某平台隔水套管现状及治理

邹继成

(中海石油(中国)有限公司 上海分公司平湖作业公司，上海 200335)

海洋石油固定式导管架平台的导管架和隔水套管水下部分分别和海底大陆架固定连接，水上部分隔水套管通过导管架的上部组块结构进行固定。由于隔水套管随内部流体温度变化会产生垂直方向位移，所以隔水套管和海洋平台导管架二者之间虽然相互固定，但运动位移不同步，导致二者间不能采用焊接固定，只能采用特殊的加固方式。

1 隔水套管现状

某平台所在海域水深EL(-)89 m，隔水套管加固位置依托导管架水平层进行加固，分别位于EL(-)83.5 m、EL(-)60.5 m、EL(-)37.5 m、EL(-)15.5 m、EL(+)4.5 m、EL(+)19.8 m、EL(+)24.2 m，共7个水平层。EL(-)表示海平面以下。

井槽位置分布示意图见图1。图1中A表示油井，B表示气井，S表示侧钻井，20″等括号内数字表示隔水套管工程直径，17#等括号外数字为井位号。目前隔水套管加固方法存在以下问题。

图1 井槽位置分布示意图

1)晃动问题。水上部分隔水套管晃动严重，且20口井普遍存在晃动现象，大风天顶部采油树位置尤为明显。晃动致使EL(+)4.5 m处固定弧形板变形、损坏，随着时间的推移，情况恶化。

2)腐蚀问题。EL(+)4.5 m加固位置普遍发生油漆脱落、腐蚀减薄的状况，其中A1、A2、A5井发生腐蚀穿孔。

3)抬升问题。A7、A5、A11等井隔水套管上下窜动及转动位移较大，A5井采油树出油管线倾斜，造成采油树出口管线EL(+)4.5 m垂直方向产生8 cm的倾斜。

4)旋转问题。A4、B2等工作甲板上部隔水套管和采油树连接处有错位。

2 隔水套管现状原因分析

1)带缆走道加固层位置低。该平台带缆走道设计高度为EL(+)7.0 m，由于导管架打桩安装时的原因，实际安装高度为EL(+)4.5 m。导致带缆走道甲板更接近于海平面，也意味着更容易受到海浪的冲击。此种现象可以和其它平台比较，位于EL(+)7.0 m处的隔水套管加固装置基本没有出现晃动大的问题。

该平台位于飞溅区的带缆走道EL(+)4.5 m，会额外受到波浪、海流等环境载荷的作用，同时飞溅区湿度更大，海水腐蚀也更严重。隔水套管加固装置损坏的也最为严重。

2)隔水套管内流体温差大。该平台油井数量较多，采油树出口温度90 ℃，环境温度0～40 ℃，则开、关井的温差至少约50 ℃，导致隔水套管金属热胀冷缩，产生抬升现象。每段隔水套管之间是丝扣连接，受热不均匀则会产生旋转。经查询设计数据，已经充分地考虑此种工况。采油树出口管线产生8 cm的垂直位移偏差，可继续正常使用。

3)加固方式不得当。设计数据的变化，导致我们要面临更加恶劣的环境，事实证明以往的加固方式不适用于此工况。平台人员对加固方式做了改进，但没有解决问题。加固方式及存在问题见表1。

表1 加固方式及存在问题

3 新型隔水套管加固方式

我们设计研究出一种新型的隔水套管加固方法，采用高分子材料和楔式扶正块，彻底解决了该平台隔水套管腐蚀减薄及晃动的问题。

3.1 高分子材料

1)高分子材料性能。纳塑钢NPS8201 通用成型修复材料是一种对设备进行修补和再生的工程修复材料。本材料为将高分子重反应聚合物与硅钢合金混合，并以此为基础，构成的由基料和固化剂组合成的黏接修补材料。固化后，经久耐用，且可进行机加工。其特点为：①抗腐蚀性。按 ASTM B117 在盐雾箱中10 000 h后，无可见腐蚀。②抗压强度。按 ASTM D695 测试时，其抗压强度为997 kg/cm2。③硬度。按 ASTM D2240 测试时，其硬度为87D。④冲击强度。按 ASTM D256 测试，冲击强度 70 J/m(非V型槽)。⑤抗热性。根据应用场合不同，其温度适宜性为干燥环境110 ℃，潮湿环境60 ℃。

2)高分子材料施工。在对隔水套管的带揽走道位置进行修复加强前，使用磨机等工具对隔水套管进行表面处理，打磨后的套管应露出金属基体，表面粗糙度达到St 2.0级。

套管外壁存在腐蚀凹坑，为了确保加强后的效果，在实施缠绕前，需要对腐蚀的凹坑进行填充修复，修复使用的材料为NPS8201通用成型修复材料。修复材料均为泥状，施工时需先在腐蚀的套管表面涂敷薄薄一层，这一层需使用毛刷用力往下按，保证修复材料与基体完全有效接触，不留空隙和气泡。

为确保隔水套管的整体修复强度并具有优秀的防腐效果，在对套管表面完成初步的修复后还需要进行缠绕加强，将纳塑钢NPS8115材料涂敷到NPS8902增强防腐带上。在5 min之内将涂敷了NPS8115材料的NPS8902增强防腐带均匀地缠绕到套管外壁，缠绕过程中需确保增强防腐带与管体的表面完全贴合，缠绕总层数以2层为宜，缠绕后的总厚度约为5 mm。

3.2 楔式扶正块在隔水套管上的应用

1)采用了楔式扶正块，楔式扶正块模型见图2。高分子材料配合楔式扶正块加固方法见图3。利用原平台结构上的喇叭口[1]，只需将设计好的楔式扶正块在陆地预制完成，然后在平台安装即可。随着海浪的冲击，楔式扶正块会自动下移，使隔水套管和楔式扶正块的间隙越来越小，限制隔水套管垂直方向的位移，但不限制其水平方向的位移。

图2 楔式扶正块模型

2)楔式扶正块采用空心设计，每组4块，拼成1个圆弧。每块质量约15 kg，便于施工搬运。

3)每块楔式扶正块之间用螺栓固定连接[2]，楔式扶正块和喇叭口之间通过螺栓连接(留出滑动位移量)，使之互相牵制，避免因海浪过大将楔式扶正块带入海里。

4)楔式扶正块内部内衬橡胶，避免金属间磕碰而引起振动和损伤。

4 结束语

我们将纳塑钢高分子材料应用到隔水套管的修复上，增强了隔水套管的强度、耐磨性和耐腐蚀性能。采用了高分子材料配合楔式扶正块，新型加固方法和之前的加固方式相比，彻底解决了隔水套管的腐蚀和晃动问题。经历了3年的考验，应用效果良好。新型加固方法施工程序简单，降低了作业人员安全风险。新型加固方法属于一劳永逸的做法，减少了维护工作量，具有良好的经济性。

图3 高分子材料配合楔式扶正块加固方法