基于海底管道落物打捞的海洋工程项目应急管理探讨

李 治，王洁琼，曾妙婷

深圳海油工程水下技术有限公司，广东深圳 518000

海底管道安装过程中，异物落入海底管道的状况时有发生。异物落入海底管道后，如不及时打捞清理出来，投产后会随油气进入生产系统，损伤油田生产设施，造成油田停产，损失不可估量。随着油气开发步入深水，海底管道落物发生后，打捞清理的技术难度增大，对项目费用、工期等都会产生较大负面影响。目前关于钻采阶段井下落物打捞的研究较多，而关于安装阶段海底管道落物打捞方面的研究和文献较少，因此，开展安装阶段海底管道落物打捞的探讨和研究对后续项目具有实际指导意义。

1 背景介绍

某深水气田位于南海西部（总体布置见图1），作业水深1 220～1 560 m，是国内首次采用典型深水开发模式进行开发的自营深水气田。生产平台采用半潜式浮式平台，4×4张紧式系泊系统，所处位置水深为1 432 m。

图1 气田总体布置

施工时，潜水员在近平台侧进行10 in（1 in=25.4 mm）SCR（P4）旋转接头顶部收发球筒拆除时，辅助工具定位钢钎固定绳索意外崩断，导致定位钢钎掉落，疑似落入海底管道内，无法确切判定。此时，10 in海底管道系统回路已经连接完成，海底管道回路端头，即SCR管顶部（P3、P4）都在平台位置且处于水下约30 m，如图2所示。SCR管顶部至PLET的管道长12.413 km，其中约10 km为平管，平台侧水深约1 432 m，SCR悬挂状态如图3所示，10 in海底管道路由与水深关系如图4所示，海底管道系统参数见表1。疑似掉落钢钎规格：直径38 mm，长度600 mm，质量约5 kg，如图5所示。

图2 10 in海底管道回路示意

图3 SCR悬挂状态示意

图4 海底管道路由与水深关系

图5 疑似落入海底管道钢钎

表1 海底管道系统参数

2 打捞方案

2.1 方案比选

通过查阅相关资料得知有两种打捞方案可供选择。第一种，借鉴钻探作业中对于类似杆类落物的打捞，优选抽油杆打捞筒、活页打捞筒等工具进行打捞；第二种，水下安装阶段，通过清管通球将海底管道内异物清理出。两种打捞方案对比分析如表2所示，通过比选，选择清管通球打捞方案。

表2 两种打捞方案对比

2.2 方案设计

根据现场情况判断，如果钢钎从P4位置落入，利用P3管上部永久发球筒发球，从P3往P4通球，从下往上将钢钎推出，钢钎在海底管道中运行的距离最短，风险最小，是可供选择的最优方案，据此，在P4顶部安装临时收球筒，并拟定如图6所示的通球流程。

图6 通球流程示意

3 设备选型

3.1 高压清管泵

P3上部永久发球筒至P4顶部收球筒全长为59.2 km。通过海底管道系统清管工艺计算，清管球速度、清管泵流量和清管时间如表3所示。

表3 海底管道清管工艺计算

为减少通球时间，前57 km清管球速控制在0.5～0.75 m/s，最后2.2 km球速降低至0.1～0.25 m/s，以避免钢钎损伤海底管道或卡死。

现场使用的HT400高压清管泵，2台泵的最大输出流量104.9 m3/s，压力3.45 MPa，刚好满足清管球速度0.75 m/s的要求，如图7所示。

图7 HT400高压清管泵撬

3.2 清管球

现场初步拟定，利用泡沫球加铰接球的组合清管球，在球前增加铝制圆板，以增加球的刚度，避免被钢钎穿入的同时保证清管效果，根据DNVOS-F101，铝板的外径取最大公称内径的最小内径的97%，最小内径计算如下：

式中：f0为椭圆度；ODmax为最大外径，mm；ODmin为最小外径，mm；ODnom为公称外径，mm；IDmin为最小内径，mm；tmax为最大壁厚，mm；hbead为焊缝余高，mm。

通过计算，最终铝板直径为199.43 mm，计算过程见表4，铰接清管球如图8所示。

图8 选定的铰接清管球

表4 通球铝板直径计算

4 风险识别

清管通球打捞落物方案的风险识别及应对措施如表5所示。

表5 风险及应对措施

铰接球过弯管模拟示意如图9所示，旁通及通球模拟示意如图10所示。

图9 铰接球过弯管模拟示意

图10 旁通及通球模拟示意

5 模拟实验

考虑到清管球被刺穿、被压缩以及钢钎楔入的风险，通球前进行了陆地模拟测试，在陆地预制了1条1∶200的10 in海底管道系统（见图11），按照选定的方案进行清管模拟，以验证上述方案的可靠性。

图11 陆地模拟实验

通过陆地试验，泡沫球、铰接球的清管组合能够顺利将钢钎清出；泡沫球、铰接球单独清管，同样能够清出钢钎。

与此同时，海上也进行了泡沫球耐压试验，将泡沫球固定在工具吊篮上，从甲板入水，ROV从水下50 m开始同步下放观察，以确认泡沫球在不同水深的压缩形变量。当泡沫球下放至100 m水深时，受水压压缩已发生肉眼可见的变形；当下放至200 m水深时，形变量已达到30%左右；当下放至1 400 m时，形变量超过50%。

结合试验模拟结果，最终确定不发泡沫球，直接发铰接球清管的打捞方案。最终，经过39.5 h的通球作业，成功将钢钎（见图12）从海底管道中打捞出来。

图12 打捞出的钢钎

6 结论及建议

海洋工程项目往往是整个团队协同作业，对应急情况的处置不及时会导致大范围的船舶待机。由于海洋工程安装船舶日费较高，因此，加强应急管理能力建设，提升突发情况的响应速度和处置能力，对海洋工程企业尤为重要。通过南海某深水项目实例分析，提出三个方面应急管理能力建设的意见。

（1）现场管理方面。作业前进行技术交底、风险分析、班组级别的工前会议，对风险进行宣贯，保证每位作业人员清楚落物的风险；作业过程中，劳保用品等容易掉落的物品都系好防落绳、安全绳，杜绝落物风险；作业后，及时做好管口的封盖防护。

（2）组织管理方面。加强施工队伍建设，提升施工单位应急响应能力，陆地资源比海上容易协调，各项模拟作业较海上容易实现，发生应急情况时，陆地需要和海上保持高效联动，快速响应，通过建模测试等获取第一手的试验数据，为海上现场决策提供参考依据。

（3）技术管理及革新。一方面，该类应急事件发生后，设计人员在制订方案时宜尽可能优先考虑选用现场的资源设备，使用成熟的技术方案，减少新设备动复员的时间成本，规避选用不成熟方案而产生次生风险；另一方面，SCR由J-lay船铺设完成后只能悬挂在水面以下30 m处，之后由空气潜水员在其端头安装短节，水面下作业视野受限，人员行动受限，增加了发生落物的风险；通过安装船舶吊机、平台吊机和平台绞车协助，将SCR端头悬挂到海平面以上，或使用软管替代SCR，通过抽拉上平台甲板，可杜绝落物风险，从技术源头上降低此类突发事件的发生。