水下干式管道维修实现中国造
2005-6-8中国石油网
    我国海上油气勘探和开发已进入高速发展阶段,海底管道的数量逐年增加,目前总长度已超过3000公里。但由于各种原因(如运行状态超出设计规范、船舶起抛锚作业、渔业的拖网、海底冲刷造成的管道悬跨、落物冲击、内外腐蚀等),管道损伤渗漏事故也在逐年攀升。如何针对我国海底石油管道的特点,快速修复破损的海底石油管道?建造中国人自己的水下干式管道维修系统?近日,记者走访了“十五”国家863计划“水下干式管道维修系统”课题组组长、海洋石油工程股份有限公司总工程师房晓明。
  攻难关实现中国造
  房晓明告诉记者,海底管道维修一般分为湿式维修和干式维修。湿式维修是在水环境中对海底管道直接进行焊接或机械修复。干式维修先要在水下建立一个干式(无水)环境,然后进行焊接或机械修复。
  由于湿式维修在水中进行,焊接焊道的成型不好,焊接质量不可靠,所以海底管道的湿式维修大多采用机械连接器方式。当水深超过一定的深度后,由于潜水作业人员的工作效率下降和安全等原因,采用无人遥控潜水器(ROV)进行湿式维修成为主要手段。湿式维修对作业人员和周围环境有很高的要求,需要水下有较高的能见度。我国现有海上油气田,特别是在渤海和南海西部的海上油气田,海底均为淤泥,海水水质混浊,水下能见度非常差,潜水员在水下只能靠手摸索着进行工作。干式维修可以较好地解决我国海洋油气管道维修问题,它需要使用一个舱体结构将海底管道维修部位包住,然后用压缩气体将舱内海水排除,作业人员在舱内可以使用各种不同的方式对海底管道进行维修,这种维修作业受环境影响小,工作效率高,修复质量好。
  如何针对我国现有海上油气管道维修需要,开发具有自主知识产权的水下干式管道维修系统,“十五”国家863计划中确立了“水下干式管道维修系统”课题。
  “水下干式管道维修系统”课题的目标是研制一套工作水深60米、可以在水质混浊海域进行海底管道维修的技术和装备,集成海底管道修复技术,形成海底管道水下干式维修能力,对出现故障的海底管道实现水下快速修复。
  产学研联合填空白
  “水下干式管道维修系统”课题由中国海洋石油总公司海洋石油工程股份有限公司牵头组织实施,上海交通大学、中国石油大学(北京)、北京石油化工学院和哈尔滨工程大学联合进行的国家863重大课题。一旦成功它将填补我国在这一领域的空白,为我国海洋石油管道的快速修复,提供装备与技术支持。
  房晓明介绍说,“水下干式管道维修系统”分为四个子课题。
  一是干式舱系统设计,由上海交通大学分工负责。总体方案设计和系统技术设计分别在2002年和2004年通过国家主题专家组的评审,今年进入施工建造阶段。
  干式舱系统主要包括:干式舱结构、舱体调位液压系统、舱内供配电系统、舱内供配气系统、综合安全监控系统、舱内生命支持系统、干式舱吊放回收系统、脐带和绞车系统等。
  二是水下密封与封堵技术,由中国石油大学(北京)分工负责。目前管道密封与封堵技术设计已经通过国家主题专家组的评审,今年开始等比模型试验和系列化产品设计。
  根据海底管道维修工艺要求,在干式舱就位之前,需要切除损坏管段,用封堵器密封海底管道,这样做一方面是防止污染进一步扩散,另一方面是为干式舱就位后形成干式空间提供条件;对于双层保温管结构的海底管道还需要使用环形封堵器密封两层钢管之间的环形空间。
  三是水下干式高压焊接技术,由北京石油化工学院分工负责。目前通过国外调研和研究,设计并建立了国内第一个高压焊接实验室,设有高压焊接试验舱,可以进行不同压力等级的焊接试验和研究。为配合课题的研究工作,目前已经翻译出版了国外技术专著“水下焊接修复技术”。今年开始按课题组制定的年度计划进行高压焊接工艺实验和工艺评定。
  由于在作业舱内进行水下干式焊接时周围的环境压力高于大气压,所以在陆地上使用的常规焊接方法和焊接工艺无法直接应用。为解决这个问题需要在实验室进行高压焊接工艺实验,研究适应水下干式高压焊接的焊接方法和焊接工艺,包括焊接材料和焊接设备等。
  四是系统集成和专用水下作业机具、设备配套技术,由哈尔滨工程大学分工负责。目前通过研发、集成已形成配套的专用水下作业机具和设备系列设计,其中包括水下管道切割、舱内管段吊放、管道配重层清理、管道坡口和打磨、管道组对等作业机具。今年各种水下机具和设备将完成实验和加工制造,并集成一个标准集装箱以方便和满足系统海试和以后海底管道维修工程使用。
  海洋石油工程股份有限公司是目前国内唯一一家具有海洋工程设计、建造、海上安装和水下维修工程总承包能力的上市公司。在铺设海底管道、安装海上大型工程设施、检测和维修海底管道方面具有丰富的经验,拥有大型起重船、铺管船和潜水作业支持船,在这个课题中作为依托单位,负责系统集成和维修技术研究工作。2002年进行课题总体方案设计,2003年和2004年组织和管理课题的研发工作,进行了海底管道维修工艺、技术和施工方法的研究,今年负责进行干式舱系统的采办和建造工作以及系统海试的准备工作。
  保进度实行科学管理
  “水下干式管道维修系统”涉及很多内容,需要一个庞大的工作体系,如何根据课题的特点,保证课题的顺利进行?房晓明向记者展示了他们的工程进度表,他说,这个课题是按工程项目管理模式进行的,在课题组内建立了一套完善的工作制度和管理程序。按照课题的总体计划,制定课题和各子课题的年度计划;根据年度计划和人员投入计划制定课题和各子课题的各项工作进度指标;每月召开课题、子课题例会,检查课题、子课题的工作进度情况,每月按时向国家863计划环境资源技术办公室提交书面课题、子课题工作报告,包括课题进度完成报告和进度曲线。对课题和子课题实行全过程管理。
  在课题建立完善的质量保证体系和文件标准化体系,对课题研发和设计的各项成果严格执行审核、审定和批准制度,不定期召开专家评审。
  该课题计划在2006年初,完成系统陆地建造和调试,在2006年中进行水下干式管道维修系统海上试验,并逐步推广投入实际海底管道维修工程中应用。
  ■链接
  “水下干式管道维修系统”课题的四项关键技术
  关键技术之一:干式作业舱及密封技术,主要解决在60米以浅的海底管道修复工程中形成干式环境的技术和装备,该系统为进行水下干式维修提供各种基本条件,并能够保障舱内作业人员的安全。
  关键技术之二:海底管道封堵技术,主要解决海底管道修复工程中的管道封堵问题,包括双层保温管环形空间的封堵,以减少环境污染,确保舱内干式环境的形成和稳定。
  关键技术之三:水下高压干式焊接技术,主要解决水下高压干式环境下的管道焊接问题,包括高压焊接工艺研究和专用焊接设备。
  关键技术之四:系统集成和专用水下作业机具、设备配套,主要解决海底管道维修工艺和各种配套设备与设施,包括故障点调查、测量技术和装备;受损海底管道维修预处理技术和装备;水面作业支持系统;潜水作业支持系统等。
  ■我说863
  房晓明(水下干式管道维修系统课题组组长)
  海底管道是海上油气田开发的重要组成部分,是油、气外输的主要手段。从1985年我国第一条海底输油管道建成投产至今,在我国海域累计已铺设海底管道60多条,总长度超过3000公里。
  随着海底管道陆续投入生产运营,对海底管道的检测和维修成为国内海上石油工业界关注的大问题。水下干式管道维修系统是“十五”国家863计划重大专项“渤海大油田勘探开发关键技术”中的一个重要组成部分,该课题主要任务是研发适应渤海湾水域的海底管道快速修复的技术和专用装备。课题从2002年10月启动,围绕水下干式维修技术、水下维修专用机具、密封与封堵技术、水下高压干式焊接技术和干式舱系统设计、建造技术开展研发和攻关。在课题进行的两年多的时间里,国内4所大学参加了课题的研究工作。目前已申请发明专利3项,实用新型专利10项,并按进度计划完成了该课题的阶段性研发工作。在今年5月开始进行干式舱系统陆地建造,计划在2006年进行海上试验。
  通过组织和管理该课题的实施工作,我深刻体会到国家863计划实行主题专家管理和产、学、研结合的重大意义;将企业作为依托单位参与课题的工作,不但能够使理论与实际紧密结合,而且可以加快科研成果的产业化和在生产实际中推广和应用,能够使科研成果迅速转化为生产力,进一步促进国民经济的高速发展。
  在课题的工作中,我将企业丰富的实践经验和先进的工程项目管理技术引入科研课题的管理过程中,形成了一套课题计划进度、质量管理体系,对课题实行过程控制,进一步调动和激发课题研发人员的积极性和主动性,促进课题研发工作按照课题总体计划和年度计划向着成功一步一步迈进。
 
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