海底管道工程范文

海底管道工程范文（精选9篇）

海底管道工程 第1篇

海底输水管道是跨海供水工程关键的施工项目,由于受海域气候、环境和自然条件制约,具有高风险、高费用,施工、运行和管理难度大的特点,为确保工程施工质量和供水安全,认真研究和探讨海底输水管道规划、设计、施工和管理的技术是十分必要的。笔者参与国内部分跨海供水工程的考察,参加了福建莆田湄洲岛和莆田平海湾跨海供水工程建设,本文就海底输水管道的管线和管材选择,水下管道铺设和保护进行探讨和介绍。

1 管线选择

海底管线选择对管道施工和运行管理关系极大,合理的管线将是跨海供水工程建成的关键,也是工程规划、设计的主要内容和重要环节。

1.1 管线选择原则

(1)管线应选择海底地形平缓,起伏小,距离较短,没有大的弯曲的路径,避开海门、深沟。

(2)选择水深较浅,适宜施工设备和潜水员水下作业的管线,过大水深将大幅度增加工程施工费用。

(3)选择海底稳定、地质变化小,土层承载力好的管线,尽量避开岩层、礁岩和流砂等不稳定的区域。

(4)选择的管线避免与其他已有管线交叉,如海底电缆线、输油管、排污管等。

(5)避开航行船只、锚泊区和既有的海事工程。

(6)管线下海供水点和上岸接水点,应选择地势平坦,避开悬崖、峭壁和受台风、波浪影响的不稳定岸坡。

1.2 管线前期调查

为确保工程设计质量和控制工程造价,在进行项目规划和设计前要进行详细的前期调查,充分搜集和了解管线所处海域的基本情况和资料。前期调查的内容包括管线地形、地质、水深、潮流、潮位、船只通航、锚泊区、障碍物和渔业情况,以及可能影响施工和运行安全的制约条件,如风、浪、降雨、气温、海生物附着、腐蚀及地震等资料。

1.3 管线方案比选

方案比选应根据前期调查资料,进行综合分析,拟定出2～3个方案,比选中要结合考虑和满足以下几个要求:一是选择的管线走向应与跨海段供水点和接水点地形位置、高程相衡接,满足管道运行是对水压的要求;二是考虑海底地质和水下流速对管道施工和运行影响,满足管道稳定和安全要求;三是管线水深要能适合海底管道铺设所采用施工方法、施工设备和潜水员水下作业的要求。总之,海底管线应选择海域环境和自然条件较好路径,如底坡较缓、水深较浅、流速较小,土层承载力好,海底稳定,便于施工,能保证供水安全的经济可行的管线。

2 管材选择

海底管道施工和运行不同于陆地,水下铺管受风浪、潮汐和海流影响大,运输、吊装和安装连接困难;管道运行长期受海咸水侵蚀和水流冲刷,维修养护难度大,合理选用管材是克服施工和运行不利因素,确保工程质量、降低工程造价的一种重要途径。

2.1 管材选用

目前供水工程较多采用的管材有:预应力钢筋混凝土管、球墨铸铁管、聚脂塑料管(PE管、SPE管)、焊接钢管和玻璃钢管等。根据海底管道施工和运行的特殊要求,预应力钢筋混凝土管和球墨铸铁管由于自重大、水力性能差,运输、吊装和安装难,维修管理不便,不宜作为海底输水管材。

钢管应用领域广,历史长,制作安装方便,强度可靠,水力性能较好,是传统采用的供水管材。但钢管在海底运行易腐蚀和结垢,污染水质,施工时焊接质量要求高,需严密防腐,运行时要设置阴极保护,水下维修养护难度大,工程综合造价较高。

玻璃钢管是一种新型管材,国内通过引进生产、应用和发展,已广泛得到推广应用。该管材耐腐蚀不污染水质,水力性能好,重量轻,安装维修相对容易。玻璃钢管按材料结构和生产工艺不同,又分为夹砂缠绕和离心浇铸两种,离心浇铸玻璃钢管因生产工艺要求高,比夹砂缠绕玻璃钢管结构更致密、坚实,刚度相对更高,易切割、维修操作简单,适合于跨海距离较短,水深较小,海底地质条件较好的跨海供水工程。福建湄洲岛跨海供水海底段采用离心浇铸玻璃钢管。

适合作海底管材,在国内目前尚有高密度聚乙烯PE管,同样具有玻璃钢管优点,并且管水力性能优于玻璃钢管。近年来,随着聚乙烯聚合技术优化创新,PE管得到进一步更新和发展,推出了钢骨架塑料(聚乙烯)复合管(SPE管),SPE管克服了聚乙烯管耐腐蚀不耐压,易损坏,刚衬易脱层和连接易渗漏等缺点,具有强度高、刚性好、环刚度大、抗蠕变、线性膨胀系数小等优点。福建莆田平海湾跨海供水划等号采用钢骨架塑料(聚乙烯)复合管(SPE管)。

2.2 管材比选

不同的跨海供水工程所处海域地形、地质、水深、水流和经济条件及供水要求不尽相同,管材选择应根据工程施工环境和自然条件,因地制宜,综合分析,通过管材生产、应用、价格调查,遵循安全、经济、可行原则进行比选。比选时,要同时考虑以下儿方面的要求:

(1)安全性要求。目前,国内海底输水管道工程规划、设计和施工尚无统一的规范标准可遵循,设计时首先应考虑安全性要求,对管材强度、承载力不仅要考虑正常运行要求,而且要考虑施工工艺、运输、吊装和水下安装对管材强度和刚度要求。

(2)水质和水量要求。海底输水管道按供水系统的功能划分,可分为输送原水和输送净水两种,对输送净水管道,则要求长期运行不会产生对水质污染,而作为输送原水,则相对可以降低对管材要求。海底工程投资大、扩建难,管道输水能力,要长远结合,留有余地,充分考虑供水发展的要求。

(3)维修保护和抗震的要求。海底管材维修保护需由潜水员水下进行,水下电焊、切割工艺复杂,难度大,管材选择要考虑,容易切割,容易连接,操作简单的管材,同时海底沟槽开挖平整难,要求管材具有一定绕曲性,接头能满足地形变化和抗震的要求。

3 管道铺设

海底管道铺设应根据管线长度、水深、水流、地质、潮汐、风浪和外界条件影响因素,在确保施工质量和供水安全的前提下,通过经济技术论证,采用合适的铺管方式和施工方法。

3.1 铺管方式

(1)铺设在海床上。在管线水深较大,没有船只航行和锚泊的影响;海床稳定,不因水流冲刷和其他原因引起的破坏;管线没有障碍物和悬空地,不会产生浮管现象,则可将管子直接铺设在海床上。

(2)埋设在海底沟槽内。根据工程实践经验,影响管道安全的主要因素是海床的稳定条件,为克服海床受风浪、水流冲刷、船只抛锚及其他原因造成的稳定破坏,管道应埋设在海床下足够的深度。埋设深度应根据海床地质,水流产生冲刷和外力可能造成破坏,通过稳定分析确定。沟槽内管顶埋设厚度一般为管径3～4倍,不小于1.5m。

3.2 铺管方法

目前大口径的海底输水管道铺设有拖管法、铺管船法和简易作业船法,分别介绍如下:

(1)拖管法,又分为面拖和底拖。面拖是指管子在岸上场地拼接成一定长度,入水浮在水面上由牵引船进行拖管,并沉放到水底或沟槽内进行埋设。该方法拖管长度较大,可达2～3km,但受风浪、潮汐影响,控制下沉就位难度大,且管段要承受拉力,接头易拉脱,一般不宜采用。底拖是指管子在岸上拼接成一定长度,入水下沉到管线位置,由牵引船牵引就位,该方法为水底拖拉,水下作业相对安全,但牵引拉力要大,拖拉管段长度不能太长。当管线底坡较大时不宜采用。

(2)铺管船法,该方法适用于较长距离的管线铺设。施工时要有专门铺管船,船上设置托管架、绞缆系统和发射滑道,管子在岸上组装成管段后,吊运到铺管船上,在铺管船上将管段对接,由船上绞缆控制,管子沿滑道发射入水,沉到水底或沟槽内进行铺设。浙江舟山跨海供水海底管道长36.4km,最大水深18m,管材为全程焊接钢管,管径DN1000,采用铺管船法铺管,铺管船较大,船长96m,宽21m,为一艘7000t级甲板驳船,船上设置有托管架、发射滑道、起吊设备和焊接防腐机具,配备了锚泊系统和定位系统。铺管时,将岸上组装好钢管段,吊运到船上进行对接、防腐和阴极保护,再由船上绞锚的方法移船前进,使钢管从船尾发射架滑移入水,沉入海底,吹填铺设。

福建莆田平海湾跨海供水工程跨海段长9.86km,最大水深36.7m,管材为SPE管,管径DN500,采用”先铺后埋”的铺管船法施工。铺管船长61.5km,宽21m,船上设置托管架、滑道,配备锚泊系统和定位系统,配置2台横张力绞车,调节滑道移动,铺管时,将管段(厂家生产单管长48m),吊运到发射架上,进行热熔连接,并配置压重块,通过滑道发射入水,管子在水下由后挖机开挖管沟,使管子沉入管沟内,由管段试压后进行吹沙回填,履盖网格石笼或模袋混凝土压载保护。

(3)简易作业船法。在海底管线距离不大,水深较浅情况下,如采用铺管船法,将大幅度增加工程施工费用,可采用简易作业船法。该方法在岸上将管子组装成一定长度,浮拖到管线位置,由简易作业船锚定,船上设龙门架和绞缆,控制管段平衡下沉就位,水下由潜水员连接埋设。福建莆田湄洲岛跨海供水工程,海底管线长5.2km,最大水深16m,管材为DN600离心浇铸玻璃钢管。为降低工程施工费用,采用简易工作船法铺管。施工时,在岸边平坦位置设置由砼基础、小车托架和槽钢滑道组成的发射架,与管线水面相联,玻璃钢管在发射架上组装成管段,并发射入水,涨潮时浮拖至管线位置,潮位平稳时,简易工作船锚定,工作船由两根钢管加肋板拼装而成,船上设置简易龙门架和绞缆,管段由龙门架上绞缆调节控制,就位下沉至海底的槽内,由潜水员利用专制法兰和套筒接头进行连接。

4 管线保护

海底输水管道长期在水下运行,如遭到破坏,维修极为困难,因此,要加强对管线保护。

(1)海底管线运行要设定保护区,两岸边要设置明显标志、灯号和告示,对管线较长,较为重要供水,要设立和配备专门管理人员和保安人员,禁止在管线范围内炸鱼、抽砂和船只锚泊,确保供水安全。

(2)为克服海底输水管道沉淀淤积,除在跨海段前设置予沉淀池,确保较大颗粒泥砂不进入跨海段管道,尚需在予沉淀池后适当位置增设加压泵站,对管线进行定期加压清洗,不使海底管道产生沉淀物淤积。

(3)为确保海底管道运行安全,每年台风过后,需由潜水员下海对管道保护进行定期检查,发现损毁,及时维修加固。

(4)海底输水管线运行初期,供水量较少,为稳定供水水压,需在跨海段入海和上岸点设置制水阀和流量计,以达到调节水量、控制水压.检查渗漏和排淤的功能。

5 结语

目前,国内海底输水管道工程规划、设计和施工尚无统一的规范标准,同时跨海供水工程所处海域地形、地质、水深、水流和经济条件及供水质量要求均不相同,对管线、管材和施工工艺的选择和采用,应根据施工环境、自然条件和运行管理的要求,因地制宜、综合分析和论证,遵循安全、经济和可行的原则,选择合理的管线,采用合适的管材和可行的施工工艺,以确保工程施工质量和供水运行安全。

摘要：海底输水管道工程,由于受海域环境和自然条件制约,具有高风险、高费用,施工、运行和管理难度大的特点。本文对管线和管材选择,水下管道铺设和保护进行技术性探讨,为跨海供水工程规划、设计、施工和管理提供借鉴。

海底管道工程 第2篇

考试试题

一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）

1、安全生产监督管理人员在监督检查中发现的下列安全生产问题，应该责令限期改正的是__。

A．违章指挥

B．违章作业

C．违反劳动纪律

D．安全生产责任制不完善

2、重大事故由__会同有关部门组织事故调查组进行调查。

A．国务院特种设备安全监督管理部门

B．国务院或者国务院授权有关部门

C．省、自治区、直辖市特种设备安全监督管理部门

D．设区的市的特种设备安全监督管理部门

3、化工生产环节可能接触到多种刺激性气体，最常见的刺激性气体是__。

A．氮氧化合物

B．乙炔

C．二氧化碳

D．一氧化碳

4、通过对建设项目的设施、装置等实际运行状况及管理状况进行分析，查找建设项目存在的危险、有害因素的种类和危害程度，提出合理可行的安全对策措施及建议的安全评价是__。

A．竣工安全审查

B．专项安全评价

C．安全验收评价

D．安全现状评价

5、某烟花爆竹生产企业2008年销售收入5000万元，提取安全生产费用总计50万元。根据有关规定，安全生产监督管理部门会同财政部门责令其__。

A．限期改正，予以处罚

B．限期改正，予以警告

C．限期清退，不予处罚

D．限期改正，适当处罚

6、对危险、有害因素识别的过程就是__。

A．直观经验分析的过程

B．安全检查的过程

C．安全分析的过程

D．事故预防的过程

7、乙炔发生站的管道应有良好的__措施和定期检测记录。

A．导出静电 B．通风

C．防潮

D．防寒

8、（）是职业健康安全管理体系建立的保证。

A．管理层培训

B．内审员培训

C．主要负责人培训

D．全体员工培训

9、__是作业场所最主要的职业危害之一，是其造成的职业性尘肺病是我国目前发病率最高的职业病。

A．中毒

B．高温伤害

C．生产性粉尘

D．低温伤害

10、《安全生产许可证条例》规定，安全生产许可证的有效期为__年。

A．3 B．5 C．10 D．15

11、安全评价机构应编制__，用于规范安全评价过程和行为，保证安全评价质量。

A．《安全技术资格证书》

B．《安全过程控制文件》

C．《安全评价人员资格证书》

D．《劳动用品使用说明》

12、承包建筑工程的单位应当持有依法取得的__。

A．资质证书

B．施工许可证

C．安全施工证书

D．专业技术人员证书

13、《安全生产法》第三十三条规定，“生产经营单位对重大危险源应当登记建档，进行定期检测、评估、监控，并制定__，告知从业人员和__在紧急情况下应当采取的应急措施。”

A．安全措施；安全管理人员

B．安全措施；相关人员

C．应急预案；安全管理人员

D．应急预案；相关人员

14、生产过程中使用的原料、辅料及在作业环境中存在的某些致病微生物和寄生虫导致人发病的因素为__。

A．物理因素

B．生物因素

C．化学因素

D．毒性因素

15、大型企业提取的安全生产费用达到其年销售收入的（）时，可提出缓提的申请。A．1% B．2% C．5% D．10%

16、采取吸声、隔热来控制噪声是控制生产性噪声的__措施。

A．消除或降低噪声源

B．消除或减少噪声的传播

C．加强个人防护

D．加强健康监护

17、《安全生产法》所称生产经营单位，是指从事生产经营活动的__。

A．工厂车间

B．公司企业

C．基本生产经营单元

D．个体工商户

18、耐压试验主要用于检验压力容器承受__的能力。

A．静压强度

B．动压强度

C．液压强度

D．气压强度

19、船员航海知识浅薄，技术素质低劣以及诲上经验不足，均是导致海损事故发生的因素。对多起海事原因的分析表明，约有__以上的海事是由人为因素造成的，说明船员条件是水运安全的直接重要因素。

A．1/3 B．2/3 C．1/4 D．3/4 20、我国实行生产安全事故责任追究制度，事故调查处理坚持“四不放过”原则。“四不放过”原则是指__。

A．事故直接原因未查明不放过、主要责任人未处理不放过、整改措施未落实不放过、遇难人员家属未得到抚恤不放过

B．事故原因未查明不放过、责任人未处理不放过、整改措施未落实不放过、有关人员未受到教育不放过

C．事故扩大的原因未查明不放过、主要责任人未处理不放过、整改资金未落实不放过、有关人员未受到教育不放过

D．事故原因未查明不放过、直接责任人未处理不放过、整改措施未落实不放过、安全管理人员未受到教育不放过

21、行政处罚的听证程序由__宣布案由。

A．听证书记员

B．委托代理人

C．案件调查人员

D．听证主持人

22、变压器运行时上层油温一般不应超过__。

A．90℃

B．85℃ C．80℃

D．75℃

23、__是指对生产经营单位现有职业安全健康管理体系及其相关管理方案进行评价。

A．目标

B．制定管理方案

C．初始评审

D．应急预案

24、回采工作面常见的顶板事故是冒顶事故。按一次冒落的顶板范围及伤亡人数多少，一般可分为__事故两大类。

A．局部冒顶和大面积切顶

B．局部冒顶和切顶

C．大面积冒顶和局部切顶

D．局部或大面积冒顶和切顶

25、《煤炭生产许可证管理办法》规定，煤炭生产许可证的颁发管理机关自收到煤矿企业提交的申请书和有关文件、资料之日起__天内，应当完成审查核实工作。

A．30 B．40 C．50 D．60

二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、为了综合反应我国生产安全事故情况，提出了适应我国的安全事故指标统计体系，可分为__。

A．综合类伤亡事故统计指标体系

B．工矿企业伤亡事故统计指标体系

C．地区安全评价类事故指标伤亡体系

D．行业类统计指标体系

E．劳动用品指标体系

2、我国规定安全电压工频有效值的额定值为__V。

A．50 B．42 C．36 D．24 E．12

3、《注册安全工程师执业资格制度暂行规定》适用于生产经营单位中从事__的专业技术人员。

A．安全生产监督

B．安全生产管理

C．安全工程技术工作

D．安全生产咨询

E．为安全生产提供技术服务的中介机构

4、《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》规定，“从事使用高毒物品作业的用人单位，应当配备应急救援人员和必要的救援器材、设备，制定事故应急救援预案，并根据实际情况变化对应急救援预案适时进行修订，定期组织演练。事故应急救援预案和演练记录应当报__备案。”

A．当地卫生行政部门

B．安全生产监督管理部门

C．公安部门

D．安全生产监督管理总局

E．煤矿监察局

5、应急预案的演练包括__。

A．桌面演练

B．功能演练

C．全面演练

D．系统演练

E．计算机模拟

6、安全技术措施计划应与同的__等计划同时编制。

A．生产

B．技术

C．财务

D．供销

E．项目

7、应急预案的演练是检验、评价和保持应急能力的一个重要手段。对应急预案的完整性和周密性进行评估，可采用各种应急演练方法。下列有关演练的说法，正确的是__。

A．功能演练是检测、评价多个政府部门在紧急状态下实现集权式的运行和响应能力

B．桌面演练是锻炼参演人员解决问题的能力，解决应急组织相互协作和职责划分的问题

C．功能演练是指针对应急响应功能，检验应急人员以及应急体系的策划和响应能力

D．全面演练指针对应急预案中全部或大部分应急响应功能，检验、评价应急组织应急运行能力的演练活动

E．口头演练是采取口头评论形式，收集参演人员的建议，总结演练活动和提出有关改进应急响工作的建议

8、人员伤亡事故是指事件的后果是__。

A．人员死亡

B．人员受伤

C．人为造成

D．人员身体的损害

E．未造成人员伤亡

9、机械设备由驱动装置、变速装置、传动装置、__和冷却系统等部分组成。

A．检修装置

B．防护装置

C．工作装置

D．润滑系统

E．制动装置

10、根据《生产安全事故报告和调查处理条例》，事故调查组除要查明事故发生的经过、原因、人员伤亡情况及直接经济损失外，还应__。

A．认定事故的性质

B．提出对事故责任者的处理建议

C．提交事故调查报告

D．总结事故教训，提出整改措施

E．执行事故责任追究

11、特种设备安全监察法规体系中，技术法规主要由各类安全监察__构成。

A．考核标准

B．检验规则

C．考核细则

D．管理规定

E．规程

12、依据《安全生产法》的规定，生产经营单位与从业人员订立的劳动合同，应当载明有关__。

A．保障从业人员劳动安全的事项

B．保障从业人员防止职业危害的事项

C．保障从业人员接受教育培训的事项

D．从业人员缴纳工伤社会保险费和获得民事赔偿的事项

E．依法为从业人员办理工伤社会保险的事项

13、事故统计分析是将汇总整理的资料及有关数值形成书面分析材料，填入统计表或绘制统计图，使大量的零星资料__，是统计工作的结果。

A．系统化

B．数字化

C．信息化

D．条理化

E．科学化

14、安全带的存放应注意__。

A．干燥

B．通风良好

C．避免化学物品的侵袭

D．密闭

E．不得接触高温、明火

15、生产经营单位在实施职业健康安全管理体系时，为实现管理评审的目标，管理评审应主要考虑的是__。

A．事故、事件和符合的调查结果

B．绩效测量和监测结果

C．审核活动的结果

D．生产经营单位内外部变化的影响

E．应急预案和演练的效果

16、安全生产投入资金具体由谁来保证应根据__来定。

A．股份制企业安全生产投入资金由董事会予以保证

B．合资企业安全生产投入资金由董事会予以保证

C．一般国有企业由厂长或经理予以保证 D．个体工商户等个体经济组织由投资予以保证

E．合伙经营法人予以保证

17、《安全生产法》明确赋予从业人员的权利有__。

A．知情权

B．赔偿请求权

C．检举权

D．安全保障权

E．指挥权

18、危险物品的生产、经营、储存单位以及__单位的主要负责人和安全生产管理人员，应当由有关主管部门对其安全生产知识和管理能力考核合格后方可任职。

A．环保

B．矿山

C．建筑施工

D．核能调研

E．办公用品生产

19、事故应急救援预案的目的是抑制突发事件的发生，减少事故对员工、居民和环境的危害。因此，事故应急救援预案应提出详尽、实用、明确和有效的__措施。

A．合同

B．组织

C．经济

D．技术

E．行政

20、利用建筑物内已有的设施进行逃生的正确做法是__。

A．利用消防电梯进行疏散逃生

B．利用室内的防烟楼梯、普通楼梯、封闭楼梯进行逃生

C．利用建筑物的阳台、通廊、避难层和室内设置的缓降器、救生袋、安全绳等进行逃生

D．利用普通电梯或观光电梯避难逃生

E．利用墙边落水管进行逃生

21、当事人在听证中的权利有__。

A．服从听证主持人指挥

B．．进行陈述和申辩

C．如实回答主持人的提问

D．遵守听证会场纪律

E．提出新的证据

22、机械在使用过程中，典型的危险工况有__。

A．意外启动

B．速度变化失控

C．运动不能停止

D．运动机械零件或工件脱落飞出

E．安全装置的功能受阻

23、”重大危险源辨识标准”适用于危险物质的__等各企业或组织。

A．生产

B．运输 C．使用

D．贮存

E．经营

24、安全生产标准的安全生产范围包括__个体防护、粉尘防爆和涂装作业等。

A．矿山

B．危险化学品

C．烟花爆竹

D．军工生产

E．工业产品

25、《安全生产法》中“安全生产监督管理”的“监督”是广义的监督，其所构成的广义安全生产监督体制内容包括______。

A．县级以上地方各级人民政府的监督管理

B．监察机关的监督

C．基层群众性自治组织的监督

D．新闻媒体和社会公众的监督

海底管道工程 第3篇

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。

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。

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。

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。

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。

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。

参考文献

[1]ADCI.ConsensusStandardsforCommercialDivingandUnderwaterOperations (5th Ed) [S].Houston:Association of Diving ContractorsInternational, Inc, 2004.

[2]IMCA D014-2007, International Code of Practice for OffshoreDiving[S].

[3]IMO 831-19, Code Of Safety for Diving Systems[S].

[4]USCoastGuard.CommercialDivingOperationsGeneralProvisions[S].

[5]DNV-OS-F101-2000, Submarine pipeline system[S].

[6]DNV-RP-F105-2006, Free spanning pipelines[S].

[7]SY/T6150.2-2003, 钢制管道封堵技术规程[S].

[8]江波, 等.原油输送管道泄漏的维修工艺探讨[C]//提高输油 (气) 管道综合效率技术研讨会论文集.北京:中国石化出版社, 2003.

[9]张连文.长输管道防腐蚀应注意的两个问题及维修技术[C]//提高输油 (气) 管道综合效率技术研讨会论文集.北京:中国石化出版社, 2003.

海底管道工程 第4篇

由选择考试题

一、单项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）

1、气体灭火剂的使用始于__。A．18世纪末期 B．19世纪初期 C．19世纪中期 D．19世纪末期

2、__是最低层级的安全生产立法，其法律地位和法律效力低于其他上位法，不得与上位法相抵触。A．有关安全生产的法律 B．地方性安全生产法规 C．地方政府安全生产规章 D．安全生产行政法规

3、《劳动法》规定，用人单位由于生产经营需要，经与工会和劳动者协商后可以延长工作时间，一般每日不得超过__小时。A．1 B．2 C．3 D．4

4、第二方审核旨在为用人单位的相关方提供__。A．社会的保障 B．信任度

C．信任的证据 D．依据

5、根据《国际危规》的要求，危险货物必须按照《国际危规》标准，附带正确耐久的标志。危险货物的标志由标记、图案标志和标牌组成，所有标志均须满足经至少__个月的海水浸泡后，既不脱落又清晰可辨的要求。A．2 B．3 C．4 D．5

6、管理层培训的目的是__，在推进体系工作中给予有力的支持和配合。A．更新观念 B．强化风险意识 C．统一思想

D．提高管理能力

7、事故报告后出现新的情况，事故发生单位和安全生产监督管理部门应当及时续报、补报，自事故发生之日起__日内，事故造成的伤亡人数发生变化的，应及时补报。A．10 B．15 C．30 D．60

8、__也可以称为紧急恢复，是指事故被控制后所进行的短期恢复。A．预案管理 B．现场恢复 C．紧急救治 D．制度改进

9、为尽可能降低重大事故的后果及影响，减少重大事故所导致的损失，要求应急救援行动必须做到迅速、准确和有效。其中有效很大程度上取决于（）。A．营救活动是否得当 B．危险源消除是否及时 C．现场恢复的稳定性与否 D．应急准备的充分性与否

10、对重大危险源进行事故严重度评价时，如果一种危险物具有多种事故形态，且它们的事故后果相差不大，则按__原则估计事故后果。A．最大危险 B．概率求和 C．平均分配 D．最小后果

11、依据《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》，对被责令停产整顿的煤矿，颁发证照的部门应当____其有关证照。A：吊销B：注销C：暂扣D：废止

12、依据《安全生产法》的规定，国家对严重危及生产安全的工艺、设备实施__制度。A．审批 B．登记 C．淘汰 D．监管

13、某单位编制应急预案的下列做法中，正确的是__。A．由本单位工会领导组织成立应急预案编制工作组

B．应急预案的评审均由上级主管部门或地方政府安全监管部门组织 C．预案评审后，经主要负责人签署发布并上报有关部门备案 D．除评估本单位应急能力外，还评估相邻单位应急能力

14、某烟花爆竹生产企业2008年销售收入5000万元，提取安全生产费用总计50万元。根据有关规定，安全生产监督管理部门会同财政部门责令其__。A．限期改正，予以处罚 B．限期改正，予以警告 C．限期清退，不予处罚 D．限期改正，适当处罚

15、电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体，严禁采用铝包电缆，必须选用经检验合格并取得煤矿矿用安全标志的阻燃电缆。电缆的主芯线截面应满足供电线路负荷的要求，电缆接地芯线的截面应不小于主芯线截面的__。A．1/2 B．1/3 C．1/4 D．3/4

16、粉尘的分散度是指粉尘整体组成中各种粒级的尘粒所占的百分比。粉尘组成中，小于__Pm的尘粒所占的百分数越大，对人的危害越大。A．2 B．3 C．4 D．5

17、__是矿山企业最基本的基础安全培训。A．择期培训 B．领导培训 C．全员培训 D．年度培训

18、模板工程的劳动用工约占混凝土工程总用工的__。A．1/4 B．1/3 C．1/2 D．3/4

19、《煤矿安全监察条例》的立法目的是__。

A．为了保障煤矿安全，规范煤矿安全监察工作，保护煤矿职工人身安全和身体健康

B．为了保护煤矿荣誉，规范煤矿安全工作，保护煤矿职工利益 C．为了保障煤矿安全，保护煤矿经济的发展

D．保障煤矿一切安全，保障煤矿职工的一切利益

20、__是针对某种具体的、特定类型的紧急情况，如危险物质泄漏、火灾、某一自然灾害等的应急而制定的。A．综合预案 B．专项预案 C．整体预案 D．现场预案

21、在预警分析系统中，（）系统主要有完成评价对象的选择，根据预警准则选择预警评价方法，给出评价结果，根据危险级别状态，进行报警。A．预警信息 B．监测 C．预测评价

D．预警评价指标体系

22、属地为主强调__的思想和以现场应急、现场指挥为主的原则。A．第一反应 B．重视管理 C．服从指挥 D．提高技术

23、人事部、国家安全生产管理总局于__发布了《注册安全工程师执业资格制度暂行规定》。

A．2001年9月3日 B．2001年10月3日 C．2002年9月3日 D．2002年10月3日

24、生产设备、工具产生的振动称为__。A．轻微振动 B．局部振动 C．生产性振动 D．全身振动

25、《重大危险源辨识》(GB18218--2000)规定，储罐区汽油和煤油的临界量分别为20吨和100吨。下列储罐区，构成重大危险源的是__。A．一个10吨的汽油储罐和一个20吨的煤油储罐 B．一个10吨的汽油储罐和一个40吨的煤油储罐 C．一个15吨的汽油储罐和一个20吨的煤油储罐 D．一个15吨的汽油储罐和一个60吨的煤油储罐

二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）

1、根据《生产安全事故报告和调查处理条例》，事故调查组除要查明事故发生的经过、原因、人员伤亡情况及直接经济损失外，还应__。A．认定事故的性质

B．提出对事故责任者的处理建议 C．提交事故调查报告

D．总结事故教训，提出整改措施 E．执行事故责任追究

2、预防原理的原则包括__。A．偶然损失原则 B．因果关系原则 C．3E原则

D．本质安全化原则 E．动态相关性原则

3、某童装厂拥有280人从事童装生产经营活动，根据《安全生产法》的规定，该厂__。

A．应设置安全生产管理机构 B．只配备专职安全生产管理人员 C．可只配备兼职安全生产管理人员 D．可不配备专职安全生产管理人员

E．可委托具有国家规定的相关专业技术资格的工程技术人员提供安全生产管理服务

4、以下属于编制安全技术措施计划的基本原则的有__。A．必要性和可行性原则 B．自力更生与勤俭节约原则 C．轻重缓急与统筹安排原则 D．领导和群众相结合原则 E．技术和管理相结合原则

5、用人单位对遭受或可能遭受急性职业病危害的劳动者，应及时组织进行__。A．安全隐患检查 B．生产流程检查 C．健康检查 D．医学观察 E．安全监督

6、要建立起一个完善的生产经营单位安全生产责任制，需要达到的要求是__。A．建立的安全生产责任制必须符合国家安全生产法律法规和政策、方针的要求，并应适时修订；安全生产责任制体系要与生产经营单位管理体制协调一致

B．制定安全生产责任制要根据本单位、部门、班组、岗位的实际情况，明确、具体，具有可操作性，防止形式主义

C．制定、落实安全生产责任制要有专门的人员与机构来保障

D．在建立安全生产责任制的同时建立安全生产责任制的监督、检查等制度，特别要注意发挥职工群众的监督作用，以保证安全生产责任制得到真正落实 E．生产经营单位的安全生产责任制应与该单位的经济利益相适应

7、依法行政的基本要求包括__。A．合法行政 B．合理行政 C．程序正当 D．诚实守信 E．等价有偿

8、应急过程中存在的主要问题有__等。A．太多的人员向事故指挥官报告 B．应急过程中各机构间缺乏协调机制 C．通信不畅通

D．缺乏可靠的事故相关信息和决策机制 E．应急过程的一切活动应向领导汇报

9、《矿山安全法》对矿山企业的工会所应行使的监督权利进行了明确的规定，主要有__。

A．参与矿山安全管理权

B．提出事故隐患的解决建议权 C．组织职工撤离危险现场权 D．制订安全措施权 E．行政处罚权

10、按照对应急救援工作及时有效性的影响程度，演练过程中发现的问题可划分为__。A．充足项 B．不足项 C．整改项 D．改进项 E．错误项

11、事故调查处理应当做到__。A．及时、准确

B．实事求是，尊重科学 C．查明事故性质和责任 D．处理责任人 E．经济制裁

12、依据《安全生产许可证条例》的规定，国家对下列__实行安全生产许可证制度。

A．危险化学品生产企业 B．建筑施工企业 C．机械加工企业

D．民用爆破器材生产企业 E．交通运输企业

13、事故应急救援的总目标是通过有效的应急救援行动，尽可能地降低事故的后果，包括__等。A．人员伤亡 B．财产损失 C．救援费用 D．环境破坏 E．应急救援措施

14、依据《安全生产法》的规定，生产经营单位与从业人员订立的劳动合同，应当表明有关__。

A．保障从业人员劳动安全的事项 B．保障从业人员防止职业危害的事项 C．保障从业人员接受教育培训的事项

D．依法为从业人员办理工伤社会保险的事项

E．保障从业人员缴纳工伤社会保险费和获得民事赔偿的事项

15、根据系统安全理论，下列关于系统中危险源控制的观点，正确的是__。A．不可能消除一切危险源

B．可以采取措施控制危险源，减少现有危险源的危险性 C．系统进入运行阶段后，再进行危险源的辨识、评价和控制

D．应降低系统整体的危险性，而不是仅消除选定的危险源及其危险性 E．可通过改善物的可靠性来提高系统的安全性

16、重大危险源控制系统由以下______组成。A．重大危险源的辨识 B．重大危险源的评价 C．重大危险源的管理 D．事故应急救援预案 E．重大危险源的报告

17、依据《危险化学品安全管理条例》的规定，剧毒化学品的生产、储存、使用单位，应当对剧毒化学品的__如实记录，并采取必要的安全措施。A．流向 B．用途 C．产量 D．原料 E．储存量

18、学习实施《安全生产法》，应当掌握贯穿于全部立法过程和法律条文的指导思想和思路，这就是《安全生产法》的基本原则，该基本原则包括__。A．人身安全第一的原则 B．预防为主的原则 C．权责一致的原则

D．社会监督、综合治理的原则 E．依法从重处罚的原则

19、电离辐射“外防护三原则”是指______。A．吸收防护 B．距离防护 C．屏蔽防护 D．时间防护 E．剂量防护

20、应急预案的编制应包括__过程。A．成立调查组 B．资料收集

C．危险源与风险分析 D．应急能力评估 E．应急预案编制

21、根据《安全生产违法行为行政处罚办法》的规定，生产经营单位及其有关人员有__情形，应当从重处罚。

A．危及公共安全或者其他生产经营单位安全的，经责令限期改正，逾期未改正的

B．1年内因同一违法行为受到两次以上行政处罚的 C．拒不整改或者整改不力，其违法行为呈持续状态的 D．拒绝、阻碍或者以暴力威胁行政执法人员的 E．3年内因同一违法行为受到两次以上行政处罚的

22、人的心理因素包括__。A．能力 B．智力 C．气质 D．文化 E．动机

23、《行政处罚法》规定了行政处罚的原则，即行政处罚遵循__的原则。A．公平B．真实 C．客观 D．公开 E．公正

24、钢筋绑扎时的悬空作业，属于不安全的行为是__绑扎。A．站在钢筋骨架上 B．在支撑件上 C．攀登脚手架上 D．攀爬模板

E．在搭设操作台架上

25、依据《安全生产法》规定，下列__属于从业人员的义务。A．自律遵规、服从管理

B．学习安全知识，提高安全技能 C．报告危险因素

海底管道发展现状浅述 第5篇

1. 海底管道工程简介

海底油气输送管道是指最高水位时,位于海面以下的那部分管道,直径一般为20cm至1m,是海上油气田开发中油气传输的主要方式,也称为海洋油气生产系统中的“生命线”。自从1954年Brown&Root公司在美国墨西哥湾铺设世界上第一条海底管道以来,半个世纪里,世界各国铺设的海底管道总长度已达十几万千米。中国海底油气管道是近20年发展起来的。据统计,从1985年我国第一条海底输油管道建成至2005年,在我国海域累计已铺设海底管道60多条,总长度超过3000km[1]。工程技术人员也已基本掌握了百米水深以内的海底油气管道的设计与施工技术,并形成了具有中国近海特色的专有技术能力。

海底管线按其使用目的可分为外输管线、油田内部转运管线、平台与外输管的连接管线、水或化学品运输管线等类别。海底管道的铺设状态包括平铺在海床上的管道、挖沟不埋管道和挖沟浅埋管道等3种形式。海底管道的运行状态除包括上述的铺设状态外,还包括因地形或波浪、海流的淘蚀和冲刷作用导致的悬空状态[2]。

目前海底管道工程的相关研究内容主要包括:(1)管道施工技术。海底管道铺设方法有多种,某些方法适用于安装小直径管,而另一些方法适用于深水管道铺设作业。(2)海底管道安全状态评估。环境侵蚀、材料老化、荷载作用、疲劳及突变效应等因素的影响势必导致海管系统的损伤积累和抗力衰减,从而在极端情况下还可能引发事故。因此,正确掌握海底管道的实际状况,对其安全状况和全寿命长度进行评估和预测,从而较好地降低风险、控制事故的发生,对保障海上石油正常开采和运输具有重要意义。(3)管道疲劳寿命分析评估。管线在铺设中及运营后,受力十分复杂,容易在其内部造成各种缺陷和裂纹,如果不正确评估其疲劳寿命,将有可能发生管线破裂甚至断裂事故,从而造成重大经济损失和严重的海洋环生态破坏。

2. 主要技术

(1)海底管道的设计与分析

稳定性是海底管道设计的关键问题之一。海底管道多采用裸露铺设或掩埋较浅,受管线处海床的冲刷,海底管线常出现悬空段(管跨),尤其是在立管与水平管线连接处更容易遭受冲刷造成悬空,且悬空管段的长度不断增大。当管道悬空段较长时,抵抗变形的能力变弱,在波浪及海流力的作用下易发生破坏,从而造成巨大的经济损失和环境污染。海底管道的多种运行状态表明,海床作为支持管线的地基必需提供足够的支撑作用才能保证管线的稳定性。因土体引起海底管道失稳的原因主要包括4种,即因海床滑坡或沉降导致管道失稳;因土体液化导致管道失稳;因管道覆盖层厚度不足引起管道隆起;因波浪和海流的作用引起管道横向变形[3]。目前海底管道的理论分析设计主要包括:波流作用力、静态分析和极限承载能力分析。

①波流作用力

海底管道与海床土、波浪水体之间存在密切关系。海底管道可分为完全裸露管道、部分埋设管道和埋地管道。海底完全裸露管道主要受到波浪、海流的作用,还可能包括地震及海底地质迁移等其它地质变化的影响。对于完全裸露管道研究的代表人物有Lyons、Karel等,代表性研究有三大研究项目,即PIPESTAB项目、AGA项目和DHI项目。海底环境、管体自重和海底土质是造成部分埋设管道的主要原因。Foda、Law和Foda、闫澍旺、Ismail、Jacobsen等都对此进行了相关研究。

②静态分析

管道的静态分析是计算管道在使用期内一次性最大波浪及海流载荷作用时的强度问题,以寻求其在静强度下的最大悬空长度。以往对海底悬空管道强度分析的研究结果大都限于简单的对称模型,一般将两端按固定端或简支端处理,这和实际情况相差较大。后来有相关研究者把地层对管道的约束看成弹性约束,对立管与水平管线连接处出现悬空段时的强度问题进行讨论,最终计算出悬空管道的静强度和临界悬空长度[3]。

③极限承载能力分析

在深水海域铺设海底管道的环境条件往往比浅水区域更加恶劣,将会在管道垂弯区产生较大的荷载组合,可能导致管道发生屈曲破坏。为确保管道的安全,需对管道铺设时的受力状态进行理论分析,推导出海底管道在弯矩、轴向拉力和外压共同作用下的极限承载能力公式,并应用到S型深水铺管施工受力分析中,以确保管道施工及运行的安全。

(2)管道铺设技术

海底管道铺设最常用的铺设方法是铺管船法(约占总铺管数量的97%),还有漂浮法、牵引法等。铺管船法主要包括“S”型铺管法和“J”型铺管法,这是两种比较先进方法,适用于深水和超深水作业。铺设过程中的管道因受力情况不同,可分成三部分——着底段、悬跨段和与托管架接触段。着底段指管道平铺在海床上的管段(0D段),悬跨段是从管子与托管架脱离点到管道着底点的管段(OC段),管道与托管架接触段视铺管方法不同而变。“S”型铺管法(图1-a),该段可简化为具有曲率半径为R的圆弧形接触曲管段;“J”型铺管法(图1-b),该段可简化为斜直管段。管线铺设工序为:管子存放—储管平台—管子传送—管端坡口加工—管子传送—对口—管道封底—填充盖面—AuT检测—(返修)—管子通过张紧器—补口—阳极块安装—托管架—下海[4]。

(3)管道新技术

①焊接技术

水下焊接技术主要有电弧焊技术(分为湿式焊接、局部干式焊接和干式焊接)和激光焊接技术。其中,激光焊接被认为是21世纪最有前景的焊接方法。国内外在激光焊接上开展了多年的科学研究,近年来随着大功率光纤传导激光器的技术进步,激光焊接已到了工程实用化的程度[5]。

②管道评估技术

包括安全状态评估和管道寿命评估。目前管道安全状态评估没有固定模式,但具有代表性的有基于风险的管道完整性管理、基于GIS的管道风险评价分析和腐蚀管道的安全评估。而管道寿命评估一般采用断裂力学理论。

③海底管道防冲刷保护的技术。

根据海上工程勘察,海底管道因冲刷悬空非常普遍,冲刷露管后,不但导致输油热损失增大,而且严重影响管道的安全运行。现在国际上主要应用的防冲刷的技术有阻流板技术、刚性防护技术和柔性防护技术。在海底管道冲刷的机理研究方面,目前对波流共同作用下管道冲刷掏空的研究成果是没有沙波运动的条件下,因此没能考虑床面沙波运动对管道冲刷的影响,而且现有的理论没有考虑普遍冲刷造成的冲刷深度,所以现有理论预测的平衡冲刷深度往往偏小,无法解释现有工程中大淘刷高悬空的实际情况。因此,管道的防冲刷技术研究将成为今后管道技术研究的重要发展方向[6,7]。

3. 结语

目前,我国海洋石油勘探和开采工业正在迅速发展,我国对海洋石油开采的投资大幅增加,因而我国海底管道工程具有良好的发展前景和机遇。利用海底管道输送原油是海上原油外输的重要方式之一,提高海底管道铺设技术具有重要现实意义。我国海底管道技术还处于初级阶段,与世界上发达国家还有一定的差距,存在着不少技术难题,需要研究人员为此做出不懈努力。

参考文献

[1]焦向东.21世纪海洋工程连接技术的挑战与对策[J].2007船舶焊接国际论坛论文集.

[2]肖文功.海底管道悬空隐患治理技术研究及应用[J].中国海洋平台,2004.

[3]李广雪.海底管道掏空与波浪力变化关系试验[J].海洋地质与第四纪地质.2007.

[4]郭艳林,梁政.海底管道铺设施工设计分析[J].石油学报,1999.

[5]姬宜朋等.近海油气管线铺设的高效焊接技术研究[J].焊接,2008.

[6]喻国良.海底管道防冲刷保护技术的发展现状与趋势[J].水利水电技术, 2007.

海底输气管道海啸荷载作用分析 第6篇

日本现在主要采取将天燃气液化后输入的方式。但是, 液化输入方式需大型设备和专用船, 要耗费巨额成本。因此, 日本的液化气进口价格比欧洲各国通过管道进口的价格高50%以上。所以日俄海底输气管道于2012年开始修建, 起始地点为俄罗斯库页岛途径北海道, 最后到达东京, 全长约1 400 km。由于日本是地震海啸多发国家, 所以该管道在设计之初就需要考虑海啸荷载的作用。本文利用ADINA有限元软件建立日俄输气管道有限元模型, 并对其进行受力分析为管道的设计与建造提供一些参考意见。

1 海啸荷载理论

该理论是美国、加拿大和日本等国在实验基础上总结而来并且适用于海底和岸上建筑物。由于海啸荷载对建筑物的作用十分复杂, 应适当予以简化, 可将其分为七种力:静水压力、浮力、动水压力、动水隆起力、动水冲击力、残骸冲击力和破坏波浪力[1]。本文中的海底输气管道根据实际情况取位于深水区海底800 m处和浅水区海底20 m处分别进行研究;同时根据2011年日本地震海啸观测数据来确定深水区海啸有效波高为1 m, 浅水区海啸有效波高为10 m。

1.1 静水压力

由不同水深处结构两侧的压力失衡造成, 水压荷载总是表现水平垂直物体表面。水深hmax处的物体表面静水压力

1.2 浮力

由于结构部分或整个下沉引起的力

1.3 动水压力

当建筑物周围存在水流, 动水压力就会作用于建筑物上。这些荷载是水的流速和建筑物几何形状的函数, 包括上游面的正面碰撞, 侧面的拖拽和下游面的吸引。这些荷载由水流从稳定到高速的流动产生。经常被提到的拖曳力, 是由水的流动引起的横向荷载和水环绕阻碍物周围产生的摩擦力组成的。

1.4 动水隆起力

是由前沿的水撞击结构物产生的, 它发生在建筑物的迎水面上, 当海啸爬坡时对建筑物产生的一个抬升力。

式 (4) 中, h是隆起高度, 合力作用在基础以上大约h处, 这是一个经验公式, 根据洪水设计规范所得出。

1.5 动水冲击力

是由前沿水头的迅速冲击所引起的。这也是一个经验公式, 力的大小一般取1.5倍的动水压力的大小。

1.6 残骸冲击力

冲击荷载是由残骸引起的, 例如浮木、小船、部分房屋等, 或者由海啸运来的任何物体, 击打建筑结构所产生的力。冲击力的数值很难预测, 必须要为这个力做出合理的误差。水运的物体流速假定与海水速度相同, 冲击时间因不同的建筑结构而不同, 通常钢结构的冲击时间在0.2~0.4 s。

1.7 破坏波浪力

这是一种具有破坏作用的海啸波, 由于波浪到达海岸线后发生破碎而产生的, 此概念是由国外的学者通过实际海啸的检测以及实验研究所提出的。这种波浪力并不适用于内陆建筑, 而本文的海洋平台位于浅海区, 所以应予以考虑。

式 (1) ~式 (8) 中, ρs为海水密度, hmax为海床以上最高水位, V为结构体积, B为建筑物宽度 (圆柱形杆件取直径) , Cd为拖拽力系数, u为流体速度, m为残骸质量, ub为冲击体的速度, ui假定物体速度与水流速度相同, Δt为冲击持续时间, Cdb为形状系数 (圆柱形杆件通常取1.75) , D为导管直径, ds海水深度。

海啸荷载对于结构的影响不会同时出现, 不同结构具有不同的组合。另外地震与海啸作用不必同时考虑, 因为结构在承受最大海啸作用时发生余震的概率很低。在进行海啸荷载计算时, 波高应取最有效爬坡高度的1.3倍。由于海底输气管道位于海水区域, 除管道外并无其他建筑, 所以不会受到残骸冲击力的影响。同时管道宽度较小、作用时间短, 所以受到的动水隆起力也可忽略。本文总结了海底管道承受海啸荷载的组合公式:

2 海底输气管道建模

本文利用ADINA软件建立海底输气管道有限元模型。取100 m作为研究对象, 管道内层为钢管, 外层为混凝土, 钢管直径为1.4 m, 混凝土厚度为0.05 m, 钢材的弹性模量为2.0×1011, 泊松比为0.3, 密度为7 800 kg/m3, 混凝土弹性模量为3.6×1010, 泊松比为0.2, 密度为2 500 kg/m3, 钢管选用API 5L X60型号, 其极限应力为566 MPa, 极限应变为0.04[2,3]。

3 管道受力分析

本文采用线性分布的方式沿Y向施加海啸荷载, 并对海底输气管道进行两种工况的受力分析, 一种是位于深海800 m的位置, 一种是位于浅水区20 m的位置, 提取两种工况下海底管道的位移和应力云图, 分析其受力特点[4—6]。

3.1 深海区管道受力分析

由图2、图3可知, 在深水区域海啸的波高为1 m, 对管道作用时, 管道的最大位移为0.902 3 m, 最大应力为504 MPa, 未超过材料的极限强度, 所以在深海区域即使发生较大规模的地震海啸, 也不会对管道造成破坏性的影响, 依然可以正常运输。

3.2 浅水区管道受力分析

根据图4、图5可知, 在浅水区域海啸的波高为10 m, 对管道作用时, 管道的最大位移为38.80 m, 最大应力为1 901 MPa, 已经大幅超过材料的极限强度, 所以在浅海区域如果发生较大规模的地震海啸, 这一阶段的管道会遭受破坏, 需要进行适当的海啸预防措施和管道加固措施。以下是两种工况下海底管道位移、应力参数对比表。

4 结语

(1) 本文以日俄间在建的海底输气管道为例, 对其进行海啸荷载作用的分析, 并简要介绍了管道周边的地震海啸发生情况。

(2) 介绍了海啸荷载理论, 建立海底输气管道的模型并进行加载, 在深水区域与浅水区域两种工况下对管道的受力情况进行对比, 提取相应的位移和应力云图。

(3) 对比了深水区域 (1 m高海啸) 与浅水区域 (10 m高海啸) 两种工况下管道的位移和应力并且验证得到海啸在深水区时对输气管道的影响不大;到达浅水区后由于能量的蓄积使得管道的受力增大, 产生了较大的位移和应力超过了材料的极限强度, 管道必然会发生破坏, 所以在浅水区域内的管道设计与建造要考虑对其进行加固处理, 适当进行海啸波分流和削弱海啸荷载等工作来确保输气管道的安全。

参考文献

[1] Palermo D, Nistor I.Tsunami loading of near-shoreline structures:a primer.Can J Civ Eng, 2009;36:1804—1815

[2] 挪威船级社.海洋管道规程 (1981) .北京:石油工业出版社, 1985

[3] 马良, 海底油气管道工程.北京:海洋出版社, 1987

[4] 候涛, 安国亭.海底管道损伤的原因分析及修复.中国海洋平台, 2002;17 (4) :37—39

[5] Faltinsen.船舶与海洋工程环境荷载.杨建民, 肖飞龙, 葛春花, 译.上海:上海交通大学出版社, 2008

浅谈油气海底管道施工技术 第7篇

关键词：海底管道施工,施工方法,施工技术

当前, 胜利油田位于渤海湾南部的浅海海域油气资源开发步骤加快, 经过进二十年的勘探开发, 钻井、管道铺设等技术也日趋完善, 随着开发的进行, 海底管道的施工也要求越来越高, 从80年代末胜利油田浅海开始铺设第一条浅海输油海底管道以来, 陆续铺设了登陆输气海底管道, 陆地天然气海底管道等工程。因此研究海底管道施工方面的问题, 不断完善施工程序, 加强施工过程的监督, 提高海底管道施工技术成为在新形势下, 保证油田生产, 为企业创造跟多经济来源的基础。

1 油气海底管道施工程序

海底管道的施工, 主要包括管道的加工制作、运输, 管道位置 (铺管船) 的测量定位, 管道铺设、埋设、试压、通球和试运转作业等环节。

目前胜利油田在施工油气海底管道中跟据不同的情况采用了输油、注水海底管道的施工程序及工艺方法, 其施工工程要严格按照一定的程序, 具体经过以下程序:首先, 根据施工目的绘审图纸, 制定建造工艺, 技术交底;其次, 严格根据施工标准选择管道, 并严格控制入场检验, 对内管进行全面防腐, 对管外进行锈外防腐, 并且按照工艺要求进行管道焊接, 第三, 到达施工目的地, 科学进行布管, 接管, 将需要的穿管连成可拖管段, 然后进行注水测试管压;第四, 将管段安全上发送滑道, 安装相关附件, 绑定浮子等辅助器材;第五, 根据具体海面、海底、施工情况实施合适的管道下水技术, 同时进行管道路由定位, 海上布管, 施工后严格复查核实管道路由, 最后将海底管道安装上立管准备上平台登陆;最后进行海底挖沟、埋管, 全线试水测压, 采用精密仪器进行整体通球扫线, 最终进行试运投产。

2 油气海底管道铺管施工方法

目前我国进行海底油气管道的施工主要采用三类方法:漂浮铺设法、牵引铺设法和铺管船铺设法。其中, 漂浮铺设法又可以分为水面漂浮拖航和水下漂浮拖航法两类。同时提前根据要求在海岸或者海滩组装设计好的管道, 达到施工长度, 严格焊接, 同时在管段的适当位置捆绑浮筒, 管段的两端要焊上封头, 防止海水灌入, 然后将管段滑放或拖引下水。水面拖航法是利用浮筒使管段在水面漂浮, 而水下拖航法则是利用浮筒使管段漂浮于水中有效波高以下。近年来, 又出现另一水下拖航法, 其形式上为近底拖航, 当拖航的方法与前者相同, 不同的是拖撬和牵撬都有一定的正浮力, 同时在各浮筒下部悬挂一段铁链, 拖航时铁链距离海床有一定的距离, 最终使重量与浮力相平衡从而使管段始终保持在一定高度。其优点是在有侧向流的地区拖航, 靠调节拖曳铁链的长度保持管道稳定性, 受坏天气的影响较小。牵引铺设法主要应用于近海和登陆段的管道的施工中。海底油气管道铺设中的牵引铺设法是将管道提前在海滩预制场焊接成数百米的管段若干根, 然后将第一管段利用海上的牵引设备 (或拖轮) 从陆上下水滑道牵引入海, 当其末端拖至岸边时, 将第二段管道前端焊接到第一段管道上, 继续牵引, 直到结束, 然后牵引到预定位置。

3 天然气海底管道施工其他技术

上述是海底管道施工的几种常用方法, 但是海底管道施工不仅仅包括海底管道, 还包括挖沟埋管、管道测试压力、通球扫线等过程, 下面继续介绍具体的施工技术, 其中比较重要的有挖沟埋管技术、管道整体试压、通球扫线技术等。挖沟埋管技术是指在海底管道海上贯通后, 需要在海底进行挖沟掩埋管道达到固定保护管道的效果。当期我们主要采用具有自主产权的驳载托撬式滩海挖沟装置来完成海底管道的挖沟任务, 通过该装置实现挖沟埋管。驳载托撬式滩海挖沟装置转载有网状底盘浮箱拼装式驳载体、挖沟机、牵引、吊装系统、配电系统、液压系统、电缆输送系统、全球卫星定位系统 (GPS) 、彩色图像声纳定位监测系统等8部分组成。在施工过程过程中, 首先采用彩色图像声纳定位监测系统搜索寻找管道, 然后将挖沟机固定在海底管道上面, 利用各种挖沟装置如高压射水泵、液压绞刀、排泥泵等设备进行冲、绞、排作业, 挖出形状为“V”型的管沟, 其宽度约3m, 深2m, 挖沟装置骑在管道上作业, 管道依靠靠自身的重量重沉入到沟底, 同时依靠自然的回淤埋设管道。管道整体试压是指在施工完成后, 按照技术要求指标和规范规定, 对管道进行投产前的淡水整体试压。通球扫线技术是指在管道试压的过程中采用扫线设备对管道内介质流动方向进行通球扫线, 清除管内试压水。这两个过程的实现主要依靠陆地气处理站通过清水泵将清质淡水输送到管道内, 在管道全线满水后, 利用高压试压泵对施工管道进行试压, 试验压力为6.875MPa, 稳压24h, 要求在实验压力数据的变化范围在规定范围内, 才能进行试运行生产。该过程在海底管道施工中占有十分重要的作用, 其是检验施工质量、确保管道安全生产运行的必须手段。

整个油气管道的海底施工要求在每个施工环节上严格按照设计要求、施工工序进行, 确保管内不掉进异物, 在施工过程中管道不能受到损坏, 这也是保证管道通球, 施工质量的先决条件。其中海底管道的通球扫线一旦出现意外, 清管器就不能顺畅的通过管道, 由于清管器在海底管道内的位置确认技术很难, 其造成的损失是不可估量的。天然气海底管道通球扫线符合标准要求, 碰头连通投人生产运行。

4 结束语

各种油气管道的海底铺设技术的完善和施工技术的不断改进, 以及新型施工设备的利用, 为海上海底油气顺利生产运输打下坚实的基础。同时海底管道极浅水域登陆、海底管道海上水平口连接及其焊缝加装内衬套保护、海底管道的海上整体通球扫线等都是海底管道施工中出现新的难题。这些难题的出现也要求油气海底管道施工技术人员不断研究新方法, 更新新技术, 才能为今后施工登陆输油海底管道、登陆输油复线海底管道、登陆输油复线海底管道等施工打下基础。总之, 油气海底管道施工技术的研究和研发能为油田的生产带来具体的经济效益, 减少不必要的经济浪费, 值得广大油田员工研究。

参考文献

[1]肖文功.浅海输气海底管道施工技术[J].石油商技.2003.8[1]肖文功.浅海输气海底管道施工技术[J].石油商技.2003.8

海底管道悬跨维护技术研究 第8篇

关键词：海底管道,冲刷,悬跨,维护

海底管道被誉为海上油气田开发的生命线, 是一种高效、经济可靠的油气输送方式, 实践已经证明, 管道输送是海洋油气运输的最有效和最安全的输送方式。

海底的地形和地质构成, 波浪与海流的作用, 海底沙波或沙丘运动以及土壤性能的改变等等, 都会引起管跨的发生。无论管跨由何原因产生, 只要到达临界悬空长度, 轴向过载应力和涡激振动会对管道的安全运行构成威胁;另外, 悬跨管道失去了土壤的掩埋, 在遭受坠物或抛锚冲击时更易受到损伤, 加之悬跨的管道直接曝露于海床表面, 容易与渔船拖网发生干扰、拖挂现象, 甚至在拖拉下发生位移、屈曲。因此, 寻找一种切实可行的管道悬跨治理方法, 对保证海底管线在役期间的安全运行具有重要意义。

1 海底管道悬跨的维护与治理

针对海底管道悬跨这一重大安全隐患, 国内外采用了多种海底管道悬跨防治和维护措施, 常用的措施有重新挖沟埋管法、填埋覆盖法、水下支撑法、加重法、降流促淤法等方法。

1.1 重新挖沟埋管

重新挖沟埋设法可以消除管道悬跨的支撑肩, 将管道沉降到冲刷深度以下, 从而避免自由悬跨的发生[1]。根据所采用的挖沟设备不同又分为犁式挖沟法和喷射式挖沟法。如图1所示。海底管道挖沟埋设, 能避开、减轻或防止管道损伤或使损伤的危险减至最少, 因而世界各国都对管道埋设有一定要求。海底管线的埋深取决于多种变量, 其中包括波浪气候、沉积物的大小、潮流冲蚀和土壤液化的可能性, 以及未来扩建航道、工程的重要性和管道损坏的环境影响等因素[2]。

重新挖沟埋管方法只用于悬空较长的管道, 但是, 对于悬空特别短, 悬空高度不定的管道由于管沟的深度不好控制, 以及定位困难可能会对管道造成伤害。

1.2 管道填埋覆盖法

管道填埋覆盖法就是用石子或沙袋将海底管道覆盖, 防止管道悬空的产生, 主要有以下几种方法:

1.2.1 落石管抛石法

水下抛石作为最传统的海底管道冲刷、悬跨防治措施之一, 在国内外海洋石油开发中已得到广泛应用, 具有广阔的应用前景[3]。图2为抛石法应用示意图。

将石子抛撒在设计管道自由悬跨的维护位置, 抛撒堆放石子将对自由悬跨起到支持作用, 从而缩短了自由悬跨长度。该方法施工简单, 无需工程设计, 只要根据调查结果分析确定抛石位置, 具有足够的系泊能力的抛石船即可, 对管道不会造成任何危害。缺点是需要设计抛石导向装置。因为水深大于50m时, 若不采用导流管法抛石, 波浪和海流的作用, 会使所抛石子大量漂离指定的抛落位置;而当水深大于100m时, 由于抛石导流装置大, 现场安装需要具有一定起重能力的吊机。另外, 在波浪和海流的作用下也可能使堆放抛石处产生冲刷, 抛石处海床若受到冲刷, 所抛石子将会自动沉降, 从而失去对管道自由悬跨的支持作用。

1.2.2 抛砂袋结合混凝土块覆盖法

抛砂袋结合混凝土块覆盖法主要应用在海底上游立管附近有明显的冲刷坑的情况下, 此方法的工作原理是将每袋重约60Kg的水泥砂浆抛填在悬空管道以及其附近的冲刷坑里。为了保证海底上游悬空立管的悬空底部都能填满砂袋, 此方法要求潜水员对抛填的砂袋进行整理。混凝土覆盖在抛填完砂袋的管道上, 小的混凝土串连接成网状组成密度为320kg/m2的混凝土覆盖层, 由此来增大覆盖层抗冲刷的能力, 并且不会损坏海底管道。如图3所示。

抛砂袋结合混凝土块覆盖法的优点是成本低, 投资省;不需要停产。缺点是平台附近容易影响后续管缆施工;无法防止二次冲刷的产生;无促淤作用;有可能再次掏空, 不稳定;且不太适宜于高悬跨的管段。

1.2.3 沙被保护法

针对海底管道冲刷严重的情况, 国内学者发明了一种砂被保法来对海底管线悬跨进行治理[4]。如图4所示。砂被采用高强度机织土工布, 单位质量为480g/m2, 厚度1.5mm, 纵向、横向断裂强度为6000N/5cm。砂被内充填细粉砂。砂被规格为:10m (长) ×5m (宽) ×0.3~0.5m (高) 。砂被铺设要求标准为两砂被之间搭接误差在0.75m以下;砂被冲填厚度误差5cm。平面误差1m之内。

用砂被 (类似羽绒被形式, 中间充填砂) 进行海底管线的保护。优点是砂被有柔性, 与海床吻合好, 防冲刷效果好。

1.3 水下支撑法

水下支撑法是在悬空段设置支承支架, 以减少海底管道的振动, 它可防止悬空管道由于涡激振动引起的管道断裂。主要的方法有:

1.3.1 水下短桩支撑

此方法是依照缩短管道悬空长度的思路采用沿着悬空管道设置水下短桩支撑的方法, 如图5所示。管道悬跨长度的中间部位进行支撑桩防护可以大大的降低管道悬空状态时所产生的应力集中, 能够非常有效的起到海底管道保护作用。对于悬空段较长, 悬空量较大, 且冲刷不易消除的情况, 宜采用打桩稳定管道的方法[5]。

水下支撑法的优点是施工简单, 海上工期短;不需要停产;治理可靠性高, 抗环境变化能力强。缺点是无法防止冲刷范围的扩展, 无促淤作用。

1.3.2 水下灌浆

灌浆法是在治理悬跨的一种经济方法, 主要用在悬跨高度较小的海底管道。图6是国外公司研发的一种灌浆设备, 其是在海床上设置支撑模壳, 用水泥灌浆浇筑成型。其可以支撑管道, 使得管道受到向上的支撑;也可以增加尺寸覆盖在管道上, 使悬跨的管道向下受力固定, 增加管道的稳定性。

这种灌浆法在浅水区, 起吊水泥压块的大型船舶无法靠近作业的情况下具有很大优势;另外由于其是水下灌浆, 也可以避免水泥压块和沙袋等对管道砸压造成的伤害。

1.4 加重法

加重方法是指在海底管道上加压载块[6]。如果管道悬空段较长, 但悬空量小, 仅有几厘米, 可以在管道上加压载块的方法进行校正。管道受到重物的作用而与海底接触, 把管道压在海底上, 避免涡激振动的发生。如图7所示, 水泥压块背面装上橡胶护垫, 可以保护管道外涂层, 又可有效缓冲外力对管道的冲击作用。

这种方法施工效率高, 操作简单, 但无法防止冲刷的继续发生, 如果再次冲刷后形成悬跨, 则会增加管道的轴向载荷为发生破坏的风险。

1.5 降流促淤法

海底冲刷现象是造成海底管道悬跨的主要原因之一, 其严重威胁着海底管线的安全运营, 国内学者从海底管线冲刷机理入手, 采取合理的方法来降低海流速度、促进泥沙的淤积。主要的方法有:

1.5.1 仿生水草覆盖法

仿生水草覆盖法的机理就是通过使流经仿生海草的海底流速降低而减小海床的冲刷效果, 与此同时, 因为降低了海流流速, 所以由于重力的作用泥沙不断沉积, 从而达到重新埋藏海底管道的目的。经过一段时间的沉积, 便逐渐形成一个泥沙与“人工草”紧密结合的纤维加强层将管线覆盖, 这种“人工草”覆盖层非常坚固, 可以有效抵抗海流的冲刷作用。如图8所示。

国内研究结果发现, 人工海草尚未被破坏时, 确实具有明显降低海流流速和促进泥沙淤积的功能;人工海草垫直接铺设于海底管线之上, 比铺设于海底管线之一侧更有利于管线的保护[7]。

这种方法的优点是一次性投资, 可以一劳永逸地解决冲刷问题。“人工草”不需维修;安装后能够迅速阻止冲刷;能够逐渐形成永久性纤维加强埂;不影响周围水域中动植物的生长;在深水及浅水水域都可获得良好使用效果;沉积的泥沙等物质可以吸收能量, 使水下管线免受外力冲击损伤。缺点是不适用悬空太高的情况;仿生水草的专营性强;水下作业量大, 海上工期较长。

1.5.2 浮帘式促淤法

2005年, 国内学者发明了一项专利技术——海床泥沙截留、促淤积防冲刷装置[8]。如图10所示。该装置包括柔性轻质浮帘、浮体、过沙窗口和重梁, 其中浮帘的下缘捆绑在一个安放在床面的重梁上以使其固定, 浮体设在浮帘上缘以保证浮帘不倒伏在床面上, 在浮帘底部一定高度位置处开有矩形过沙窗口。

其作用机理是:越过浮帘的水流在其背水面形成一个较大的横轴漩涡, 浮帘上游的底沙经过沙窗口进入并淤积在该漩涡区内, 因而对浮帘下游起到了底沙截留和促淤防冲的作用[9]。该技术装置安装在海底管道上游, 在理论上可以起到抑制冲刷悬跨的出现, 但其实际应用效果有待进一步验证。

1.5.3 安装导流器法

为了减小水流涡激振动引起的海底管线动力响应幅度, 研究人员开发了多种抑制涡激振动的措施。对于海底管道, 通常采用鱼鳍式导流板。如图11所示。加设导流板的海底管道在海域海床冲刷作用下可以实现管道自埋, 从而减少管道振动、改善管道稳定性, 抑制悬跨的出现[10]。对于需要配置混凝土配重的海底管道, 加设导流板还可以降低混凝土配重层厚度。

1.6 其他修复方法

挠性软管作为海上油气输送手段近年来得到了广泛的应用, 主要用于作为油气输送的立管、海底管线, 也用于跨接管, 在我国南海和渤海均有应用。如图12所示。

软管具有挠性大, 考疲劳能力强, 易安装且可重复利用的特点。当海床受到冲刷时, 软管可以依靠本身的重力, 自然下垂并附着在海床上, 防止进一步的悬空, 这就避开了涡流激振对管道的影响, 保证海底管道的安全运行。但对于已建成投产的海底管线, 更换软管必须在管线停产的情况下方可实施, 另外如存在海底管线与其它海底构筑物的交叉, 实施起来较为困难;软管专营性强, 成本高;抗外来冲击载荷能力弱。因此该种方法主要应用在新建海底管线在海底的悬空控制对策[11]。

2 结束语

海底管线在铺设于海床表面以后, 由于种种原因, 不可避免的会出现悬跨现象。这种现象严重威胁海上油气的安全生产。因此, 必须加大海底管道的监测, 检测和保护力度, 及时发现海底管道的悬跨问题, 根据海管所处海洋环境条件, 采取合适的海底管道悬跨维护措施, 确保海底管道服役期间的安全运行。

参考文献

[1]刘极莉, 王佐强, 刘楚.海底管道冲刷及自由悬跨处理方法评估[C].第十五届中国海洋 (岸) 工程学术讨论会论文集.山西:海洋出版社, 2011:375-379

[2]John B Herbich.海底管线设计原理[M].董启贤, 译.北京:石油工业出版社, 1988:1-208

[3]粱富浩, 张印桐, 刘春厚, 等.落石管抛石技术的发展及在我国深水油气田开发中的应用前景[J].中国海上油气, 2011, 23 (2) :135-139

[4]沈达怡.东海平湖油气田海底管线保护施工[J].水运工程, 2000, (12) :73-77

[5]魏中格, 齐雅茹, 刘鸿升, 等.海底管道维修技术[J].石油工程建设, 2002, 28 (4) :30-32

[6]张剑波.水下结构物检测与维修技术概论[M].北京:石油工业出版社, 2005:153-154

[7]刘锦昆, 张宗峰.仿生水草在海底管道悬空防护中的应用[J].石油工程建设, 2009, 35 (3) :20-21

[8]喻国良.河床与海床泥沙截留、促淤积防冲刷的装置:中国, 200510026599.7[P].2005-10-26

[9]李艳红, 陈琴琴, 喻国良.海滩泥沙促淤防冲技术研究进展与展望[J].海岸工程, 2007, 26 (4) :27-34.

[10]韩艳.海底管线的冲刷与导流防护技术研究[D].青岛:中国海洋大学, 2010:1-127

大口径海底管道水平弯头安装施工 第9篇

1 施工不利因素

水平弯头安装吊点多, 起重指挥协调难一致;2) 海水潮差近2m, 管道水面组对、焊接工艺要求难度高;3) 单根管道重量达14吨, 吊装难度大。

2 施工方案

2.1 施工工艺

根据管线路由, KP1.982处的弯管施工的两处接口, 弯头与大铲岛方向管段的接口定为A接口, 弯头与沙湾入海点方向管段的接口定为B接口, 2处接口安装分为2次吊装, 其中A处接口安装施工利用胜利901铺管船的舷吊和主吊来完成, B处接口采用170T辅助起重船和胜利901铺管船完成, 本文重点阐述B处接口的安装。

2.2 A处接口

SL901铺管船移至KP1.982至大铲岛方案的管道西侧, 抛锚就位后, 用工作艇捞起吊点浮漂, 将管段连接至舷吊, 利用SL901铺管船的2个舷吊将管端吊出水面且吊至设定高度 (水面以上3.0m左右) , GPS精确定位管头与弯管的位置并下料, SL901铺管船甲板上弯管和两根钢管进行预制 (弯管另一端需盲板封堵) 。采用3个吊点 (吊点为预制段的重心) 的方式利用主吊将预制段吊装至舷吊位置, 调整管口位置使得需安装的两端管口水平相对且同心, 安装人员在舷侧的吊笼中进行安装, 检验合格后将弯管段放入水中。SL901铺管船进行移位, 准备进行B处接口施工。

2.3 B处接口施工工艺

调整SL901铺管船位置到KP1.982至沙湾下海段的管段南侧, 与此同时将170吨浮吊就位在另一端弯管的位置西侧, 抛锚就位后, 用工作艇捞起吊点浮漂, 利用SL901铺管船2个舷吊, 先将需连接的管段打捞起来并连接至舷吊, 管端吊出水面且吊至设定高度 (水面以上3.0m左右) , 然后利用4个吊点的方式即辅助回转起重船的主吊和滚筒及SL901铺管船的主吊和6号锚绞车, 将接完A处接口的管线从水中捞起, 并精确定位需连接的管段与弯管的相对位置, 将弯管吊装并固定在船舷一侧, 其标高与另一段管道一致, 完成弯管B处接口的施工, 电火花检漏合格后放入水中, 经潜水员探摸检查, 最终完成弯管的安装。

2.3.1 弯管B处接口施工浮吊和SL901移船定位

弯头一端安装完毕后, SL901收锚移至AC1至沙湾下海点管段的南侧, 工作船起抛锚定位。

2.3.2 管段打捞

SL901和凯航69浮吊 (170吨) 抛锚就位;SL901的主吊和6号锚缆、170T浮吊和浮吊的副卷筒作为四个吊点, 由潜水员潜入海底, 将吊点固定, 把A管段吊装至浮吊一侧固定。利用SL901铺管船的三个悬吊将沙湾方向的B段管线固定在船舷上, 弯管和海管处以0°水平角对应。

2.3.3 管段连接安装

在SL901船舷的海管附近搭建操作平台, 并安装安全防护网, 经监理验收合格再下一步施工;用尼龙缆及船上收缆机将管道固定在舷侧。在接口处搭设临时作业平台。使用气割切除管端弃管头。划线切割余量并修出坡口及磨光。使用外对口器对接两管口。火焰加热预热管口, 并依次进行根焊、热焊、填充焊和盖面。焊口进行AUT、MT无损检测。检测合格则进行下一步防腐补口作业。采用电动钢丝刷先打磨除锈, 然后喷砂除锈, 处理过的钢管表面必须达到Sa2.5级, 火焰烤把预热, 安装完成热收缩带, 25KV电火花检漏, 绑扎镀锌铁皮, 人工完成泡沫层的填充施工, 经监理检查合格后进行弃管作业。由专人指挥, 使各个起吊装置同步进行下放, 使弯管和海管平缓的放入水中;再由潜水员进行水下检查。

2.3.4 放管及检查验收

拆除临时作业平台和管道固定尼龙缆。舷吊及主吊以相同的速度缓慢将管道下放, 同时铺管船背离管线方向横移, 将管线平稳地弹性敷设于海底。潜水员下水检查管线的屈曲变形和放置状态, 如果管线有悬空, 则调整船位将管线放平。潜水员检查管线无问题后, 拆除各吊点。铺管船起锚离位。

3 结语