渤海海域海底管道應(yīng)急搶修備件存儲(chǔ)策略

成二輝 韓長安 梁光輝 趙百龍 劉振宇

（海洋石油工程股份有限公司)

0 概述

中海石油 （中國）有限公司在渤海海域現(xiàn)有100多條海底管道，全長4000 km以上，其中80%以上為油氣輸送管道。由于各種原因，海底管道存在著各種不同的安全風(fēng)險(xiǎn)問題，如設(shè)計(jì)不合理、超齡服役、管理不當(dāng)、船舶起拋錨作業(yè)、海上工程作業(yè)、拖網(wǎng)捕魚、沖刷以及操作不當(dāng)、落物沖擊、介質(zhì)腐蝕等，這些因素都可能造成海底管道損傷或泄漏。

海上油氣管道一旦出現(xiàn)事故，其修復(fù)難度、修復(fù)風(fēng)險(xiǎn)、修復(fù)周期以及相關(guān)成本，比起陸上油氣管道要大得多，而其對環(huán)境造成的影響也相對較大。

海底管道的應(yīng)急搶修的有效實(shí)施離不開維修備件，而維修備件的到貨情況直接影響了搶修進(jìn)度。

1 搶修備件存儲(chǔ)的必要性

眾所周知，任何一個(gè)搶修項(xiàng)目的實(shí)施都離不開相應(yīng)的施工材料，海底管道的維修也是如此。目前，海管應(yīng)急搶修備件基本依賴進(jìn)口，國內(nèi)供應(yīng)能力不足或加工精度及質(zhì)量不能保證。以東方1－1登陸氣管線為例，2007年11月6日發(fā)生事故，歷時(shí)48天才恢復(fù)生產(chǎn)，造成損失上億元。維修之所以歷時(shí)較長，主要原因是當(dāng)時(shí)沒有任何應(yīng)急維修備件儲(chǔ)備，國內(nèi)只能加工技術(shù)含量較低、維修施工周期較長的旋轉(zhuǎn)法蘭和焊頸法蘭，且這些工件加工耗時(shí)也很長。為保證海底管道搶修的順利實(shí)施，很有必要建立搶修備件的存儲(chǔ)機(jī)制，儲(chǔ)備一定規(guī)格數(shù)量的搶修備件。

2 搶修備件選型

搶修備件的選擇主要取決于維修方案的選取。海底管道的維修總體來講有兩種方法：一種是對海管泄漏點(diǎn)的封堵，另一種是對海管損傷段的更換。

可根據(jù)海管維修的兩種主要方法來選取備件。備件的選型主要是卡具類和連接件。對于卡具的選型主要考慮卡具的內(nèi)徑尺寸以及卡具可承受的壓力；對于連接件主要考慮連接件的尺寸、壓力等級(jí)、壁厚、材質(zhì)和設(shè)計(jì)使用壽命等。

卡具類產(chǎn)品主要包括機(jī)械管卡、結(jié)構(gòu)管卡、臨時(shí)修復(fù)管卡等；連接件主要包括機(jī)械連接器、球形法蘭、旋轉(zhuǎn)法蘭、焊頸法蘭等，如圖1～圖6所示。

圖1 機(jī)械管卡

圖2 結(jié)構(gòu)管卡

圖3 國產(chǎn)機(jī)械管卡

圖4 機(jī)械連接器

圖5 球形法蘭

圖6 旋轉(zhuǎn)法蘭

3 備件配置原則及適用條件

針對渤海海域海管現(xiàn)狀進(jìn)行備件的存儲(chǔ)。渤海海域海管的直徑從50.8～812.8 mm，尺寸多樣；壓力等級(jí)從1.034～10.342 MPa，壓力等級(jí)不一。海管結(jié)構(gòu)包括單層保溫配重管、單層配置管、單層管、雙層管等，結(jié)構(gòu)不一。渤海海域海底管道水深范圍在50 m以上。備件的存儲(chǔ)作為預(yù)防性的措施應(yīng)充分考慮海管維修的各種可能，備件的配置應(yīng)做到最少、最優(yōu)、最大化覆蓋。

備件的配置應(yīng)滿足以下三種維修條件： (1)一處穿孔泄漏的維修； (2)一處變形損傷，需要更換一段海管的維修； (3)一條管道同時(shí)存在一處穿孔泄漏和一處變形損傷的海管維修。

3.1 穿孔泄漏備件存儲(chǔ)

單層管直接安裝一套封堵卡具；對非外力損傷的雙層管在外管或內(nèi)管上安裝一套封堵卡具，如圖7所示。

圖7 一處穿孔泄漏的維修

3.2 更換管段備件存儲(chǔ)

在海管受損長度較小、只需更換一段的情況下，維修時(shí)需要兩個(gè)機(jī)械連接器、一個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭和一個(gè)球法蘭。圖8為更換一段管段的修復(fù)方法。

圖8 一處穿孔泄漏的維修 （更換一段管段）

3.3 更換較長管段備件存儲(chǔ)

在海管受損長度較長、需更換兩段管段的情況下，維修時(shí)需要兩個(gè)機(jī)械連接器、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭、一個(gè)球法蘭和一個(gè)RTJ法蘭。圖9為更換兩段管段的修復(fù)方法。

圖9 更換較長管段維修 （更換兩段管段）

3.4 備件存儲(chǔ)原則

由前面分析可知，對于每一種規(guī)格的海管只需要儲(chǔ)備一套封堵卡具、兩個(gè)機(jī)械連接器、一個(gè)球法蘭、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭和一個(gè)RTJ法蘭就可以滿足三種維修條件。

對于相同管徑、不同壓力等級(jí)的管線，安裝壓力等級(jí)高的管線儲(chǔ)備備件，壓力等級(jí)低的管線可以使用相同尺寸的壓力等級(jí)高的備件，使用的時(shí)候需要成套使用。對于法蘭材質(zhì)的選擇，相同規(guī)格不同材質(zhì)的管線儲(chǔ)備法蘭安裝管材材質(zhì)等級(jí)高的儲(chǔ)備法蘭，以滿足強(qiáng)度要求以及焊接等要求。

對于存儲(chǔ)的備件采用渤海海域共享的原則。為了滿足搶修項(xiàng)目的順利實(shí)施，搶修備件應(yīng)該集中存儲(chǔ)，海域共享，使用之后及時(shí)補(bǔ)充。

4 幾個(gè)技術(shù)問題及探討

問題一：海管局部試壓。

海底管道完成搶修后往往急于恢復(fù)生產(chǎn)，恢復(fù)生產(chǎn)之前又需要對維修質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。通常采用管線試壓來進(jìn)行檢驗(yàn)。對于長距離海底管線的試壓時(shí)間往往很長，生產(chǎn)方難以接受。為了解決這個(gè)矛盾，可以推廣使用局部試壓墊圈，對維修位置進(jìn)行局部試壓，試壓通過即可滿足投產(chǎn)條件，可以大大節(jié)省工期。

問題二：管線壁厚不同。

由于海底管道不同材質(zhì)、不同壓力等級(jí)、不同腐蝕余量等原因，管線的壁厚選擇也往往不相同。對于同種規(guī)格不同壁厚的管線選擇法蘭壁厚成為難題。建議法蘭采辦時(shí)要求廠家保留足夠的原始壁厚，根據(jù)事故海管的壁厚臨時(shí)進(jìn)行加工，以保證備件的匹配。

問題三：管線規(guī)格數(shù)量多不能全覆蓋。

海管搶修備件往往資金投入較大，但作為儲(chǔ)備其利用程度又較低，這就決定了不能夠每種規(guī)格的海管都儲(chǔ)備備件。建議根據(jù)完整性管理海管風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果對高風(fēng)險(xiǎn)管線進(jìn)行備件存儲(chǔ)，以減少備件存儲(chǔ)量，盡可能保證高風(fēng)險(xiǎn)海底管道的安全。

5 結(jié)束語

目前，中海石油 （中國）有限公司已經(jīng)儲(chǔ)備了部分的海底管道應(yīng)急備件，渤海海域海底管道應(yīng)急搶修備件的儲(chǔ)備工作已經(jīng)起步。隨著備件存儲(chǔ)工作的不斷進(jìn)行，抵御海底管道風(fēng)險(xiǎn)的能力也越來越強(qiáng)。