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海底管道鋪設(shè)流程:在海底鋪設(shè)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(shè)管道及開溝等項(xiàng)作業(yè)。
1、海上定位:指導(dǎo)鋪管船沿著路由方向移動(dòng)和確定在海域中施工船隊(duì)位置的作業(yè)。海上定位的方法是在岸上設(shè)置兩座以上已知其經(jīng)緯度的定向電臺(tái),定向電臺(tái)發(fā)射微波定向信號(hào)。作業(yè)船上安裝有無線電定向儀,可以地測定船與岸上各電臺(tái)間的夾角,從而準(zhǔn)確地測出船所在的位置。在近海作業(yè)時(shí)可以用微波發(fā)射信號(hào);在遠(yuǎn)海作業(yè)時(shí)一般用200米的無線電長波發(fā)射信號(hào)。這兩種方法均能達(dá)到鋪管作業(yè)定位所需要的精度。
2、鋪管作業(yè):海洋管道鋪設(shè)作業(yè)是由陸上管道穿越河流、湖泊水域的施工方法發(fā)展起來的。鋪管作業(yè)主要有鋪管船鋪設(shè)、牽引法鋪設(shè)和用卷筒船鋪設(shè)3種方法。具體選用哪種作業(yè)方法,還要根據(jù)根據(jù)管徑大小、海水深淺、海況和距岸遠(yuǎn)近等條件來確定。
①鋪管船鋪設(shè):這是zui為常用的方法。作業(yè)過程是將管子經(jīng)陸上預(yù)制廠加上水泥加重層后,用船運(yùn)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(dòng)時(shí),從船尾部的托管架上滑入海中。整個(gè)鋪管作業(yè)的過程中,管段下滑的長度必須與船的位移量同步,同時(shí),鋪管船必須處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。為此,在鋪管船的前后左右布置有4~6個(gè)船錨,調(diào)節(jié)錨纜的松緊可穩(wěn)定船只;調(diào)節(jié)錨纜的長短可移動(dòng)船位。管段自托管架的尾部滑向海底時(shí),懸吊在海水中形成一個(gè)由上拱彎轉(zhuǎn)為下彎曲的S形,使管段受到復(fù)雜的彎曲應(yīng)力的作用。因此船上有能力足夠的張力機(jī)夾住管段,使之不能自由滑動(dòng),并且使管段下滑同船的位移距離一致。
這種方法zui早出現(xiàn)在上世紀(jì)50年代,開發(fā)淺海區(qū)油氣田時(shí),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(dāng)駁船向后移動(dòng)時(shí),焊接好的管段即滑入水中。這種鋪管駁船逐步發(fā)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(hào)鋪管船,在建設(shè)由非洲阿爾及利亞經(jīng)突尼斯穿過突尼斯海峽通向歐洲意大利的輸氣管道時(shí),成功地在608米深的海域中鋪設(shè)了500毫米管徑的管道。
②牽引法鋪設(shè):近年來牽引法在淺海海域中鋪設(shè)管道,應(yīng)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(fèi)用較少。作業(yè)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(yù)定地點(diǎn),在海中對(duì)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(fēng)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(zhì)量。施工過程中如發(fā)生故障,仍需大型船只來排除。
③卷筒船鋪設(shè):將管子卷繞在船上直徑很大的卷筒上,鋪設(shè)時(shí)將管子從卷筒上退繞下來沉入海底。這種方法多用于鋪設(shè)管徑較小的管道,其優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)度快和連續(xù)性好?,F(xiàn)在正在研究用這種方法鋪設(shè)管徑為400毫米的管子。
卷筒鋪設(shè)曾在第二次世界大戰(zhàn)中應(yīng)用。1944年在快速鋪設(shè)穿越英吉利海峽的戰(zhàn)時(shí)輸油管道時(shí),就曾采用這種方法。當(dāng)時(shí)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(shè)海底電纜一樣,將管道鋪設(shè)在海底,共鋪設(shè)了管徑77毫米的管道12條。
3、開溝作業(yè):為了準(zhǔn)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(nèi),這是對(duì)不宜裸露鋪設(shè)的管道的一項(xiàng)重要安全措施。70年代中期在修建自北海??品扑箍擞吞镏谅?lián)邦德國的埃姆登的輸氣管道時(shí),曾用這種方法鋪設(shè)。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(shè)的。管道鋪設(shè)在海底以后,將一臺(tái)撬式開溝機(jī)“騎”在管道上,由開溝船牽引移動(dòng),并從開溝船經(jīng)軟管向撬式開溝機(jī)供給高壓水和壓縮空氣。根據(jù)所需的溝形和深度,在開溝機(jī)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(cè)的泥土,使之成泥漿,同時(shí)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(zhì)的海底,開溝深度可達(dá)2.1~4.6米,可在100米深的水下作業(yè)。
海底管道鋪設(shè)施工方法:
1.鋪管船法:鋪管船法是鋪設(shè)海底管道zui常用的方法,它能提供一個(gè)完整的海上預(yù)制加工廠。此工廠能使管子沿所選擇的線路連續(xù)地組裝成管道,鋪管船可以是標(biāo)準(zhǔn)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(yè),如果配合輔助拖輪和供應(yīng)船作業(yè),則可自給自足一次連續(xù)工作幾個(gè)月。鋪管船作業(yè)主要順序是:將單節(jié)管(長12m)或“雙節(jié)管”(2 X 12m,3 X 12m)一根根焊接接長,檢查每道焊口,對(duì)接口進(jìn)行防腐絕緣層、保溫層、外包混凝土防護(hù)層加工;通過下水滑道(托管架)慢慢地放入海床,每鋪設(shè)一段距離,移動(dòng)鋪管船錨纜一次。多數(shù)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(shí).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(shè)點(diǎn)。下水后的拖運(yùn)過程中要注意風(fēng)浪的影響和管線的彎曲變形,以免在拖運(yùn)中遭到破壞。用駁船托住鋪設(shè)管段的一端直到與下一端對(duì)準(zhǔn)并進(jìn)行焊接。按工藝規(guī)定順序解掉浮筒,將管子下放至海底。重復(fù)這些步驟,直到管道鋪設(shè)完畢
3.底拖法:底拖法也需要在岸上預(yù)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(jìn)行焊接連接。焊完一段往下拖一管段距離。當(dāng)達(dá)到某一拖段時(shí)(取決于拖管船的能力),再拖往預(yù)定鋪設(shè)位置。所有管段全部在海底就位后,將管段對(duì)接端提出水面進(jìn)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(yáng)機(jī)的拖管船來完成。被拖管段的長度取決于卷揚(yáng)機(jī)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(xiàn)成的組裝場所以及風(fēng)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(gè)大直徑的卷筒(圖15—27)上.用駁船運(yùn)至鋪設(shè)地點(diǎn),與前面已鋪設(shè)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(hù)層.管子直徑不易過大;這種方法鋪管速度很快,zui適宜鋪設(shè)海底軟管。
5.垂直或大角度懸鏈?zhǔn)戒伖芊?/span>:垂直或大角度懸鏈?zhǔn)戒伖芊ㄤ伖軙r(shí),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(dāng)需用較短的出油管道把海底井口和處理設(shè)施相連時(shí),采用傳統(tǒng)的鋪管方法不經(jīng)濟(jì),用此法較合適。(2)當(dāng)進(jìn)行深水鋪管時(shí),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(tái)的井架把連接好的管段吊起成垂直狀態(tài)。在管線到達(dá)海底后,將鉆井平臺(tái)拖離鉆井位置,管道呈懸鏈線狀。隨著拖船的移動(dòng),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(shè),是為增加在位坐底穩(wěn)定性,同時(shí)在漁業(yè)拖網(wǎng)等活動(dòng)下提供保護(hù)。漁業(yè)活動(dòng)對(duì)于未做挖溝埋設(shè)處理的海底管道的影響等還是相當(dāng)顯著的。漁業(yè)活動(dòng)(拖網(wǎng)載荷)對(duì)海底管道的影響,國內(nèi)外都還沒有強(qiáng)制規(guī)范進(jìn)行約定。傳統(tǒng)上,人們根據(jù)管徑界定管道是否能夠承受拖網(wǎng)載荷,即當(dāng)管徑不小于16cin時(shí),海底管道能夠承受拖網(wǎng)載荷,故無需進(jìn)行挖溝保護(hù)。一般在高速海流會(huì)使管道產(chǎn)生位移的地區(qū)、由于沖刷使管道逐漸損壞的地區(qū)以及在有航行船只拋錨和捕魚作業(yè)可能破壞管道的地區(qū),應(yīng)采用開溝鋪管法(圖15—29)埋設(shè)管道。開溝可用揚(yáng)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(zhì)。使用這兩種方法開溝時(shí),可同時(shí)進(jìn)行鋪管作業(yè)。溝的回填有的是靠海底泥砂的自然移動(dòng)來完成。