海底管道不停输带压开孔封堵技术应用探析

杨炳坤 黄伟 李洪超 于龙飞

【摘  要】海底管道的铺设以及维修维护、改造改建对于施工技术的要求比较高。因为海底作业的环境复杂，施工不便，稍有不慎就会出现管道进水、管道传输物质外泄等情况，对海底工程项目的正常运转以及海底生态环境等都有较大的影响。本次研究尝试在海底管道不停输情况下进行带压开孔封堵作业，通过使用机械三通、高压软管、开孔封堵设备等进行配合，有效保证了管道的正常传输，同时大幅缩减水下施工的作业难度和工作量，取得了令人满意的效果。

【关键词】海底管道;带压开孔封堵;应用探析

引言

海底管道铺设在海底油气输送、电力输送等工程项目中应用十分普遍。但是在一些情况下，海底管道会出现故障、堵塞，需要进行抢修维护或者改造改建。但由于海底的施工条件复杂，且管道停输会对工程项目的正常运转或者人群的生产生活造成较大的影响，因此在海底管道施工中通常还要考虑不停输停压。这样一来，施工难度就会更大。在这方面，我国尚未形成规范的技术流程和操作标准。

一、海底管道带压开孔封堵技术概述

海底管道带压开孔封堵技术是一种对海底管道进行开孔作业的技术手段。海底管道的正常传输是需要在特定压力下进行的。但当施工人员对管道进行开孔改造或者维修的时候，管道压力就会外泄，导致管道传输物质的泄漏，或者引发海水倒灌。带压开孔封堵技术，是指在海底管道不停输，管道压力不下滑的情况下，通过特定的设备对海底管道进行切削加工，在钻孔内置入管道封堵设备，对目标管路进行阻断维修。这种技术手法会临时建立一条传输通道，以保证管道的正常传输作业。这种技术比管道停压停输的方式作业量更小、影响后果更小，有着广阔的应用前景。

二、海底管道带压开孔封堵技术的应用

2.1前期准备工作。鉴于海底管道作业的难度大、风险高，为了保证一次作业成功，在实地作业之前需要对相关人员、设备等进行检验和模拟演练。比如对需要用到的各类设备进行地面操作和状态检验，同时强化相关作业人员的选拔和相关技术要点的培训。通过前期设备检验、操作演练、技术要点培训等工作，可以对海底管道带压开孔封堵技术方案进行优化[1]，从而降低实际作业的风险，对可能存在的情况做好应急预案及其他准备工作。

2.2对目标管道进行暴露作业。海底管道在铺设的时候往往会进行一定深度的填埋处理，而并非直接暴露在海水中。所以，在进行管道带压开孔封堵作业之前，必须对填埋的目标管道进行定点开挖作业。根据管道填埋深度，采用挖沟机对目标管路位置进行开挖，充分暴露管道两侧及上下部位。管道两侧保留1米作业空间，管道下侧保留0.8米以上的作业空间，以满足人员、设备的作业需要。

2.3清理管道混凝土层、防腐层。海底管道在铺设过程中，往往配备了混凝土配重层和防腐层等，对管道进行了充分的包裹。在进行开孔封堵作业之前，需要采用高压水设备对管道表面的涂层进行清理，以充分暴露光管，方便施工作业。

2.4做好开孔机等设备的组装和水下安装。进行水下带压开孔封堵作业，需要用到机械三通、开孔机等一系列设备。而这些设备如果在水下进行安装的话，会大量延长水下工作时间，并对潜水员的体力体能造成较大的消耗。所以，我们采取预先组装相关设备的方式，对开孔机、闸板阀、机械三通等设备组件进行预先安装成型[2]，并做好设备的密封性、防水性检验检测。设备组装完成之后，直接投放到海底管道施工位置，并通过螺栓的拉伸紧固贴合在管道相应部位上，确保设备可以满足作业需要。

2.5安装机械三通并进行管道开孔作业。选定位置安装机械三通，并适当旋紧螺栓进行紧固。安装完成后，进行水下密封性实验，确定不存在漏水漏气的问题。之后由经过专业培训的潜水员进行水下开孔作业。潜水员操作开孔设备，选定位置进行管道开孔，作业完成后及时关闭闸板阀门并拆除开孔设备。

2.6进行管道封堵作业。拆除开孔机并抽出马鞍片之后，潜水员安装封堵机设备并选点建立旁通通道。旁通管道采用外径168.3mm的高压软管进行连接，耐压等级10MPa。带旁通通道连接完毕并正式传输之后，采用封堵机对目标管道部位进行封堵，阻隔管道传输。

2.7采用管道切割机进行切割作业。采用封堵机对管道进行封堵成功后，即可采用钻石线切割机对管道进行切割。切割完毕后，对管道内堵塞物进行取出抽离，或者根据改造改建等需要接入其他设备，进行相关的技术操作。

2.8进行管道回接。在故障维修或管道内部堵塞物疏通完毕后，需要对管道进行回接处理。根据切割管道的长度，预先准备同样规格的管道投放到海底，然后由潜水员对管道进行回接作业，紧固螺栓，确保管道回接顺畅，不存在泄压、漏气、漏水等情况。

2.9管道回接完毕后，对封堵部件进行拆除，对旁通管道进行拆除，对封堵机等设备进行拆除，对施工坑段进行回填[3]，恢复管道的正常传输作业，施工过程完结。在进行回填作业时，要注意先回填细土，再回填开挖土，以回填涂层略高于海底平面为宜，以避免回填土沉降形成坑洞。

三、海底管道不停輸带压开孔封堵作业的技术要点

3.1需要严格按照海底管道铺设的相关技术标准和要求进行施工作业设备、部件、材料的选用。比如本次作业中用到的三通，以及封堵材料，旁通软管等，要确保其质量指标、产品性能满足海底作业需要，避免因为相关产品质量不达标而影响海底施工作业。

3.2关于开孔机、切割机、封堵机等配套设备的吊装方式。考虑到水下作业的工作量大，难度大，对于所需的开孔机、切割机、封堵机等设备采取预先配套组装的模式进行投放。而在投放吊装方式上，经过考量比较，我们选择了竖直吊装。这样一来，设备组合体的重心下沉，在投放过程中可以更好的避免随水波移位，加速设备投放的效率，保持了投放的精准性。而水平吊装方式在投放中受海水波动影响较大，投放速度慢，投放精准性差，可能会给水下作业造成不必要的麻烦。

3.3由于海底施工作业难度大，环境复杂，在进行施工之前一定要根据目标管道铺设的位置等情况制作详细的施工方案。要做好施工前的方案演练、设备检测、操作培训等工作。在水下作业过程中，应该严格执行预定方案，并注意做好防水密封效果等的检测，避免设备组件、零件遗留现场。

3.4从环保角度考虑，在施工之前要尽量避免对海底生态造成过量的破坏。在完成施工作业之后，应该严格做好海底地表形态的复原工作。

四、结语

海底管道传输过程中，难免存在这样那样的故障或者问题需要修理;也或许需要对管道进行改建改造。这种施工面临着复杂的海底施工条件，高水压、低光照，或者还可能存在海底暗流或者其他情况，因此应当尽量缩减施工难度和工作量，并尽可能避免停压停输对正常的生产生活需要造成影响。在充分考虑海底管线铺装环境及施工需求的情况下，合理制定施工方案，做好设备安装调试和人员培训，优化细化施工步骤，这样才能顺利完成海底管道不停输带压开孔封堵作业。

参考文献：

[1]江涛，朱圣平，李方圆.天然气管道不停输带压封堵技术应用实践[J].石油工程建设，2013，（6）：48-49.

[2]钟良，袁晓雄，卓海森.不停输带压开孔封堵技术在福建LNG长输管的应用[J].自然科学，2017，（2）：336-338.

[3]蔡彪，李敬恩.带压封堵技术在冀东油气管道上的应用[J].机械研究与应用，2012，（2）：125-127+130.

（作者单位：中国石油管道局工程有限公司维抢修分公司）