工过程中如发生故障,仍需大型船只来排除。

3.漂浮铺管法

采用漂浮铺管法时.首先在岸上把管子焊成较长的许多管段,在管段上系绑若干浮筒,然后把管段拖往铺设点。下水后的拖运过程中要注意风浪的影响和管线的弯曲变形,以免在拖运中遭到破坏。用驳船托住铺设管段的一端直到与下一端对准并进行焊接。按工艺规定顺序解掉浮筒,将管子下放至海底。重复这些步骤,直到管道铺设完毕。

4.底拖法

底拖法也需要在岸上预制成一定长度的管段,堆放在管架上。然后将管段吊装到用于管道下水的轨道上,与前一段进行焊接连接。焊完一段往下拖一管段距离。当达到某一拖段时(取决于拖管船的能力),再拖往预定铺设位置。所有管段全部在海底就位后,将管段对接端提出水面进行焊接,连接好后再下放到海底;或采用水下连接器连接。采用这种方法,拖管由装有卷扬机的拖管船来完成。被拖管段的长度取决于卷扬机的拖力以及管段与海床的摩擦力。底拖法适用于管道较短、岸上有现成的组装场所以及风浪较平静的情况下采用。


5.卷简式铺管法

卷筒式铺管法是将管子缠到一个大直径的卷筒(图15—27)上.用驳船运至铺设地点,与前面已铺设管段连接起来并从卷筒上放开、拉直,再下放至海底。这种方法不能使用混凝土保护层.管子直径不易过大;这种方法铺管速度很快,最适宜铺设海底软管。


6.垂直或大角度悬链式铺管法

垂直或大角度悬链式铺管法铺管时,管道的形状与字母J的形状类似.故通常称为J型铺管法。该方法适用于下列两种情况:

(1)当需用较短的出油管道把海底井口和处理设施相连时,采用传统的铺管方法不经济,用此法较合适。

(2)当进行深水铺管时,要限制过度的弯曲,就需要很长的托管架,一般的铺管船满足不了这一要求。一般是用半潜式钻井平台的井架把连接好的管段吊起成垂直状态。在管线到达海底后,将钻井平台拖离钻井位置,管道呈悬链线状。随着拖船的移动,不断地将管段连接在一起并下放到海底。


7.开沟铺管法

海底管道的挖沟和埋设,是为增加在位坐底稳定性,同时在渔业拖网等活动下提供保护。渔业活动对于未做挖沟埋设处理的海底管道的影响等还是相当显著的。

渔业活动(拖网载荷)对海底管道的影响,国内外都还没有强制规范进行约定。传统上,人们根据管径界定管道是否能够承受拖网载荷,即当管径不小于16cin时,海底管道能够承受拖网载荷,故无需进行挖沟保护。

一般在高速海流会使管道产生位移的地区、由于冲刷使管道逐渐损坏的地区以及在有航行船只抛锚和捕鱼作业可能破坏管道的地区,应采用开沟铺管法(图15—29)埋设管道。开沟可用扬吸挖泥船或用开沟犁。开犁沟一般用拖轮拖,它要比挖泥船更适用于较硬的土质。使用这两种方法开沟时,可同时进行铺管作业。沟的回填有的是靠海底泥砂的自然移动来完成。



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