海底输气管网不停产改线技术应用

杜应军 *

（海洋石油工程股份有限公司）

0 概述

渤海某油田群为了释放产能，减少火炬燃烧放空量，合理利用天然气资源，需对油田群海底输气管网进行改建，在不停产情况下对一条油田至陆地终端的DN350（14 寸）登陆管线新增一条DN300（12寸）的支路管线。支路管线将油田剩余天然气汇入主管线，最终输送到陆地终端，实现资源利用最大化。管线参数如表1 所示。

1 海底输气管网不停产改线技术介绍

海底输气管道不停产改线技术原理为：首先使用铺管船铺设支路管线至接入点附近，并在接入点附近安装海底收发球筒对支路管线进行清管试压；然后在接入点设计位置实施不停产带压开孔作业，建立旁通孔；最后使用膨胀弯将支路管线连接到主管线的旁通孔上，使改造管线全线贯通。不停产改线技术原理如图1 所示。

表1 管线参数

图1 海底管道不停产改线技术原理图

2 海底输气管网不停产改线技术应用

2.1 支路管线铺设

采用铺管船来铺设支路管线。铺设开始时，需要在设计海床位置抛起始锚，钢丝绳锚缆的一端连接在海底起始锚上，另一端通过托管架连接铺管作业线上的海管起始拖拉头。拖拉头与海管通过法兰连接，如图2 所示。

图2 海管与拖拉头连接情况

起始缆连接完成后，开始焊接管道，每焊接完连接处一根铺管则作业船向前移动12.2 m，海管管端到达着泥点后，施工作业即进入正常铺设阶段。在该作业阶段，海底管线在铺管船的作业线上一根一根连接（单根长度为12.2 m），然后通过操作铺管船的锚机，向前移船并将海底管线铺至海底。

在铺管作业期间，张紧器的上下履带夹住管线并通过其自动控制系统向铺设中的管线提供一个恒定的张力，保证管线安全铺至海底。海底管道铺设情况如图3 所示。

图3 海底管道铺设

铺设作业结束后，需要在管头处安装拖拉头，并将A/R 绞车缆绳与拖拉头连接，然后继续向前移船，直到将全部海管下放至海底。然后潜水员下水解除A/R 缆，管道铺设结束。

2.2 支路管道后挖沟作业

为了保护管线，根据设计要求对支路管线进行后挖沟作业，使管顶埋深大于1.5 m。本次施工采用喷冲式挖沟机进行作业。挖沟船就位于挖沟作业起始点，船舶吊机将挖沟机吊装下水，挖沟机声呐引导挖沟机就位于管线上方后，启动挖沟机开始作业，即向前缓慢移船。挖沟过程中需通过声纳扫描监控挖沟机位置，避免挖沟机与管线发生碰撞，同时不断调节挖沟机的下放高度和挖沟船走向。

2.3 不停产带压开孔作业

主管线埋深为1.5 m，需要在接入点位置定点开挖作业坑，确保其满足开孔设备的安装条件。作业坑开挖完成后，需清理开孔位置水泥配重层和3PE 防腐层涂层，清理长度如图4 所示。

图4 涂层清理尺寸

与此同时，在船舶甲板安装开孔机、球阀和机械三通。安装完成后，将开孔机组合体吊装下水，潜水员下水引导机械三通就位于接入点设计位置，通知甲板人员启动液压动力站并合上机械三通。机械三通全部螺栓完成紧固和拉伸后，对开孔机组合体进行压力试验，试验压力为主管道最大操作压力的1.5 倍，稳压时间为30 min。

试压合格后，船舶甲板启动液压动力站，操作人员按照开孔程序进行不停产带压开孔作业，直到开孔刀具将主管道马鞍片完全切除。开孔结束后，回收开孔刀具，关闭旁通球阀，拆除开孔机。开孔作业刀具的进给情况如图5 所示。

图5 开孔作业刀具进给情况

2.4 膨胀弯安装

带压开孔结束后，主管线旁通球阀与支路管线之间通过2 节膨胀弯连接。膨胀弯1 为90°L 型膨胀弯，膨胀弯2 为T 型膨胀弯。为了保证主管线上的机械三通不受到附加外力的作用，应先按照设计图纸预制并安装膨胀弯2，安装完成后测量膨胀弯1 的尺寸和角度，根据测量结果预制并安装膨胀弯1。膨胀弯的安装情况如图6 所示。

图6 膨胀弯安装情况

2.5 支路管道清管试压及干燥惰化

膨胀弯安装完成后，利用膨胀弯2 上的发球筒发球，并用平台端收球筒收球，同时开展管线清洗、试压以及管线排水、干燥惰化工作。

水下多球发球筒内布置直板钢刷球、直板球和直板测径球3 个球，清管泵布置在施工支持船上，清管泵出水口与发球筒连接。潜水员在水下控制多球发球筒的各个阀门，同时启动清管泵注水，逐一发送各个清管球，待收球筒内收取各个清管球并经测径板检查合格后，完成海管水下清管测径工作。

管线清洗完成后，拆除清管多球发球筒和平台端的收球筒，并分别安装试压盲法兰。试压泵布置在平台上，试压泵出水口与盲法兰注水口连接；连接完成后，缓慢升压至试压压力，24 h 内稳定压力变化范围不大于±0.2%，则试压通过。

试压完成后，再次通球排出管内海水，然后持续使用干燥氮气吹扫管道，直至干燥露点达到-20 ℃以下，密闭海管12 h 后，测得海管露点仍低于-20 ℃以后干燥合格，否则需继续吹扫干燥。

干燥合格后，往海管内注入体积分数为99.9%以上的氮气对海管进行置换，当平台侧间隔0.5 h 连续3 次检测到的气体含氧量均低于2%，则认为海管惰化合格。

3 结论

海底管网优化大幅提高了油田的资源利用率，实现了油田群的效益最大化。海底管道不停产改线技术实现了施工全周期主管线不停产目标，有效规避了传统停产改线施工造成的产量损失，可为类似工程项目提供宝贵经验。