卡子安装法在海底管道泄漏点修复工程中的应用

蔡长松， 高峰， 张印桐

（海洋石油工程股份有限公司深圳分公司，广东深圳518067）

1 引 言

海底管线在长期服役过程中受到海水腐蚀、焊缝缺陷、悬跨重力、地形改变等诸多因素影响经常会发生泄漏，不仅造成油田经济损失，更会污染海洋环境。因此根据油田溢油应急方案，油田生产过程中一旦发现海管泄漏，第一时间关闭海管，联系海上作业施工方，沿泄漏海管进行漏点调查，确定漏点位置情况，进行海管补漏。

安装修复卡子补漏简便高效，海上作业时间短，是近年海管补漏首选的施工方法。2011 年，南海某油田的一条输油管道在生产过程中发现压力不稳定，之后海管调查在这条管道上发现了多达16 处的漏点，承包商采用修复卡子安装的补漏方法进行紧急施工，仅用了20 天便完成了所有16 处漏点的修复，并一次性施压通过，管道恢复生产运营，为油田避免了更大的经济损失。本文结合这次项目实践，对使用水下A 架安装修复卡子的方法进行总结，并根据海上安装修复卡子时出现的问题提出改进意见。

2 海管修复卡子安装所需的设备和工具

海上作业之前，将海上修复卡子安装所需设备采购到位，海管修复卡子安装需要以下工具：（1）潜水系统。根据作业水深确定使用空气潜水还是饱和潜水，国内空气潜水极限深度一般设为60m，水深大于60m，选择使用饱和潜水。潜水系统选择必须满足能够在作业深度完成修复卡子的安装；（2）潜水支持船舶。用于搭载潜水系统和项目其他设备，而且必须备有吊机可以下放潜水工具、修复卡子和水下A 架；（3）观察级ROV（Remoted Operating Vehicle）。用于潜水作业前漏点位置确认、预调查和监测修复卡子安装后的压力测试，保障潜水员安全；（4）定位系统。调查记录海管漏点位置，为ROV 调查、潜水作业和船舶定位提供支持；（5）水下A 架。用于悬挂、操作修复卡子，水下作业时携带修复卡子下放到管线漏点上方，便于潜水员调节卡子位置，如图1 所示。（6）吸泥泵。如果海管下部埋于泥中，潜水员则使用吸泥泵在海管漏点下方挖坑，便于修复卡子安装和卡子下部螺栓加力；（7）空压机。为吸泥泵提供高压气体动力，产生的高压气体压力和流量必须满足在潜水作业水深处使用吸泥泵的要求；（8）索具。根据修复卡子和水下A 架的设计、质量选择索具的数量和规格；（9）力矩扳手、套筒。根据卡子螺栓选择规格。

以上工具均是修复卡子安装的必用工具。海上施工时，为了提高作业效率，可以增加其他水下作业工具。

图1 水下A 架

3 修复卡子陆地预安装和压力测试

根据泄漏海管的尺寸和漏点情况设计制造修复卡子。在运送到海上进行最终安装之前，必须首先进行陆地预安装和压力测试，全程模拟海上安装过程和压力测试环境，确保卡子合格之后才能够运送到海上使用。与此同时，修复卡子预安装和压力测试过程中能够发现卡子设计和操作上的缺陷并及时纠正，节省海上作业时间，降低项目成本。

4 修复卡子海上安装

施工船舶携带修复卡子和作业设备寻找并就位于海管漏点上方，DP（Dynamic Positioning）定位，潜水对修复卡子进行安装。

4.1 ROV 预调查

海管停产，海管内打入染色剂并加压，ROV 沿海管调查发现漏点，如图2 所示。定位系统记录漏点KP 位置，ROV 调查漏点在海管上的具体位置、角度并录像供潜水监督参考。

ROV 预调查可以使得潜水安装修复卡子之前潜水员对漏点情况有初步了解，确定工作量，是否需要在漏点下部挖坑，制定出详细的潜水作业方案，做到有的放矢。

图2 ROV 预调查漏点

ROV 预调查还需要确定漏点周围没有影响潜水员安全的渔网、绳索等物品，保障潜水员作业安全。

4.2 甲板预备工作

为节省潜水员水下作业时间，甲板工作人员需要预先将修复卡子悬挂在水下A 架上：（1）选择合适的吊索具，将修复卡子悬挂在水下A 架上，调整卡子处于完全打开姿态；（2）仔细检查修复卡子和密封垫没有损坏；（3）将水下用工具、螺栓、密封垫等放入A 架工具篮，并捆绑好；（4）根据海管顶部高度确定修复卡子距离甲板的最小距离，保证A 架下放到海底之后卡子在海管漏点上方不碰触、损坏海管；（5）密封垫加工：纵向密封垫突出槽部4～5mm，其端部倒角，如图3 所示；周向密封垫环斜45°断开。

图3 纵向密封垫加工

4.3 漏点清理

船舶DP 就位于漏点上方，潜水条件成熟，潜水员入水，查看、测量漏点情况，最终确定修复卡子安装位置。

如果修复卡子安装需要在漏点下方挖坑，甲板吊机送下吸泥泵，甲板工人配合潜水员开启空压机供气，挖坑完成后收回吸泥泵。

图4 周向密封垫清理位置

修复卡子位置确定之后，周向密封垫位置也就随之确定了，如图4 所示，潜水员清理周向密封垫位置的海生物，如果该位置海管FBE 涂层有纵向划痕，则必须剥落该处FBE 涂层。

4.4 下放水下A 架、修复卡子

甲板工作人员将修复卡子悬挂在A 架上，确认工具、螺栓、垫圈、顶卡等全部放在A 架工具篮中，确认定位信号发射器、荧光棒绑在A 架之上。

潜水员清理密封垫位置完成之后，甲板下放A 架入水，ROV 水中监测A 架下放到海底之上5m 处，潜水员引导A 架最终下放到海管漏点处，解锁，回收吊机钢丝绳。

4.5 修复卡子安装

潜水员使用A 架上的悬挂倒链缓慢下放修复卡子，并调整卡子的位置，将卡子准确包裹在海管漏点外方。卡子最终位置由潜水员清理的周向密封垫位置决定，即保证最终放入的周向密封垫在清理位置处，关闭卡子。

如图5 所示，穿入修复卡子四角上#1、#11、#12、#22螺栓，拧上螺母，不加力。

拆除修复卡子上的倒链，旋转卡子，使得纵向密封垫可以水平放入，清理密封槽，放入纵向密封垫，紧固卡子四角上#1、#11、#12、#22螺栓。

在修复卡子两侧周向螺栓2 点、10 点（正上方为12 点）方向安装卡子位置调整卡片，调整修复卡子与海管同轴，放入周向密封垫圈，每侧安装2 个垫圈，2 个垫圈自断点处成180°垂直安装，如图6 所示。

图5 修复卡子螺栓示意图

图6 周向密封垫放入示意图

潜水员进一步安装修复卡子两侧的周向密封垫圈挡板，用扳手对所有垫圈挡板螺栓预紧。之后用力矩扳手按照程序对所有螺栓进行最终加力，完成修复卡子的安装。

潜水员回收所有工具，为ROV 监测压力测试和调查后清理通道。

4.6 压力测试

潜水员离开修复卡子到达安全位置，管道加压，开始修复卡子压力测试。ROV 就位于卡子处，环绕观察修复卡子是否泄漏，并录像。

5 作业改进建议

海上作业成本很高，改进建议侧重于减少项目海上作业时间，降低项目费用。经总结，对该方法提出以下建议：

（1）工具改进。漏点一般出现在海管连接焊缝处，此处包裹有橡胶套筒，注意配备硬毛刷用于打磨橡胶套筒，配备高压水枪剥落FBE 涂层，可以大幅减少密封垫处清理工作所用时间。

（2）如果有多处漏点安装修复卡子，建议全部安装完成之后一起进行压力测试。

（3）水下A 架改进。由于修复卡子下放时必须保护海管不被卡子碰撞损坏，要求修复卡子下放到位后高于海管，作业中会出现由于海管下部悬跨大而无法使用A 架的情况，因此建议适当加大A 架高度；由于潜水员作业时使用力矩扳手加力，扳手长度较大，建议A 架宽度也适当加大，方便潜水员使用工具。A 架具体尺寸根据前期ROV 调查结果而设计。

（4）作业期间预备两个A 架，如果有多处漏点，甲板准备工作可以循环进行，节省作业时间。

（5）备用方法。如果由于海管漏点处的地形原因而无法使用A 架，可选用浮袋悬挂法替代水下A 架进行安装。

（6）由于修复卡子安装作业期间在海管下部挖坑造成海管部分悬跨，加之卡子重力对海管造成的应力不可忽视，建议后期做支撑或填埋处理。

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