水下干式管道维修系统及其工程化应用

水下干式管道维修系统及其工程化应用

高峰房晓明刘春厚潘东民

海洋石油工程股份有限公司，天津塘沽，300451

摘要：“十五”期间，由海洋石油工程股份有限公司承担的国家863计划“渤海大油田勘探开发关键技术”领域——“水下干式管道维修系统”课题

研制获得成功，并在我国渤海湾、南海西部海底电缆检测和海底管道维

修依托工程中成功应用。本文重点介绍此套具有完全自主知识产权的海

底管道水下干式维修作业系统（包括其工作特点、系统组成、工作原理、

关键技术等）以及工程化应用与市场前景分析。

关键词：海底电缆海底管道干式舱干式维修浑浊水域水下开孔高压焊接作业机具

Submarine Dry Pipeline Maintenance System and Engineering Application Gao Feng,Fang XiaoMing,Liu ChunHou,Pan DongMin China Offshore Oil Engineering Company, Limited Gao Feng Fang Xiaoming Liu Chunhuo

Pan Dongming

Abstract：During the tenth five-year-plan period, “subsea dry pipeline maintain system”project which is undertaken by COOEC and belongs to national

863 plan BoHai big oil fiel dreconnoitre and exploitation key techniche

domain has succeeded. This system has been succeedly applied in subsea

cable inspection and subsea pipeline maintain support engineering of

BoHai Bay, west of NaiHai. This paper introduces this subsea pipeline dry

maintain work system (including work characteristic、system

composition、work theory、key techniche etc) which has entire

self-determination knowledge patent、engineering application and maket

foreground analysis.

Keywords：submarine cable,subsea pipeline,habitat,dry maintenance,feculent water, under water tapping,dry method welding,operation machine

*“863”重大专项资助项目（2002AA602012）

1 引言

我国已探明的海洋石油资源量约246亿吨，占石油资源总量的22.9%；海洋天然气资源量为15.79万亿立方米，占天然气资源总量的29.0%，海洋石油在国内石油产量的增量中，已占有越来越重要的地位。目前，我国海域已铺设的海底管道超过3000km，海底油气管道是投资高风险大的海洋工程设施，它对海上油气田的开发、生产与产品外输起着至关重要的作用。管道一旦出现损伤和泄漏，将导致油田停产，污染海洋环境，甚至引起爆炸，给企业和国家造成巨大经济损失。

表1 近年海底管道损伤事故案例统计

国际上许多著名的海洋工程公司及潜水作业公司都拥有承担海底管道维修工作的能力和成功经验，如SNAM公司、OCEANEERING公司。国外工程公司掌握着海底管道修复专利技术和装备，对我国设置技术壁垒。二十世纪末，国内海底管道修复工作只能委托国外工程公司进行，或与国外工程公司联合作业，国内专

业公司仅初步掌握了海底管道湿式修复技术。

为此，2002年10月，由海洋石油工程股份有限公司申请的“863”计划水下干式管道维修系统课题得到了国家科技部的批准。经过4年多的研究、设计、实验、试验，于2006年11月在我国渤海湾海上试验获得成功，打破了国外海洋工程专业公司对我国的技术垄断。其创新技术成果包括水下干式作业舱及配套装备、水下开孔封堵设备与系列化设计技术、高压焊接工艺技术与TIG自动焊接设备、水下专用配套机具设备等。

水下干式管道维修系统研制成功，极大地提升了我国在海底管道检测与维修领域的作业能力。

2 水下干式管道维修系统组成与工作原理

2.1 系统组成

水下干式管道维修系统是国家“十五”863计划重大专项“渤海大油田勘探开发关键技术”中的一项课题，是针对我国渤海海域浑水环境条件，研制开发的60米水深以内、6″-- 24″管径范围内的单层管配重结构和双层管保温结构海底管道的干式维修作业系统。由水下干式舱系统、配套高压焊接技术与装备系统、水下管道密封封堵技术与装备系统、水下专用作业机具设备系统等组成。其中水下干式舱系统是为海底管道维修创造干式环境的重要装备系统之一，包括：干式舱本体结构、H型外框架、水下脐带系统、脐带终端系统、干式舱液压系统、供配电系统、供配气系统、综合监控系统、照明系统、摄像系统、通讯系统等。

2.2 工作原理

利用水下干式舱系统在海底管道泄漏点位置创造“干式”作业环境，即在舱内充入略大于水深压力的高压气体，将海水从舱内“挤压”出去，并维持舱壁内外压力平衡，形成干式高压环境。然后在舱内进行管道干式高压全位置焊接修复。系统工作原理如图1所示。

图1 水下干式管道维修作业原理图

3 关键技术与创新成果

3.1 系统关键技术

系统研制过程的关键技术包括：

（1）高压干式工作舱及密封技术

解决60米以浅海底管道修复工程中干式环境的形成，使管道焊接作业处于干式环境下操作，从而保证管道焊接质量。

（2）潜水及生命支持系统

解决60米以浅海底管道修复工程中潜水作业人员的安全技术问题，保证工程安全顺利进行。

（3）管道封堵技术

解决60米以浅海底管道修复工程中的管道封堵技术问题，保证舱内的干式工作环境。

（4）水下高压干式焊接技术

解决水下干式高压环境下的管道焊接装备与工艺技术问题，保证管道焊接质量。

3.2 系统技术创新点