[发明专利]一种更换管段快速修复海底管道方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下生产系统更换管段的快速修复海底管道方法及其作业流程。

背景技术

海洋工程领域的海底管道担负着水下油气井采出液、海底原油、伴生气等油气介质输送等重要生产任务，由于其海底运行工况和周围海水环境的特殊性，存在介质腐蚀、船舶抛锚、地质灾害和海洋开发第三方破坏等风险，一旦发生泄漏，不仅造成海洋环境污染、油气资源浪费和油田生产中断，而且还会对其下游及终端用户的正常生产和生活造成不利影响。

针对具体的海底管道损伤形式，目前可采取管卡堵漏、复合材料补强和水下管段更换三种主要修复海底管道技术。其中，管卡堵漏修复技术是采用机械式封堵，其优点在于实施简单、作业周期短，可用于渤海等浅海海域由于腐蚀、母材缺陷、裂纹等原因引起的管道泄漏，但一旦海底管道出现严重破损或有较大变形以及海底管道处于较深或深水海域时，该技术就难以实现有效的封堵修复。复合材料补强修复技术，如注环氧树脂等材料，该修复技术易对海底管道的管体产生冲击破坏，且注剂设备本身复杂和庞大，现场材料制作和水下操作工艺复杂，这些都不利于海底管道的快速修复。水下管段更换修复技术其特点是适用范围广，可完成腐蚀或断裂等各种形式的海底管道破损修复，但缺点是修复用机械连接器这一关键备件的生产技术及其修复作业装置和操作流程一直掌握在国外专业公司手中，国内还没有形成相应的研发与生产技术以及海上实施修复作业能力。

发明内容

为了有效解决海底管道的快速修复问题并克服现有修复技术和作业方案存在的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种采用水下更换管段方式的快速修复海底管道方法。依据管段连接装置左右对称布置于更换管段两侧的构造以及切割管段、更换管段和管段连接装置的整套预制与水下吊装、对接和固定连接作业流程，实现水下生产系统管段的快速更换，完成海底管道的修复。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种更换管段快速修复海底管道方法，其修复作业装置主要由切割管段、管段连接装置、连接防腐器、更换管段、管段防腐器、吊装索具组成，两套管段连接装置分别接于切割管段的管端并左右对称布置于更换管段的两侧，每套管段连接装置上均焊接三个均匀布置的连接防腐器，而更换管段上则焊接四个均匀布置的管段防腐器，吊装索具通过吊座和销轴与更换管段进行铰接；同时该修复海底管道方法依次实施破损管段水下切除作业、切割管段水下预制作业、更换管段预制作业、管段连接装置预制作业、更换管段焊接作业、切割管段水下测量作业、管段连接装置吊装作业、更换管段水下对接作业和更换管段固定连接作业的整套作业流程，最终实现海底管道的快速修复。

该修复海底管道方法中修复作业装置的防腐采用喷漆和加装阴极保护相结合的方式，即分别在管段连接装置和更换管段上加装连接防腐器和管段防腐器的阴极保护防腐装置，然后对管段连接装置主要部件和更换管段的外环面进行喷漆防腐处理。其中，阴极保护防腐装置是采用铝包锌的金属作为复合式保护极，与被保护的管段连接装置和更换管段的金属本体相连而构成原电池，连接防腐器的连接阳极块和管段防腐器的管段阳极块均为铝包锌的复合式保护极，该复合式保护极是在锌阳极块表面包裹一层铝合金，以适应海底管道周围的海泥环境。管段连接装置和更换管段在海底管道服役期内的防腐主要通过连接阳极块和管段阳极块的阴极保护实现，而连接防腐器的连接体和管段防腐器的管段连接体外层弯管内浇铸的合金体则用于海底管道延期服役时连接阳极块和管段阳极块完全腐蚀后的阴极保护。

连接防腐器包括连接阳极块和连接体，还原性强的连接阳极块作为阳极发生氧化还原反应而牺牲消耗，被保护的管段连接装置金属本体作为阴极，免于被海泥腐蚀，连接阳极块与管段连接装置的金属本体间通过连接体相连而构成原电池。连接防腐器沿圆周方向均匀布置于管段连接装置的主密封器外环面上，共三个且均沿轴向放置，其中一个位于管段连接装置的正上方，每个连接防腐器的规格尺寸均相同，且其轴向轮廓长度均小于主密封器的轴向长度。连接阳极块采用多边形等截面柱体构造，其横截面呈等腰梯形，且按照宽边朝内而窄边朝外的方式放置，连接阳极块沿轴向的两侧加工有圆形盲孔，同时其中心部位设有圆形长孔眼，圆形长孔眼内嵌入金属丝，金属丝的材质与主密封器的材质相同。连接体采用圆形截面的复合弯管体，并对称布置于连接阳极块的两侧，且其端部环面与连接阳极块的圆形盲孔通过过盈配合进行联接，连接体的外层为弯管，其材质与主密封器的材质相同，而连接体的弯管内浇铸与锌阳极块相同材质的合金体，该合金体的一端与连接阳极块的金属丝连接而另一端与主密封器相连。