金刚石绳锯机对中东区域海底石油管线切割施工技术研究

王纪标

摘    要：文章以沙特贝里钻井人工岛项目为例，介绍了金刚石绳锯机对海底废弃油管切割的施工技术。通过研究，金刚石绳锯机将对海底石油管线切割施工提供借鉴经验，对中东区域海底石油管线改造施工具有一定的参考意义。

关键词：金刚石绳锯机;中东区域;海底石油管线;切割施工

1  引言

随着世界经济发展，全球对石油的需求不断增大，海洋石油工业发展迅速，海底石油管道在海洋石油开发中发挥着重要作用，成为石油运输的生命线。海底石油管线改造及废弃油管切除成为制约石油开发的关键因素。本文以阿美项目为例，介绍了金刚石绳锯对海底油管管线切割的施工技术要点。

2  工程概况

沙特贝里钻井人工岛工程位于沙特阿拉伯东部省朱拜勒工业城法赫德国王工业港南北两侧海域，整体工程包括南北两座人工岛（总面积约85万平方米）及其连接引堤（820m）和钢管桩公路引桥（360m）、配套护岸施工（约7500m）、2座逃生码头、南北岛航道疏浚（总方量约800万立方米）、1553m海底废弃管线拆除和一般道路配套辅助设施。该工程建设完成后，可使沙特贝里油田产量由每日25万桶提高至每日50万桶。

2.1  气候条件

朱拜勒工业港位于东部省，属热带沙漠气候，夏季炎热干燥，常年风向为西北风、北风，平均风速10konts，年平均气温26℃，平均日温差12℃，最高温度在50℃左右。项目所在地降水主要集中在11月至次年4月，年平均降水量约88 mm。

2.2  水文条件

朱拜勒港地区潮汐分为微潮和半日潮，具有显著的潮汐不均匀性，每天有两次涨潮和两次落潮，天文最高潮+2.16m、天文最低潮0.00m、平均大高潮+1.7m、平均大低潮+0.11m，平均潮差1.5 m，最大约2.1 m。波浪方向多为西北向，有效波高低于1.0m，偶尔出现与强风有关的较大波浪，峰值波持续时间一般小于5s，年平均浪高0.4m，最大浪高2.0m。在涨潮期间水流最强，最大流速约为0.2m/s。

3  海底废弃石油管线切割施工技术

本工程海底废弃油管切割1535m，石油管道竣工图纸显示：油管区域海床为-2.m～-4.0m。管道结构为钢管外包混凝土。海底废弃油管结构参数：钢管等级X60、钢管直径0.9m、钢管壁厚20mm、外包混凝土厚度76.2mm、混凝土配合比C32。考虑到海底废弃油管的结构及钢管等级为X60的情况，特选用传输动力为37kW的JZ-30型金钢石绳锯（电动）切割机，其电机输出功率为37kW，电压为380V，电流为47.6A，转速为980r/min， 能效为3级。海底废弃油管切割施工技术主要从海底油管探摸、海底油管放样标记、施工船机及金钢石绳锯固定、海底油管切割等方面进行阐释。

3.1  海底废弃油管探摸

首先搜集海底废弃油管清洗验收文件和影像资料，检查废弃油管弃用后的管内石油清理情况。其次用水下摄像机对废弃油管探摸摄像，检测废弃石油管线的位置及被海床浮沙淤泥掩埋情况、石油钢管外包混凝土破损情况、钢管腐蚀情况。经初步摄像探摸，油管在海床以上且完好无损，仅部分位置外包层存在破损现象。

随后进行管内液体探摸，使用TCA7型空氣压力冲击钻（钻头直径35mm，耗气量1m?/min）和吸油毯对海底油管冲孔检测。冲孔前，制作与石油钢管配套的卡箍和封堵销钉（钉外侧用胶皮管包裹，尺寸稍大于冲孔钻的直径），将冲孔处石油钢管外包混凝土清理干净。冲孔时一旦发现内部有石油流出，立马用封堵销钉植入孔内，用卡箍包住钢管封闭封堵钉，用吸油毯吸收漏出的石油。经冲孔探测，油管内无石油，仅少量绿色清洗液流出。

3.2  废弃油管放样标记

根据探摸复核的油管坐标图，用GPS放出海底油管具体位置，每隔20m固定一个红色浮球，下部用弹性细绳拴在油管上，以防止浮球受潮汐影响移位较大，并确保浮球仅露出水面。

3.3  施工船舶导航定位

（1）定位方法。首先确认船舶作业的位置，得到靠泊的坐标、船舶艏向、船舶的平面位置图，确认海底管线的具体位置;将海底管线位置生成在导航软件的背景中，用以警示作业船舶。根据就位点坐标、艏向及距离推算出将船舶就位点的位置，输入导航应用系统中。在船上选择安全、无遮挡的位置架设GPS天线;确认船的中心线，在中控室平行于船中心线的位置上架设电罗经，电罗经需要稳定1～2个小时;利用皮尺校正船形尺寸、测量基准点的位置、测量GPS天线的位置。将就位点设为基准点，利用基准点校正船形。再安装其他室内设备，调试导航软件，将GPS数据与电罗经的数据导入系统中。

（2）导航定位原理。作业船舶的位置确定，以船艉中心位置为基点。在导航/定位软件中输入作业船舶的长度、宽度、建立起以船艉中心为坐标原点，以船艏向为X 轴正向，以垂直于右舷方向为Y 轴正向的自定义坐标系统，然后测量GPS天线位置及主船所有锚缆孔在该坐标系统的坐标值，并输入在导航/定位软件中。

导航/定位软件自动接收DGPS 位置信息，并经过坐标投影计算出DGPS 天线位置的实时平面坐标，结合电罗经提供的实时船艏向，推算出船艉中心、主工作点、锚缆孔或作业船舶上任意一点的平面坐标，从而满足作业船舶在不同位置进行定位工作的需要。导航/定位软件进行转换的公式如下：

XP=XGPS+（X1-X0）×Cos （H船）-（Y1-Y0）× Sin（H船）

YP=YGPS+（X1-X0）×Sin （H船）+（Y1-Y0）× Cos（H船）

式中：

XP，YP—— 船上任意一点P 的实时坐标; XGPS，YGPS：GPS 天线的实时坐标;