付春麗

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司海工事業(yè)部，山東青島 266555）

冀東油田NP1-3D/NP1-1D海底管道懸空治理

付春麗

（中國(guó)石油集團(tuán)海洋工程有限公司海工事業(yè)部，山東青島 266555）

針對(duì)冀東南堡1號(hào)人工島和3號(hào)人工島之間的海底混輸管道和輸水管道懸空的實(shí)際情況，通過(guò)對(duì)四種海底管道懸空治理方法進(jìn)行比選以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，最終選用了 “拋石回填、高點(diǎn)開挖、管頂覆蓋”方案，成功地進(jìn)行了懸空治理。文章介紹了冀東NP1-3D/NP1-1D海底管道懸空治理方案的實(shí)施過(guò)程。

海底管道；懸空治理；拋石；開挖；覆蓋

1 冀東南堡油田海底管道概況

冀東南堡油田1號(hào)人工島和3號(hào)人工島之間的海底管道，包括一條混輸管道，一條注水管道，長(zhǎng)度均為6.4 km?；燧敼艿罏殡p層管，內(nèi)管直徑406.4 mm，外管直徑559 mm；注水管道為單層管，管徑219.1 mm。懸空位置在距離1號(hào)人工島3.5 km到4 km處?；燧敼艿谰植繎铱崭叨瓤蛇_(dá)5.0 m左右，懸空區(qū)段的管道總長(zhǎng)約為0.37 km左右；輸水管道最大懸空高度為2.5 m左右，懸空區(qū)段的輸水管道總長(zhǎng)約為0.25 km左右。懸空管道在海流及海浪的沖刷下，產(chǎn)生渦激振動(dòng)，引起海底管道疲勞，易產(chǎn)生裂紋，一旦超過(guò)屈服極限，就會(huì)引起海底管道斷裂，造成安全事故。因此，治理冀東南堡油田出現(xiàn)的海底管道懸空刻不容緩。

2 海底管道懸空治理方法對(duì)比

2.1 支撐管道

砂袋法，在懸空管段底部放置砂袋，從而減少懸空段的長(zhǎng)度。如果管段懸空太高，則不宜用砂袋支撐，以免砂袋倒塌。

灰漿氣囊法，該方法是一種減少管道懸空的更有效更可靠的方法。因?yàn)樗梢幌盗邢嗷ミB接的氣囊組成。當(dāng)氣囊中填充灰漿后就形成氣囊型墊。每個(gè)氣囊角有排氣孔可以保證管道和氣囊型墊接觸良好。

升高枕法，升高枕是一種大的充水橡膠枕，能將40 t的重量升高1.5 m。

鋼結(jié)構(gòu)支撐法，采用鋼結(jié)構(gòu)支撐管道是臨時(shí)性或永久性解決懸空管道問(wèn)題的方法。在管道底部按預(yù)定間距放置鋼結(jié)構(gòu)支架。這些支架可將管道升高到所需高度，鋼結(jié)構(gòu)支架和管道之間的連接采用管托以避免對(duì)管道造成破壞。通過(guò)在管道上或支架上放置配重塊支架可以抵抗側(cè)向力。這種方法一般適于管道懸空為400～600 mm，而且海床具有一定的承載力的情況。

2.2 回填懸空段

這種方法是指從船上向管道上傾倒礫石和石子等材料，可以防止懸空的繼續(xù)惡化和防止旋渦沖刷。這種方法還可以抑制現(xiàn)有懸空段的擺動(dòng)。如果海底懸空段不是很高 （0.5～1.5 m），采用該方法可以保護(hù)整個(gè)懸空段；如果海床的承載能力不足以支撐傾倒材料，則該方法不可取。

2.3 加壓載塊

如果懸空段相當(dāng)長(zhǎng)且管道底部懸空小，僅有幾十厘米，那么可以用在管道上加壓載塊的方法把管道壓在海床上。

2.4 錨樁錨固定位法

對(duì)于那些易產(chǎn)生較大塌陷、滑坡或沖蝕的海床，尤其是土質(zhì)較差、表面淤泥較厚而又裸置的管道可以采用錨樁來(lái)定位。它是靠樁基、深層土壤來(lái)承受波浪、海流作用，保持管道穩(wěn)定。錨樁的形式有兩種：一種是用來(lái)固定一根管道的丁字形錨樁；另一種是用來(lái)固定多根管道的 “Ⅱ”字形錨樁。它們都是由錨樁體、上橫梁、下橫梁和固緊件組成。

3 冀東NP1-3D/NP1-1D海底管道懸空治理方案的比選

通過(guò)對(duì)各種海底管道懸空治理方法進(jìn)行比選，起初確定采用 “懸空段袋裝粗砂支護(hù)開挖”方案，對(duì)冀東NP1-3D/NP1-1D海底管道懸空段進(jìn)行治理，但實(shí)際施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，拋填一個(gè)砂袋耗時(shí)半天，效率較低，而海管治理的時(shí)間緊迫，因此 “懸空段袋裝粗砂支護(hù)開挖”方案不適用。接下來(lái)采用從船上傾倒砂子來(lái)治理懸空段，結(jié)果經(jīng)潛水員探摸后，發(fā)現(xiàn)砂子被水流沖走所剩無(wú)幾。最后改用從船上向管道上傾倒鵝卵石的方法來(lái)治理懸空，選擇鵝卵石是為防止塊石的尖端破壞管道，施工效果證明：拋填鵝卵石的方法為治理冀東NP1-3D/NP1-1D海底管道懸空的有效方案。

4 冀東NP1-3D/NP1-1D海底管道懸空治理方案的實(shí)施

4.1 懸空段管道鵝卵石支護(hù)

從拋石船上向管道上傾倒鵝卵石，回填懸空段對(duì)管道進(jìn)行支護(hù)，如圖1所示?；燧敼艿缿铱斩沃我妶D2，注水管道懸空段支撐見圖3。

4.2 管道高點(diǎn)開挖

對(duì)管道高點(diǎn)進(jìn)行削挖，為了使挖溝時(shí)產(chǎn)生的管道應(yīng)力不大，采取逐次后挖溝的方式讓管道慢慢下放，每次后挖溝的深度不宜大于0.5～1.0 m。通過(guò)分析后挖溝后的應(yīng)力分布，冀東南堡油田1號(hào)人工島和3號(hào)人工島之間的海底管道共需進(jìn)行4次后挖溝，第一次和第二次后挖溝深度為0.5 m，后兩次后挖溝深度為0.5～1.0 m。圖4所示為所用的后挖溝設(shè)備。

4.3 管道粗砂碎石毛石覆蓋

回填段管道采用粗砂+碎石+毛石分層回填、覆蓋保護(hù)，如圖5所示；開挖段管道采用水力自然回填。選擇平潮期，施工船從1號(hào)島向3號(hào)島方向自最初起始拋砂的位置分層拋擲散碎的砂石料，覆蓋回填段的管道，盡量拋擲在管道的兩側(cè)，避免直接砸到管道上。

5 結(jié)束語(yǔ)

冀東南堡油田1號(hào)人工島和3號(hào)人工島之間的海底管道的懸空段，采用 “拋石回填、高點(diǎn)開挖、管頂覆蓋”方案成功地進(jìn)行了懸空治理，有效地預(yù)防了因海底管道懸空造成的海底管道斷裂事故，確保了海底管道的安全運(yùn)行。

[1]潘學(xué)光.海底管道懸空成因及防治[J].中國(guó)船檢，2005，（10）：68-69.

Research on Submarine Pipeline Free Spanning Control of NP1-3D/NP1-1D in Jidong Oilfield

FU Chun-li（Offshore Engineering Fabrication&Construction Division of China National Petroleum Offshore Engineering Co.,Ltd.,Qingdao 266555,China）

According to the free spanning situation of the submarine multiphase pipeline and water pipeline between No.1 artificial island and No.3 artificial island of Nanpu Oilfield in Jidong,four free spanning control methods were compared.With the help of field experience,the method of“rock dumping,high point excavation， sand and stone covering” was chosen and used successively to control the free spanning.The implementation of the pipeline free spanning control method is described in this paper.

submarine pipeline;free spanning control;rock dumping;excavation;covering

TE973

B

1001－2206（2011）增刊－0080－03

付春麗 （1982-），女，山東青島人，助理工程師，2009年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué) （華東），主要從事海底管道建設(shè)及預(yù)投產(chǎn)等相關(guān)的安裝設(shè)計(jì)工作。

2011-08-10