海底管道鋪設流程:在海底鋪設輸送石油和天然氣管道的工程,這其中又包括海上定位、鋪設管道及開溝等項作業。
1、海上定位:指導鋪管船沿著路由方向移動和確定在海域中施工船隊位置的作業。海上定位的方法是在岸上設置兩座以上已知其經緯度的定向電臺,定向電臺發射微波定向信號。作業船上安裝有無線電定向儀,可以地測定船與岸上各電臺間的夾角,從而準確地測出船所在的位置。在近海作業時可以用微波發射信號;在遠海作業時一般用200米的無線電長波發射信號。這兩種方法均能達到鋪管作業定位所需要的精度。
2、鋪管作業:海洋管道鋪設作業是由陸上管道穿越河流、湖泊水域的施工方法發展起來的。鋪管作業主要有鋪管船鋪設、牽引法鋪設和用卷筒船鋪設3種方法。具體選用哪種作業方法,還要根據根據管徑大小、海水深淺、海況和距岸遠近等條件來確定。
①鋪管船鋪設:這是zui為常用的方法。作業過程是將管子經陸上預制廠加上水泥加重層后,用船運到鋪管船上,將管子逐段組裝焊接,焊好的管段在鋪管船向前移動時,從船尾部的托管架上滑入海中。整個鋪管作業的過程中,管段下滑的長度必須與船的位移量同步,同時,鋪管船必須處于較穩定的狀態。為此,在鋪管船的前后左右布置有4~6個船錨,調節錨纜的松緊可穩定船只;調節錨纜的長短可移動船位。管段自托管架的尾部滑向海底時,懸吊在海水中形成一個由上拱彎轉為下彎曲的S形,使管段受到復雜的彎曲應力的作用。因此船上有能力足夠的張力機夾住管段,使之不能自由滑動,并且使管段下滑同船的位移距離一致。
這種方法zui早出現在上世紀50年代,開發淺海區油氣田時,多采用人工開出一條能通行淺水船的河道,并在一種用浮箱拼裝而成的鋪管駁船上,把管子組裝起來,當駁船向后移動時,焊接好的管段即滑入水中。這種鋪管駁船逐步發展成為大型鋪管船。1956年,*艘較大型的鋪管船投入使用。1979年半潛式“卡斯特羅”號鋪管船,在建設由非洲阿爾及利亞經突尼斯穿過突尼斯海峽通向歐洲意大利的輸氣管道時,成功地在608米深的海域中鋪設了500毫米管徑的管道。
②牽引法鋪設:近年來牽引法在淺海海域中鋪設管道,應用較多。這種方法無須使用鋪管船和開溝船,并可減少很多輔助船只,費用較少。作業方法一般是:先在海岸上將管子組裝成1~2公里長的管段,然后用拖船將管段牽引下海,一段一段地拖到預定地點,在海中對接,形成一整條的管道。在較平靜的海域中,管段可在水面上或水面下漂浮拖曳;風浪大的海域,可以在海底拖曳。但是采用這種方法必須注意確保施工質量。施工過程中如發生故障,仍需大型船只來排除。
③卷筒船鋪設:將管子卷繞在船上直徑很大的卷筒上,鋪設時將管子從卷筒上退繞下來沉入海底。這種方法多用于鋪設管徑較小的管道,其優點是進度快和連續性好。現在正在研究用這種方法鋪設管徑為400毫米的管子。
卷筒鋪設曾在第二次世界大戰中應用。1944年在快速鋪設穿越英吉利海峽的戰時輸油管道時,就曾采用這種方法。當時用銅錫鉛合金制成鎧裝的柔性管材,卷繞在船上的卷筒上,就像敷設海底電纜一樣,將管道鋪設在海底,共鋪設了管徑77毫米的管道12條。
3、開溝作業:為了準確地將管溝開在管子所在位置上和盡可能減少開挖的土方量,一般都采取先鋪管后開溝的辦法。在海底開一條溝,將管道埋入溝內,這是對不宜裸露鋪設的管道的一項重要安全措施。70年代中期在修建自北海??品扑箍擞吞镏谅摪畹聡陌D返堑妮敋夤艿罆r,曾用這種方法鋪設。這條管道全長442公里,管徑為920毫米,其中約有150公里的管道是開溝埋設的。管道鋪設在海底以后,將一臺撬式開溝機“騎”在管道上,由開溝船牽引移動,并從開溝船經軟管向撬式開溝機供給高壓水和壓縮空氣。根據所需的溝形和深度,在開溝機上布置多組噴嘴,噴嘴射出的高速水流沖擊管道下面和兩側的泥土,使之成泥漿,同時打入空氣將泥漿沖擠出溝外。管溝開出后,管道靠自重作用沉入溝底。開溝船可開挖較硬質的海底,開溝深度可達2.1~4.6米,可在100米深的水下作業。
海底管道鋪設施工方法:
1.鋪管船法:鋪管船法是鋪設海底管道zui常用的方法,它能提供一個完整的海上預制加工廠。此工廠能使管子沿所選擇的線路連續地組裝成管道,鋪管船可以是標準的駁船,也可以是半潛式鋪管船。這些船只能在不封凍的海上長期作業,如果配合輔助拖輪和供應船作業,則可自給自足一次連續工作幾個月。鋪管船作業主要順序是:將單節管(長12m)或“雙節管”(2 X 12m,3 X 12m)一根根焊接接長,檢查每道焊口,對接口進行防腐絕緣層、保溫層、外包混凝土防護層加工;通過下水滑道(托管架)慢慢地放入海床,每鋪設一段距離,移動鋪管船錨纜一次。多數鋪管船是靠大馬力拖輪來拖航的
2.漂浮鋪管法:采用漂浮鋪管法時.首先在岸上把管子焊成較長的許多管段,在管段上系綁若干浮筒,然后把管段拖往鋪設點。下水后的拖運過程中要注意風浪的影響和管線的彎曲變形,以免在拖運中遭到破壞。用駁船托住鋪設管段的一端直到與下一端對準并進行焊接。按工藝規定順序解掉浮筒,將管子下放至海底。重復這些步驟,直到管道鋪設完畢
3.底拖法:底拖法也需要在岸上預制成一定長度的管段,堆放在管架上。然后將管段吊裝到用于管道下水的軌道上,與前一段進行焊接連接。焊完一段往下拖一管段距離。當達到某一拖段時(取決于拖管船的能力),再拖往預定鋪設位置。所有管段全部在海底就位后,將管段對接端提出水面進行焊接,連接好后再下放到海底;或采用水下連接器連接。采用這種方法,拖管由裝有卷揚機的拖管船來完成。被拖管段的長度取決于卷揚機的拖力以及管段與海床的摩擦力。底拖法適用于管道較短、岸上有現成的組裝場所以及風浪較平靜的情況下采用。
4.卷簡式鋪管法:卷筒式鋪管法是將管子纏到一個大直徑的卷筒(圖15—27)上.用駁船運至鋪設地點,與前面已鋪設管段連接起來并從卷筒上放開、拉直,再下放至海底。這種方法不能使用混凝土保護層.管子直徑不易過大;這種方法鋪管速度很快,zui適宜鋪設海底軟管。
5.垂直或大角度懸鏈式鋪管法:垂直或大角度懸鏈式鋪管法鋪管時,管道的形狀與字母J的形狀類似.故通常稱為J型鋪管法。該方法適用于下列兩種情況:(1)當需用較短的出油管道把海底井口和處理設施相連時,采用傳統的鋪管方法不經濟,用此法較合適。(2)當進行深水鋪管時,要限制過度的彎曲,就需要很長的托管架,一般的鋪管船滿足不了這一要求。一般是用半潛式鉆井平臺的井架把連接好的管段吊起成垂直狀態。在管線到達海底后,將鉆井平臺拖離鉆井位置,管道呈懸鏈線狀。隨著拖船的移動,不斷地將管段連接在一起并下放到海底。
6.開溝鋪管法:海底管道的挖溝和埋設,是為增加在位坐底穩定性,同時在漁業拖網等活動下提供保護。漁業活動對于未做挖溝埋設處理的海底管道的影響等還是相當顯著的。漁業活動(拖網載荷)對海底管道的影響,國內外都還沒有強制規范進行約定。傳統上,人們根據管徑界定管道是否能夠承受拖網載荷,即當管徑不小于16cin時,海底管道能夠承受拖網載荷,故無需進行挖溝保護。一般在高速海流會使管道產生位移的地區、由于沖刷使管道逐漸損壞的地區以及在有航行船只拋錨和捕魚作業可能破壞管道的地區,應采用開溝鋪管法(圖15—29)埋設管道。開溝可用揚吸挖泥船或用開溝犁。開犁溝一般用拖輪拖,它要比挖泥船更適用于較硬的土質。使用這兩種方法開溝時,可同時進行鋪管作業。溝的回填有的是靠海底泥砂的自然移動來完成。