[發明專利]一種更換管段快速修復海底管道方法

有效

• 申請號: 201610399123.6
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN105864509B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 劉新福;王優強;劉春花;宋興盛;許晨;陳鳳官
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: F16L1/26
• 分類號: F16L1/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種水下生產系統更換管段的快速修復海底管道方法及其作業流程。

背景技術

海洋工程領域的海底管道擔負著水下油氣井采出液、海底原油、伴生氣等油氣介質輸送等重要生產任務，由于其海底運行工況和周圍海水環境的特殊性，存在介質腐蝕、船舶拋錨、地質災害和海洋開發第三方破壞等風險，一旦發生泄漏，不僅造成海洋環境污染、油氣資源浪費和油田生產中斷，而且還會對其下游及終端用戶的正常生產和生活造成不利影響。

針對具體的海底管道損傷形式，目前可采取管卡堵漏、復合材料補強和水下管段更換三種主要修復海底管道技術。其中，管卡堵漏修復技術是采用機械式封堵，其優點在于實施簡單、作業周期短，可用于渤海等淺海海域由于腐蝕、母材缺陷、裂紋等原因引起的管道泄漏，但一旦海底管道出現嚴重破損或有較大變形以及海底管道處于較深或深水海域時，該技術就難以實現有效的封堵修復。復合材料補強修復技術，如注環氧樹脂等材料，該修復技術易對海底管道的管體產生沖擊破壞，且注劑設備本身復雜和龐大，現場材料制作和水下操作工藝復雜，這些都不利于海底管道的快速修復。水下管段更換修復技術其特點是適用范圍廣，可完成腐蝕或斷裂等各種形式的海底管道破損修復，但缺點是修復用機械連接器這一關鍵備件的生產技術及其修復作業裝置和操作流程一直掌握在國外專業公司手中，國內還沒有形成相應的研發與生產技術以及海上實施修復作業能力。

發明內容

為了有效解決海底管道的快速修復問題并克服現有修復技術和作業方案存在的缺陷和不足，本發明的目的是提供一種采用水下更換管段方式的快速修復海底管道方法。依據管段連接裝置左右對稱布置于更換管段兩側的構造以及切割管段、更換管段和管段連接裝置的整套預制與水下吊裝、對接和固定連接作業流程，實現水下生產系統管段的快速更換，完成海底管道的修復。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種更換管段快速修復海底管道方法，其修復作業裝置主要由切割管段、管段連接裝置、連接防腐器、更換管段、管段防腐器、吊裝索具組成，兩套管段連接裝置分別接于切割管段的管端并左右對稱布置于更換管段的兩側，每套管段連接裝置上均焊接三個均勻布置的連接防腐器，而更換管段上則焊接四個均勻布置的管段防腐器，吊裝索具通過吊座和銷軸與更換管段進行鉸接；同時該修復海底管道方法依次實施破損管段水下切除作業、切割管段水下預制作業、更換管段預制作業、管段連接裝置預制作業、更換管段焊接作業、切割管段水下測量作業、管段連接裝置吊裝作業、更換管段水下對接作業和更換管段固定連接作業的整套作業流程，最終實現海底管道的快速修復。

該修復海底管道方法中修復作業裝置的防腐采用噴漆和加裝陰極保護相結合的方式，即分別在管段連接裝置和更換管段上加裝連接防腐器和管段防腐器的陰極保護防腐裝置，然后對管段連接裝置主要部件和更換管段的外環面進行噴漆防腐處理。其中，陰極保護防腐裝置是采用鋁包鋅的金屬作為復合式保護極，與被保護的管段連接裝置和更換管段的金屬本體相連而構成原電池，連接防腐器的連接陽極塊和管段防腐器的管段陽極塊均為鋁包鋅的復合式保護極，該復合式保護極是在鋅陽極塊表面包裹一層鋁合金，以適應海底管道周圍的海泥環境。管段連接裝置和更換管段在海底管道服役期內的防腐主要通過連接陽極塊和管段陽極塊的陰極保護實現，而連接防腐器的連接體和管段防腐器的管段連接體外層彎管內澆鑄的合金體則用于海底管道延期服役時連接陽極塊和管段陽極塊完全腐蝕后的陰極保護。

連接防腐器包括連接陽極塊和連接體，還原性強的連接陽極塊作為陽極發生氧化還原反應而犧牲消耗，被保護的管段連接裝置金屬本體作為陰極，免于被海泥腐蝕，連接陽極塊與管段連接裝置的金屬本體間通過連接體相連而構成原電池。連接防腐器沿圓周方向均勻布置于管段連接裝置的主密封器外環面上，共三個且均沿軸向放置，其中一個位于管段連接裝置的正上方，每個連接防腐器的規格尺寸均相同，且其軸向輪廓長度均小于主密封器的軸向長度。連接陽極塊采用多邊形等截面柱體構造，其橫截面呈等腰梯形，且按照寬邊朝內而窄邊朝外的方式放置，連接陽極塊沿軸向的兩側加工有圓形盲孔，同時其中心部位設有圓形長孔眼，圓形長孔眼內嵌入金屬絲，金屬絲的材質與主密封器的材質相同。連接體采用圓形截面的復合彎管體，并對稱布置于連接陽極塊的兩側，且其端部環面與連接陽極塊的圓形盲孔通過過盈配合進行聯接，連接體的外層為彎管，其材質與主密封器的材質相同，而連接體的彎管內澆鑄與鋅陽極塊相同材質的合金體，該合金體的一端與連接陽極塊的金屬絲連接而另一端與主密封器相連。