CN103899842A - 深水在线三通的安装方法 - Google Patents

Abstract

一种深水在线三通的安装方法，采用以下安装步骤：一，确定深水在线三通的结构；二，在主作业船上进行模型仿真实验后，再最终确定深水在线三通的设计尺寸；三，深水在线三通在准备安装前，确认深水在线三通的相关阀组处于正确的打开或关闭状态；四，在深水中进行临时弃管、回收作业；五，将深水在线三通运至主作业船作业线与管线焊接位置，铺设管线焊接；六，将深水在线三通放过张紧器进行张力转换；七，将深水在线三通下放入水着泥，并对在线三通实时监视控制；八，深水在线三通安装后的调查及相关处理。本发明能够在深水油气田管线上安装在线结构物，为深水油气田开发了提供技术保障。

Description

深水在线三通的安装方法

技术领域

本发明涉及三通的安装方法，尤其涉及一种适用于海底管线深水在线三通的安装方法。属于海洋石油工程领域。

背景技术

随着深水油气田的开发，海底管线铺设逐渐走向深水，深水海底管线的铺设难度越来越大；而且，深水水下生产系统管线上的在线结构物也越来越多。如何在线安装三通，以满足了深水水下生产系统在线结构物的安装要求，已成为深水油气田开发中急需解决的问题。

目前，在线三通的安装，还只停留在浅水区域，即：40米水深以内进行，浅水区域在线三通安装方法为：在水下将海底管线切割断开，通过焊接或法兰在水下连接在线三通。由于这种安装方法需要对原有海底管线进行切断后，才能进行在线三通的安装，不仅破坏了海底管线的完整性，还容易使水下设施的寿命缩短；而且，由于承压能力较小，给深水在线三通的安装带来一定的困难。因此，在浅水区域中单纯的断开法已不适用在深水区域进行深水在线三通的安装。同时，如何解决深水在线三通在船舶作业线内的运输方式、深水在线三通与海底管线的连接、深水在线三通在从船舶到海底下放期间的姿态及受力控制以深水区域无法使用潜水员的限制等，也是安装深水在线三通急需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种海底管线深水在线三通的安装方法，其能够使深水在线三通在船上直接与海底管线进行连接，解决了深水在线三通在安装过程中，船舶作业线内的运输方式、深水在线三通在从船舶到海底下放期间的姿态及受力控制问题，同时，通过使用水下机器人进行监控和开启防沉板，解决了深水区域对无法使用潜水员的限制；使深水在线三通安装的操作水深得到极大提高，并大幅度节约海上施工时间，为深水油气田开发提供技术保障。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种深水在线三通的安装方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

第一步，根据确定的主作业船作业线空间，来确定深水在线三通的结构；

第二步，利用相同的模型，在主作业船上进行模型仿真实验，当实际模型仿真实验获得现场认可后，再最终确定深水在线三通的设计尺寸；

第三步，深水在线三通在准备安装前，先进行下水前检查，以确认深水在线三通的相关阀组处于正确的打开或关闭状态；

第四步，在深水中进行临时弃管、回收作业；

第五步，将深水在线三通运至主作业船作业线准备与管线焊接位置，将深水在线三通与铺设管线焊接；

第六步，将深水在线三通放过张紧器进行张力转换；

第七步，将深水在线三通下放入水着泥，并在着泥前打开在线三通防沉板，对在线三通实时监视控制；

第八步，深水在线三通安装后的调查及相关处理。

所述深水在线三通上采用焊接锚固件或抗弯底托的方式进行局部加强。

所述第四步中，临时弃管、回收作业的具体步骤是：

1)利用管线平均长度，加权取平均数，计算需要弃管焊道的位置；

2)根据水深，计算管线悬列线长度、增益；

3)利用提前布置好的长基线水下精确定位测量系统矩阵和水下机器人测量并确定需要弃管的位置；

4)根据实际弃管长度计算管线回收后，需要焊接或切管的距离，然后，再将管线回收至作业线。

所述第六步中，张力转换的具体步骤是：

⑴利用第1站，提前焊接好封头，并将收、放缆与封头连接，再将管线铺设张力由张紧器转换至收、放缆；

⑵利用收、放缆将深水在线三通放过张紧器，深水在线三通通过张紧器后，再将收、放缆的张力转换到张紧器上，切下临时弃管封头，开始正常管线焊接。

所述第七步中，监视控制的具体步骤是：

①深水在线三通与管线焊接完毕通过张紧器后，根据计算要求控制走船速度及铺设张力，使深水在线三通通过船艉；

②深水在线三通入水前根据计算要求，连接合适的浮筒；

③深水在线三通通过托管架时，要精确控制吊机吊浮筒的张力；

④深水在线三通在托管架上时，利用托管架滚轮组上的压力传感器、水

⑤下高清摄像头、声纳扫描仪对深水在线三通实时监控，当发现深水在线三通位置偏离计算设计时，适当调整船位及张紧器铺设张力；

当深水在线三通通过托管架时，深水在线三通上连接的浮筒已全部入水，起到了扶正深水在线三通的作用，再利用液压卡环，将浮筒与主吊机勾头脱扣；

⑥深水在线三通出托管架时，利用水下机器人继续进行实时监控，并确保管线的铺设张力满足深水在线三通铺设计算要求；

⑦在深水在线三通着泥前，由水下机器人打开深水在线三通的防沉板，适当降低管线铺设张力或其它措施使深水在线三通着泥后不受管线张力波动的影响。

所述第八步中，调查及相关处理的具体步骤是：

(1)深水在线三通着泥后，利用长基线水下精确定位测量系统矩阵及基线水下精确定位测量系统信标对深水在线三通进行安装位置测量，确认安装位置、安装角度是否满足设计要求；

(2)调查完成后，利用水下机器人回收深水在线三通上的长基线水下精确定位测量系统信标以及下放深水在线三通用的浮筒；相关安装后处理工作完成后，主作业船继续进行正常海底管线铺设。

(3)如果深水在线三通着泥后，预后续海况逐渐变差，需要进行弃管作业，弃管前深水在线三通后要焊接足够的管线长度，以保证弃管回收作业时不会对已安装的深水在线三通产生影响。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其能够使深水在线三通在船上直接与海底管线进行连接，解决了深水在线三通在安装过程中，船舶作业线内的运输方式、深水在线三通在从船舶到海底下放期间的姿态及受力控制问题，同时，通过使用水下机器人进行监控和开启防沉板，解决了深水区域对无法使用潜水员的限制；使深水在线三通安装的操作水深得到极大提高，并大幅度节约海上施工时间，为深水油气田开发提供技术保障。

附图说明

图1为本发明深水在线三通整体结构。

图2为本发明深水在线三通实体模型示意图。

图3为本发明深水在线三通前后安装管线抗弯底托示意图。

图4为本发明进行临时弃管、回收作业示意图。

图5为本发明深水在线三通与管线焊接示意图。

图6为本发明张力从张紧器转换至收、放缆示意图。

图7为本发明利用收、放缆将深水在线三通放过张紧器示意图。

图8为本发明张力从收、放缆转回至张紧器示意图。

图9为本发明深水在线三通通过船艉示意图。

图10为本发明控制深水在线三通通过托管架示意图。

图11为本发明深水在线三通下放示意图。

图12为本发明水下机器人打开深水深水三通防沉板示意图。

图中主要标号说明：

1.深水在线三通；2.压力帽；3.防沉板；4.主体结构；5.抗弯底托；6.张紧器；7.主作业船；8.浮筒；9.水下机器人；10.信标；11.深水在线三通试验模型。

具体实施方式

本发明采用以下安装步骤：

第一步，如图1所示，根据确定的主作业船作业线空间，来确定深水在线三通1的结构，深水在线三通1的结构主要包括：压力帽2、防沉板3、深水在线三通的主体结构4，其中，压力帽2和防沉板3分为：一体式及分体式两种；深水在线三通1安装时，首先，要根据确定的主作业船来确定深水在线三通1的压力帽2或防沉板3的设置以及安装形式，如果主作业船7作业线空间较大，作业线运输的空间尺寸也满足要求，可以选择压力帽2及防沉板3一体式的深水在线三通1，在安装的时候，避免二次焊接及防沉板3的拆装。

如果深水在线三通1的主管线管径较大，而且，主作业船7作业线空间不满足要求，就选择分体式的深水在线三通1，比如：将深水在线三通1的压力帽2与防沉板3焊接完毕后，在主作业船7作业线或其它空间较大的位置在进行压力帽2的焊接与试压，然后，再将防沉板2安装到深水在线三通1的主体结构4上，或者采用防沉板3与三通主体结构4分体式，将防沉板3预先安装到目标点，在主作业船7作业线上只进行三通主体结构4的安装工作。

第二步，在最终确定深水在线三通1之前，利用相同的模型在主作业船7上进行一次模型仿真实验，当实际模型仿真实验获得现场认可后，再最终确定深水在线三通1的设计尺寸，如图2所示，为深水在线三通模型11。

如图3所示，由于深水在线三通1属于安装在管线上的小型结构物，深水在线三通1与管线焊接部位容易出现应力集中的现象，因此，在深水在线三通1上采用焊接锚固件进行局部加强或采用抗弯底托5等方式，有效地避免在安装深水在线三通1时，由于局部应力集中而产生的风险。

第三步，深水在线三通1安装前下水检查

深水在线三通1在准备安装前，先进行下水前检查，以确认深水在线三通1的相关阀组处于正确的打开或关闭状态，如果深水在线三通1所附带有防沉板3一起安装，则需确认防沉板3是否能正常打开和关闭，以避免给后续深水在线三通1的安装留下重大隐患。

第四步，如图4所示，在深水中进行临时弃管、回收作业

(1)深水在线三通1与铺设管线焊接前，需要进行一次临时弃管作业，弃管作业的目的主要有两个；其一是：释放管线上积聚的扭力，如果管线上的扭力释放不完全，在将深水在线三通1与管线焊接后，深水在线三通1入水后容易发生扭转，导致深水在线三通1安装后不满足设计要求，出了托管架后又无法回收的重大施工事故。

(2)深水在线三通1安装前，进行临时弃管的另外一个目的是：计算深水在线三通1下水着泥的精确位置，临时弃管定位的主要技术手段有以下几个：

1)利用管线平均长度，加权取平均数，计算需要弃管焊道的位置；

2)根据水深，计算管线悬列线长度、增益；

3)利用提前布置好的长基线水下精确定位测量系统(LBL)矩阵测量需要弃管的位置；

4)在管线弃到海底后，利用长基线水下精确定位测量系统(LBL)矩阵和水下机器人9确定弃管后的位置，最后，根据实际弃管长度计算管线回收后，需要焊接或切管的距离，然后，再将管线回收至作业线；

第五步，如图5所示，深水在线三通1与作业线管线进行焊接

利用深水在线三通1运输专用底托，将深水在线三通1运至主作业船7作业线准备与管线焊接位置，根据焊接工艺要求提前处理好深水在线三通1与焊接管线的坡口形式，各项准备工作完成后，将深水在线三通1与铺设管线焊接，再进行焊接节点的检验、及包胶处理等；

第六步，如图6—8所示，将深水在线三通1放过张紧器6进行张力转换

⑴利用第1站，提前焊接好封头，并将收、放缆与封头连接，再将管线铺设张力由张紧器6转换至收、放缆；

⑵利用收、放缆将深水在线三通1放过张紧器6，深水在线三通1通过张紧器6后，再将收、放缆的张力转换到张紧器6上，切下临时弃管封头，开始正常管线焊接；

第七步，如图9—图12所示，将深水在线三通1下放入水着泥，并在着泥前打开在线三通防沉板，对在线三通实时监视控制

①深水在线三通1与管线焊接完毕通过张紧器6后，根据计算要求控制走船速度及铺设张力等，使深水在线三通1通过船艉；

②深水在线三通1入水前根据计算要求，连接合适的浮筒8，用于减轻深水在线三通1在水中的重量，防止深水在线三通1与管线连接部分应力集中，并起到扶正浮筒8的作用；

③深水在线三通1通过托管架时，要精确控制吊机吊浮筒8的张力。此时，船舶、管线及深水在线三通1都处于危险期，任何风、浪、流的变化都会对船舶稳性造成影响。船舶系统的稳定性也应时注意观察，特别是定位信号的稳定性。综合考虑各种影响因素，时刻做好应急准备及各项应对措施；

④深水在线三通1在托管架上时，可利用托管架滚轮组上的压力传感器、水下高清摄像头、声纳扫描仪对深水在线三通1实时监控，当发现深水在线三通1位置偏离计算设计时，适当调整船位及张紧器6铺设张力；

⑤当深水在线三通1通过托管架时，深水在线三通1上连接的浮筒8已全部入水，起到了扶正深水在线三通1的作用，再利用液压卡环，将浮筒8与主吊机勾头脱扣；

⑥深水在线三通1出托管架时，船舶本身的大部分监控系统已经监视不到深水在线三通1了，此时，可利用水下机器人9继续进行实时监控，并确保管线的铺设张力满足深水在线三通1铺设计算要求；

⑦在深水在线三通1着泥前，选择合适水深用的水下机器人9打开防沉板3，由于防沉板3已经打开，在深水在线三通1马上着泥的时候，船舶会受涌浪的影响上下起伏，导致管线张力波动，防沉板3着泥后防沉板3已经吸附到海底，这时，如果受管线张力变化影响可能会对深水在线三通1结构造成破坏。因此，在深水在线三通1即将着泥时，通过适当降低管线铺设张力(张力必须在计算范围内调整)或其它措施使深水在线三通1着泥后不受管线张力波动的影响，避免施工事故的发生。

第八步，深水在线三通1安装后的调查及相关处理

①深水在线三通1着泥后，利用长基线水下精确定位测量系统(LBL)矩阵及基线水下精确定位测量系统信标10对深水在线三通1进行安装位置测量，确认安装位置、安装角度满足设计要求。

②调查完成后，利用水下机器人9回收深水在线三通1上的长基线水下精确定位测量系统信标10以及下放深水在线三通1用的浮筒8；相关安装后处理工作完成后，主作业船7继续进行正常海底管线铺设。

③如果深水在线三通1着泥后，预后续海况组建变差，需要进行弃管作业，弃管前深水在线三通1后要焊接足够的管线长度，以保证弃管回收作业时不会对已安装的深水在线三通1产生影响。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种深水在线三通的安装方法，其特征在于：采用以下安装步骤：

第一步，根据确定的主作业船作业线空间，来确定深水在线三通的结构；

第二步，利用相同的模型，在主作业船上进行模型仿真实验，当实际模型仿真实验获得现场认可后，再最终确定深水在线三通的设计尺寸；

第三步，深水在线三通在准备安装前，先进行下水前检查，以确认深水在线三通的相关阀组处于正确的打开或关闭状态；

第四步，在深水中进行临时弃管、回收作业；

第五步，将深水在线三通运至主作业船作业线准备与管线焊接位置，将深水在线三通与铺设管线焊接；

第六步，将深水在线三通放过张紧器进行张力转换；

第七步，将深水在线三通下放入水着泥，并在着泥前打开在线三通防沉板，对在线三通实时监视控制；

第八步，深水在线三通安装后的调查及相关处理。

2.根据权利要求1所述的深水在线三通的安装方法，其特征在于：所述深水在线三通上采用焊接锚固件或抗弯底托的方式进行局部加强。

3.根据权利要求1所述的深水在线三通的安装方法，其特征在于：所述第四步中，临时弃管、回收作业的具体步骤是：

①利用管线平均长度，加权取平均数，计算需要弃管焊道的位置；

②根据水深，计算管线悬列线长度、增益；

③利用提前布置好的长基线水下精确定位测量系统矩阵和水下机器人测量并确定需要弃管的位置；

④根据实际弃管长度计算管线回收后，需要焊接或切管的距离，然后，再将管线回收至作业线。

4.根据权利要求1所述的深水在线三通的安装方法，其特征在于：所述第六步中，张力转换的具体步骤是：

⑴利用第1站，提前焊接好封头，并将收、放缆与封头连接，再将管线铺设张力由张紧器转换至收、放缆；

⑵利用收、放缆将深水在线三通放过张紧器，深水在线三通通过张紧器后，再将收、放缆的张力转换到张紧器上，切下临时弃管封头，开始正常管线焊接。

5.根据权利要求1所述的深水在线三通的安装方法，其特征在于：所述第七步中，监视控制的具体步骤是：

①深水在线三通与管线焊接完毕通过张紧器后，根据计算要求控制走船速度及铺设张力，使深水在线三通通过船艉；

②深水在线三通入水前根据计算要求，连接合适的浮筒；

③深水在线三通通过托管架时，要精确控制吊机吊浮筒的张力；

④深水在线三通在托管架上时，利用托管架滚轮组上的压力传感器、水

⑤下高清摄像头、声纳扫描仪对深水在线三通实时监控，当发现深水在线三通位置偏离计算设计时，适当调整船位及张紧器铺设张力；

当深水在线三通通过托管架时，深水在线三通上连接的浮筒已全部入水，起到了扶正深水在线三通的作用，再利用液压卡环，将浮筒与主吊机勾头脱扣；

⑥深水在线三通出托管架时，利用水下机器人继续进行实时监控，并确保管线的铺设张力满足深水在线三通铺设计算要求；

⑦在深水在线三通着泥前，由水下机器人打开深水在线三通的防沉板，

适当降低管线铺设张力或其它措施使深水在线三通着泥后不受管线张力

波动的影响。

6.根据权利要求1所述的深水在线三通的安装方法，其特征在于：所述第八步中，调查及相关处理的具体步骤是：

⑴深水在线三通着泥后，利用长基线水下精确定位测量系统矩阵及基线水下精确定位测量系统信标对深水在线三通进行安装位置测量，确认安装位置、安装角度是否满足设计要求；

⑵调查完成后，利用水下机器人回收深水在线三通上的长基线水下精确定位测量系统信标以及下放深水在线三通用的浮筒；相关安装后处理工作完成后，主作业船继续进行正常海底管线铺设。

⑶如果深水在线三通着泥后，预后续海况组建变差，需要进行弃管作业，弃管前深水在线三通后要焊接足够的管线长度，以保证弃管回收作业时不会对已安装的深水在线三通产生影响。

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