應(yīng)用水下常壓干式艙修復(fù)導(dǎo)管架裂紋

侯志文，魏行超，崔寧，齊兵兵，曾嘯，張凱峰

深圳海油工程水下技術(shù)有限公司，廣東深圳518067

應(yīng)用水下常壓干式艙修復(fù)導(dǎo)管架裂紋

侯志文，魏行超，崔寧，齊兵兵，曾嘯，張凱峰

深圳海油工程水下技術(shù)有限公司，廣東深圳518067

要徹底修復(fù)導(dǎo)管架裂紋，采用水下常壓干式艙進(jìn)行焊接修復(fù)是最好的辦法。結(jié)合成功地采用水下常壓干式艙，對在中國南海LF7-2導(dǎo)管架主樁腿上檢測發(fā)現(xiàn)的多條貫穿性裂紋進(jìn)行焊接修復(fù)的案例，介紹了導(dǎo)管架模擬節(jié)點(diǎn)的建造、采用逆向工藝建造整體艙體、法蘭螺栓的安裝和拆卸、安全島的建造等關(guān)于水下常壓干式艙建造的內(nèi)容；論述了臨時平臺和絞車的作用、臨時管卡的安裝、干式艙和導(dǎo)管架之間間隙的調(diào)整、楔形密封件的安裝、水下干式艙的查漏封堵、干式艙內(nèi)部構(gòu)件的安裝等涉及水下常壓干式艙海上安裝的內(nèi)容，以及干式艙的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

導(dǎo)管架；貫穿性裂紋；水下常壓干式艙；焊接；修復(fù)

我國東海、南海的油氣開采海上結(jié)構(gòu)物越來越多。由于海洋環(huán)境復(fù)雜，需要對一些海上結(jié)構(gòu)物定期進(jìn)行檢查、維修，以此保證油氣開采的順利進(jìn)行。水下結(jié)構(gòu)物的維修搶修情況越來越多，技術(shù)難度也越來越高。與國外相比，我國海洋油氣勘探起步較晚，水下結(jié)構(gòu)物的維修經(jīng)驗(yàn)少，其技術(shù)設(shè)備不夠成熟，所以對多樣化的水下干式艙系統(tǒng)的要求越來越迫切。

水下干式艙系統(tǒng)是一個綜合、復(fù)雜、危險性高的維修系統(tǒng)。由于水下環(huán)境復(fù)雜，且會有2～3名作業(yè)人員直接進(jìn)入干式艙進(jìn)行焊接、打磨等工作，所以在考慮干式艙可行性、經(jīng)濟(jì)性的同時，最主要的是要保證干式艙內(nèi)作業(yè)人員的人身安全。

檢測發(fā)現(xiàn)南海油田L(fēng)F7-2導(dǎo)管架在主樁腿EL-10 m處產(chǎn)生了裂紋（而旁邊還有4根支管），裂紋處結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裂紋成貫穿性撕裂。在國內(nèi)，采用水下常壓干式艙修復(fù)導(dǎo)管架還沒有先例，且檢測發(fā)現(xiàn)LF7-2導(dǎo)管架已經(jīng)發(fā)生了輕微變形，給水下維修期間常壓干式艙的密封帶來很多不確定因素。

1 水下常壓干式艙的建造

水下常壓干式艙的主體主要由以下4部分組成：干式艙艙體、人員通道、人員通道管卡、艙體內(nèi)部（換氣系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等[1]）。由于導(dǎo)管架裂紋處的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此需建造的干式艙艙體被分割成6個部分（見圖1），每個部分之間通過法蘭螺栓連接。

圖1 主艙體分片示意

（1）導(dǎo)管架模擬節(jié)點(diǎn)的建造。為了能使艙體每個短頭的位置剛好和導(dǎo)管架支管平行，也為了以后建造正式干式艙的安裝工作進(jìn)行得順利，先建造一個導(dǎo)管架模擬節(jié)點(diǎn)是非常必要的。

（2）由于艙體的每個部分都不規(guī)則，艙體的整體建造采用了逆向工藝，逆向工藝能更好地保證每片法蘭的貼合性。即先卷制上下兩個部分的筒體，而后根據(jù)每個部分的法蘭位置，在筒體上劃線（包括短頭的安裝孔），切割。

（3）將配鉆好的法蘭用螺栓連接好以后塞入切割好的法蘭縫，并進(jìn)行焊接，完成所有的焊接工作以后采取整體振動法去應(yīng)力，以盡量避免法蘭的焊接變形，為海上的安裝密封打好基礎(chǔ)。

（4）完成去應(yīng)力以后，將法蘭的螺栓拆下，第一步是將艙體安裝到模擬節(jié)點(diǎn)上，第二步將短頭安裝到艙體上。這里需要注意，短頭和導(dǎo)管架支管之間的間隙應(yīng)盡量保持均勻。由于導(dǎo)管架已經(jīng)有稍微變形，因此不均勻的間隙可能會與導(dǎo)管架已發(fā)生變形的不利因素疊加。

（5）安全島的建造[2]。由于水下環(huán)境復(fù)雜，施工人員在干式艙內(nèi)進(jìn)行作業(yè)的時候可能會有突發(fā)事件發(fā)生，導(dǎo)致干式艙大面積漏水，為了保證人員安全撤離，干式艙內(nèi)設(shè)置了一個安全島（見圖2）。在漏水嚴(yán)重的情況下，水位不斷上升，但安全島內(nèi)仍保持密閉狀態(tài)，人員可以進(jìn)入安全島穿戴應(yīng)急設(shè)備，從而從容地通過人孔撤離。

圖2 安全島示意

2 水下常壓干式艙的海上安裝

（1）臨時平臺和絞車的作用。干式艙的水下安裝是通過旁邊的工程船將結(jié)構(gòu)件吊裝入水的，但結(jié)構(gòu)物的就位工作要靠臨時絞車協(xié)助拉到位，見圖3。

圖3 主艙體安裝示意

（2）臨時管卡的安裝。由于導(dǎo)管沒有合適的吊點(diǎn)，因此臨時管卡的安裝對于主艙體下半部分的安裝起著重要的作用。主艙體的下半部分用索具連接到臨時管卡上，潛水員適時將法蘭螺栓安裝就位，見圖4。

圖4 臨時管卡示意

（3）干式艙和導(dǎo)管架之間間隙的調(diào)整。干式艙密封的關(guān)鍵是能否將所有需要密封的間隙調(diào)整到最佳狀態(tài)，即間隙要均勻，調(diào)距螺栓可對干式艙的姿態(tài)進(jìn)行微調(diào)，從而盡量保證間隙的均勻，見圖5。

圖5 調(diào)距螺栓安裝示意

（4）楔形密封件的安裝[1]。實(shí)心楔形密封件可以通過模具定制理想的厚度和坡度，從而達(dá)到有效的密封。其安裝很方便，抗干擾能力強(qiáng)。

（5）水下干式艙的查漏封堵[3]。在人孔管卡和人員通道安裝完畢以后，就開始用抽水泵排水，如果干式艙有大面積的滲水，從而導(dǎo)致沒能在預(yù)計的時間內(nèi)完成排水工作，這時就需要潛水員查漏封堵。

（6）干式艙內(nèi)部構(gòu)件的安裝。干式艙堵漏完成以后，工程人員就可以進(jìn)入干式艙，將照明系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、換氣系統(tǒng)、電纜氣管等依次安裝完畢。

3 水下常壓干式艙的安裝使用經(jīng)驗(yàn)

（1）由于水下常壓干式艙連接法蘭的不規(guī)則，無法進(jìn)行機(jī)加工，所以在完成連接法蘭焊接以后一定要經(jīng)過去應(yīng)力后才能拆除螺栓，否則法蘭外翹會給海上的密封工作帶來很大的困難。

（2）常壓干式艙建造完畢以后要試裝，在安裝完成以后要進(jìn)行密封測試。由于結(jié)構(gòu)物較大，如果無法滿足IP68防護(hù)等級的測試要求，至少應(yīng)滿足IP66防護(hù)等級的測試要求。

（3）鑒于海上復(fù)雜的環(huán)境，安全島處應(yīng)加裝一個逃生艙口蓋。當(dāng)遇到突發(fā)情況，干式艙出現(xiàn)大面積進(jìn)水時，施工人員可穿戴好應(yīng)急設(shè)備，打開逃生艙口蓋，由潛水人員協(xié)助撤離，這會比從人孔逃離更加容易，更加節(jié)省時間。

4 結(jié)束語

我國首次成功地采用水下常壓干式艙對LF7-2項(xiàng)目的導(dǎo)管架樁腿貫穿性裂紋進(jìn)行了修復(fù)，為國內(nèi)水下結(jié)構(gòu)物的修復(fù)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。我國擁有了水下常壓干式艙的自主知識產(chǎn)權(quán)，涉及到貫穿性裂紋的焊接修復(fù)技術(shù)、干式艙的密封技術(shù)等已全部國產(chǎn)化。相信水下常壓干式艙將在海上油氣開采、節(jié)能減排及今后的水下結(jié)構(gòu)物維修中發(fā)揮更大的作用。

[1]梁曉鋒，張?jiān)７?，易?水下管道維修干式艙系統(tǒng)可靠性及安全性分析[J].船舶工程，2008，30（2）：67-71.

[2]房曉明.海底管線干式維修技術(shù)[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報，2008，29（7）：651-657.

[3]蒲高軍，魯之如.干式維修箱在海底管道登陸段泄漏修復(fù)中的應(yīng)用[J].石油工程建設(shè)，2011，37（6）：15-16.

Application of Underwater Atmospheric Pressure Dry Cofferdam in Jacket Cracks Repair

HOU Zhiwen，WEIXingchao，CUINing，QIBingbing，ZENG Xiao，ZHANG Kaifeng
COOEC Subsea Technology Co.，Ltd.，Shenzhen 518067，China

Using the underwater atmospheric pressure dry cofferdam is the best approach to completely repair the cracks of jacket.Multiple penetrative cracks were found in the main legs of LF7-2 jacket in the South China Sea，and then were repaired by this approach.In this paper，the construction of the underwater atmospheric pressure dry cofferdam is described，involving the simulated jacket node structure，cofferdam body construction by inverse procedure，flange bolts installation and disassembly，security island construction.Also，the marine installation of the cofferdam is described，involving the function of temporary work platform and winch，temporary pipe clamp installation，adjustment of the gap between the cofferdam and the jacket，wedge shaped seal installation，cofferdam leakage inspection and sealing and cofferdam internal parts installation.In addition，the experience of applying the cofferdam is presented.

jacket；penetrative crack；underwater atmospheric pressure dry cofferdam；welding；repair

10.3969/j.issn.1001-2206.2015.06.004

侯志文（1987-），男，山西陽泉人，2010年畢業(yè)于江蘇科技大學(xué)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，現(xiàn)在從事海洋工程設(shè)計方面的工作。

2015-04-26