CN112228633A - 一种海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于海底管道维护改造技术领域，公开了一种海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其包括除泥步骤、水泥配重层和防腐层清除步骤、打磨步骤、抛光步骤、保护框架组橇水下安装步骤、开孔机组合体安装步骤、测试步骤、开孔步骤和拆除步骤，其中，除泥步骤包括在海底管道的预安装机械三通部位下方除泥形成用于给潜水员在海底管道旁侧悬空作业提供操作空间的基坑。本发明，可以有效减少潜水员在作业活动时触底引起扬泥的现象发生，从而改善了施工处海水的能见度，并有效减小了潮汐大水流对潜水作业的影响，利于增加潜水员的水下工作时间，最终为在浑水、潮汐水流影响大的海况下对海底管道水下带压开孔创造了良好的施工条件。

Description

一种海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法

技术领域

本发明涉及海底管道维护改造技术领域，尤其涉及一种海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法。

背景技术

海底管道是设于海床以用于输送石油、天然气及其他流体介质的管道。随着海底管道服役年限的不断增长，对海底管道的维护改造也会日益增多。其中，对在役海底管道水下带压开孔是海底管道应急抢修和管网改造所要求的必备应急反应能力。然而，现有技术中，海底管道水下带压开孔技术在具体应用中会存在以下两个问题：

1)在浑水、潮汐水流影响大的海况下，浮泥的存在会导致水下能见度极小或零能见度，从而难以保证水下安装过程的监测视线，进而会影响海底管道水下带压开孔的施工，然而，现有技术对此并没有给出有效的解决办法。

2)如果需要带压开孔的海底管道是用于输送天然气的管道，那么由于海底管道内存在高压天然气，带压开孔动作会存在燃爆的潜在高风险，因此要求整个开孔作业过程的每一步动作必须严格控制施工次序、施工精度和质量，然而由于需要下水安装的保护框架组橇重量和体积都比较大，且要求安装在指定位置，该组撬一旦在错误位置着泥，就不能再吊起更换位置，为此要求一次准确安放到位。另外开孔机组合体体积较大并受到其连接的配套液压管系的牵制，需在吊装状态下穿过保护框架组橇的天窗，水下安装空间极其受限，所以，现有技术，在施工安装开孔机组合体时，并没有有效的办法控制开孔机的水平度和开孔方位的精度。尤其是在浑水、潮汐水流影响大的海况下，则更难以控制开孔机的水平度和开孔方位的精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其旨在解决现有技术在浑水、潮汐水流影响大的海况下无法对海底管道水下带压开孔作业以及难以控制开孔机水平度精度和开孔方位精度的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：一种海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，包括如下步骤：

除泥步骤，在海底管道的预安装机械三通部位下方除泥形成用于给潜水员在海底管道旁侧悬空作业提供操作空间的基坑；

水泥配重层和防腐层清除步骤，清除所述预安装机械三通部位外的水泥配重层和防腐层；

打磨步骤，对所述预安装机械三通部位的纵向焊缝外轮廓进行打磨；

抛光步骤，对所述预安装机械三通部位进行抛光；

保护框架组橇水下安装步骤，在所述预安装机械三通部位外安装保护框架组橇，以使所述保护框架组橇罩于所述预安装机械三通部位外的海床上；

开孔机组合体安装步骤，将包括机械三通和开孔机的开孔机组合体穿过所述保护框架组橇的天窗进入所述保护框架组橇内，并将所述开孔机组合体安装定位于所述海底管道上；

测试步骤，对所述机械三通进行密封性能测试；

开孔步骤，通过所述开孔机组合体对所述海底管道进行开孔；

拆除步骤，将所述开孔机从所述开孔机组合体上拆除，并将所述开孔机穿过所述保护框架组橇的天窗，吊装回收到水面。

可选地，所述除泥步骤中，通过潜水员除泥作业形成所述基坑；且/或，

所述基坑的深度大于潜水员的活动高度；所述基坑的长度大于所述开孔机组合体的长度且小于所述保护框架组橇的长度；所述基坑的宽度大于所述机械三通的长度且小于所述保护框架组橇的宽度。

可选地，所述基坑的深度大于或等于2.2m，所述基坑的长度大于或等于6m，所述基坑的宽度大于或等于3m；且/或，

所述基坑的俯视投影截面呈T形或者矩形。

可选地，所述水泥配重层和防腐层清除步骤的实施包括：利用高压水射流切割和液压驱动金刚石切割片转动切割相结合的冷切割方式，进行清除所述预安装机械三通部位外的所述水泥配重层和防腐层；其中，所述高压水射流的输出压力为1380bar±100bar；且/或，

所述打磨步骤的实施包括：采用由液压驱动打磨机头转动、且由平移机构驱动打磨机头移动的纵向焊缝打磨工具对所述预安装机械三通部位的纵向焊缝外轮廓进行打磨；且/或，

所述抛光步骤的实施包括：采用手动抛光工具和由液压驱动打磨机头转动、且由平移机构驱动所述打磨机头移动的环向抛光工具相结合对所述预安装机械三通部位的外表面进行抛光。

可选地，所述保护框架组橇水下安装步骤的实施包括：采用布设在海底的配重锚对所述保护框架组橇进行限位；

采用吊机和绞车驱动所述保护框架组橇移动和调控所述保护框架组橇的位置和朝向。

可选地，所述保护框架组橇水下安装步骤的实施包括：在海底布设四个所述配重锚，将四个绞车的钢丝绳分别穿过四个所述配重锚的定滑轮连接至所述保护框架组橇的四个角，从而实现所述配重锚对所述保护框架组橇的水下限位；

采用吊机驱动所述保护框架组橇进行升降和移动；

采用所述绞车驱动收放所述钢丝绳以调控所述保护框架组橇的位置和朝向。

可选地，所述开孔机组合体安装步骤的实施包括：将所述开孔机组合体的开孔筒刀调节至所述海底管道横截面的三点钟方位或者九点钟方位或者十二点钟方位。

可选地，所述开孔机组合体安装步骤的实施包括：采用吊机和绞车驱动所述开孔机组合体进行升降、移动和调控所述开孔机组合体的朝向；

采用与所述开孔机组合体连接的空气提升袋进行平衡所述开孔机组合体的水下重量，以便于进行水下调整所述开孔机组合体的位置；

在所述开孔机组合体穿过所述保护框架组橇的天窗进入所述保护框架组橇内的过程中，采用牵引绳调控所述开孔机组合体的位置，以使所述开孔机组合体顺利穿过所述天窗；

在所述开孔机组合体穿过所述天窗之后，采用起重葫芦调控所述开孔机组合体的位置。

可选地，所述开孔机组合体安装步骤中，在所述开孔机组合体穿过所述天窗之后，采用起重葫芦调控所述开孔机组合体的位置包括：

采用安装于所述保护框架组橇上的滑槽平移手扳葫芦，调控所述开孔机和所述机械三通的前后位置；

采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机组合体的第一组悬挂链条式葫芦，调控所述开孔机和所述机械三通的竖向位置和水平度；

采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机组合体的第二组悬挂链条式葫芦，限制所述开孔机组合体的摆动。

可选地，所述拆除步骤的实施包括：

将所述开孔机从所述开孔机组合体上拆除；

采用吊机驱动所述开孔机进行升降和移动，以将所述开孔机穿过所述保护框架组橇的天窗吊装回收到水面；

采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机的第二组悬挂链条式葫芦限制所述开孔机在拆除后穿过所述保护框架组橇的天窗时的摆动。

本发明提供的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，通过在海底管道的预安装机械三通部位下方除泥形成基坑，以给潜水员在海底管道旁侧悬空作业提供操作空间，这样，一方面可以有效减少潜水员在作业活动时触底、触壁引起扬泥的现象发生，从而有效改善施工处海水的能见度，并有效减小了潮汐大水流对潜水作业的影响，利于增加潜水员的水下工作时间，最终为在浑水、潮汐水流影响大的海况下对海底管道水下带压开孔创造了良好的施工条件；另一方面基坑的形成可以有效增大水下安装空间，从而利于潜水员可以更好地控制开孔机的水平度和开孔方位的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的海底管道水下带压开孔的施工方法的流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明实施例提供的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，包括除泥步骤S100、水泥配重层和防腐层清除步骤S200、打磨步骤S300、抛光步骤S400、保护框架组橇水下安装步骤S500、开孔机组合体安装步骤S600、测试步骤S700、开孔步骤S800和拆除步骤S900。

其中，除泥步骤S100主要用于在海底管道的预安装机械三通部位下方除泥形成一个基坑，这个基坑主要用于给潜水员在海底管道旁侧悬空作业提供操作活动空间。预安装机械三通部位属于海底管道的局部部位。具体地，除泥步骤S100中，通过潜水员除泥作业形成基坑，来改造海床原有地貌以创造施工条件、满足大型结构件水下安装所需潜水员操作空间，同时也须保护该大型结构件安装区域的海床稳性和施工安全。基坑的形成，一方面可以有效减少潜水员在作业活动时触底、触壁引起扬泥的现象发生，从而有效改善施工处海水的能见度，并有效减小了潮汐大水流对潜水作业的影响，利于增加潜水员的水下工作时间，最终为在浑水、潮汐水流影响大的海况下对海底管道水下带压开孔创造了良好的施工条件；另一方面可以有效增大水下安装空间，从而利于潜水员可以更好地控制开孔机的水平度和开孔方位的精度。

为了避免潜水员在作业活动时触底引起扬泥的现象发生，所述基坑的深度应大于潜水员的活动高度，以便于保证潜水员可以进行悬空作业。基坑的深度具体指基坑最顶部到基坑最底部的尺寸，即基坑向下凹陷的最大竖向尺寸。

优选地，基坑的深度大于或等于2m，这样，基本能够保证潜水员可以在基坑内进行悬空作业。基坑的底部可以是平的，也可以不是平的(例如可以弧形弯曲状或者不规则弯曲状等)。

优选地，所述基坑的长度大于所述开孔机组合体的长度且小于所述保护框架组橇的长度；所述基坑的宽度大于所述机械三通的长度且小于所述保护框架组橇的宽度。基坑具有两个第一侧壁和两个第二侧壁，两个第一侧壁沿海底管道轴向间隔相对，两个第二侧壁沿与海底管道轴向垂直的水平方向间隔相对设置，且每个第二侧壁的两端分别与两个第一侧壁连接。第一侧壁可以是竖直面或者倾斜面或者弧形弯曲面或者不规则的曲面，第二侧壁也可以是竖直面或者倾斜面或者弧形弯曲面或者不规则的曲面。基坑的长度具体指基坑沿海底管道轴向垂直的水平方向延伸的最大尺寸，即两个第一侧壁之间的最大距离。基坑的宽度具体指基坑沿与海底管道轴向延伸的最大尺寸，即两个第二侧壁之间的最大距离。

为了避免潜水员在作业活动时触碰到基坑侧壁引起扬泥或者坍塌的现象发生，海底管道外侧壁到基坑侧壁之间应该有足够的空间供潜水员操作活动，即各第一侧壁和第二侧壁到海底管道外侧壁之间有足够大的活动空间；当然了，海底管道外侧壁到基坑侧壁之间的空间距离也不应太大，因为太大破坏海床的稳定和强度，导致保护框架组橇等沉降或滑坡。

优选地，对所述基坑的深度大于或等于2.2m且小于或等于3.5m；所述基坑的、长度大于或等于6m且小于或等于8.5m；所述基坑的和宽度的尺寸进行优化设计，可以使得基坑能同时满足以下要求：1)满足潜水员的操作空间要求；2)满足基坑作业对坡深比设计要求，从而可以避免基坑墙壁坍塌造成安全事故；3)基坑不会太大、太深，因为基坑太大、太深，一方面会破坏海床的稳性和强度从而容易导致保护框架组橇等沉降或滑坡，另一方面会导致除泥形成基坑的成本加大，经济性较差。

作为本实施例的一较佳实施方案，机械三通处基坑的深度在2.2m～2.5m的范围内取值、长度在6m～8m的范围内取值、宽度在3m～3.5m的范围内取值，例如基坑的深度为2.2m、长度为6m、宽度为3m。

作为本实施例的另一较佳实施方案，基坑的深度为3.2m±0.3m、长度为8m±0.5m、宽度为5.6m±0.4m。为了验证本较佳实施方案的可行性，做了以下的试验：在一个作业点实测最大潮汐流速为0.66m/s、浮泥导致能见度不足30cm的海况条件下，为了减少潜水员在安装工作面的活动触底引起扬泥，改善能见度，采用了扩大机械三通安装位置除泥程度的工艺，在机械三通的预安装点下方除泥形成了一个深度为3.2m、长度为8m、宽度为5.6m的基坑，除泥量达152m³，最终将能见度改善至0.5米，且能让潜水员在海底管道处悬空作业，同时有效改善了潮汐大水流对潜水作业的影响，增加了水下工作时间。由此可见，采用该较佳实施方案，可以很好地避免浑水、潮汐水流影响大的海况对海底管道水下带压开孔的影响。

优选地，基坑的横截面呈T形或者矩形。基坑的横截面具体指基坑的俯视投影截面。

为了防护海底管道，在布设海底管道时，一般都会在海底管道外部设置水泥配重层和防腐层。水泥配重层和防腐层清除步骤S200主要用于清除所述预安装机械三通部位外的水泥配重层和防腐层。

优选地，水泥配重层和防腐层清除步骤S200的实施方式为：利用高压水射流切割和液压驱动金刚石切割片转动切割相结合的冷切割方式，进行清除所述预安装机械三通部位外的所述水泥配重层和防腐层。具体应用中，可以先用高压水射流切割的方式将预安装机械三通部位的所述水泥配重层分割成多个分段和分块，然后用液压驱动金刚石切割片转动切割的方式进一步清除掉各分段和分块之间的残余连接。采用本实施方案的清除方式，既可以提高水泥配重层和防腐层的清除效率，又不至于对海底管道造成破坏。

作为本实施例的一较佳实施方案，所述高压水射流的输出压力为1380bar±100bar。该压力范围的输出水压，既可以实现对水泥配重层和防腐层的清除，又不至于对海底管道造成破坏。

打磨步骤S300主要用于对所述预安装机械三通部位的纵向焊缝外轮廓进行打磨；抛光步骤S400主要用于对所述预安装机械三通部位进行抛光。

优选地，所述打磨步骤S300的实施方式为：采用由液压驱动打磨机头转动、且由平移机构驱动打磨机头移动的纵向焊缝打磨工具对所述预安装机械三通部位的纵向焊缝外轮廓进行打磨。

本实施例中，纵向焊缝打磨工具包括机架、安装在机架上的平移机构、与机架相连接的周向定位机构和安装在周向定位机构上的打磨机头。机架包括框架式结构以及两条收紧链条，通过调节收紧链条，可以使得机架与不同管径的海底管道配合。框架式结构包括两块支撑侧板以及四根无缝钢管和一根槽钢。机架主要用于支撑平移机构和打磨机头，其可安装定位于海底管道上。本实施例中，机架采用两块支撑侧板和四根根无缝钢管组合而成的框架式结构，为平移机构和周向定位机构以及打磨机头提供了可靠的强度和刚度；采用沿纵向焊缝直线进给打磨的作业方式，在减少潜水员的同时，还减轻了由于打磨机头作业过程中变换方向带来的系统震动，从而利于提高打磨精度。

所述平移机构包括丝杆、与丝杠配合的平移滑块和用于转动丝杠的手柄；所述周向定位机构通过固定螺栓定位在平移滑块的任意周向位置；打磨机头包括进给机构、打磨砂轮和用于驱动打磨砂轮转动的液压驱动机构。打磨机头可通过进给机构和周向定位机构调节打磨砂轮与海底管道纵向焊缝之间的相对位置，通过平移机构和液压驱动机构驱动完成打磨。本实施例提供的纵向焊缝打磨工具，可以解决在低能见度情况下因潜水员作业环境恶劣带来打磨精度差的问题，同时极大程度地降低了潜水员水下作业的劳动强度和风险水平。

打磨时，潜水员调节进给机构和周向定位机构的位置，使打磨砂轮外缘轻微靠近海底管道的纵向焊缝外缘，确保打磨砂轮启动后处于空转状态，微调进给机构进刀后锁定，然后缓慢转动手柄，使打磨机头从机架一端移动至另一端，到达另一端后，停止液压打磨机头的转动，完成第一次进刀；然后调节打磨机头，启动打磨机头第二次进刀。如此往复并逐段打磨，直至打磨掉全部纵向焊缝。本实施例提供的纵向焊缝打磨工具，使海底管道纵向焊缝打磨得到有效精确控制，从而避免了手工打磨难以把握质量的风险。

根据机械三通安装技术的要求，处理后的海底管道纵向焊缝及表面状态应当符合API SPECIFICATION 5L(一种管线钢管规范)的规定。为保证焊缝打磨后的表面质量能够满足机械三通安装要求，经过试验证明：利用传统的手持液压打磨砂轮进行打磨，难以保证打磨精度，而且非常消耗潜水员的体力；而采用本实施例的由液压驱动打磨机头转动、且由平移机构驱动打磨机头移动的纵向焊缝打磨工具，依靠潜水员手动调节打磨机纵向行走和横向进刀量对纵向焊缝外轮廓进行精确打磨，则可以达到打磨精度要求。

优选地，抛光步骤S400的实施包括：采用手动抛光工具和由液压驱动打磨机头转动、且由平移机构驱动所述打磨机头移动的环向抛光工具相结合对所述预安装机械三通部位的外表面进行抛光。

保护框架组橇安装步骤S500主要用于在所述预安装机械三通部位外安装保护框架组橇，以使所述保护框架组橇罩于预安装机械三通部位外的海床上。保护框架组橇的顶部开设有用于供开孔机组合体穿过的天窗，保护框架组橇的底部具有一对沿海底管道横截面方向延伸的拱形开口，保护框架组橇安装好后，拱形开口骑跨在海底管道两侧，且海底管道的外壁与拱形开口的支脚之间不会接触(即具有间距)，保护框架组橇位于拱形开口两侧的支脚插于海底的泥土内。

优选地，保护框架组橇水下安装步骤S500的实施包括：采用布设在海底的配重锚对所述保护框架组橇进行限位，采用吊机和绞车驱动所述保护框架组橇移动和调控所述保护框架组橇的位置和朝向，以充分利用吊机与绞车的配合，对起吊中的保护框架组橇的活动姿态进行联合控制，同时安排两名潜水员在水下实时监控和指挥保护框架组橇下放过程，确保其平稳、准确抵达安装位置，从而有效提高了保护框架组橇的安装精度。

作为本实施例的一较佳实施方案，保护框架组橇安装步骤S500的实施包括：在海底布设四个所述配重锚，将四个绞车的钢丝绳分别穿过四个所述配重锚的定滑轮连接至所述保护框架组橇的四个角，从而实现所述配重锚对所述保护框架组橇的水下限位；采用吊机驱动所述保护框架组橇进行升降和移动；采用所述绞车驱动收放所述钢丝绳以调控所述保护框架组橇的位置和朝向。其中有两个绞车安装于驳船上且与吊机同步转动，另外两个绞车分别安装于驳船艏艉方向的舷边甲板，增加它们之间的距离和钢丝绳的相对方位，扩大其大方位调控的行程余量。本实施方案中，四个配重锚布设于一个矩形结构的四个顶角位置，从四个角位对保护框架组橇进行牵引，从而可以更利于调整保护框架组橇的位置和朝向。

开孔机组合体安装步骤S600主要用于：将包括机械三通和开孔机的开孔机组合体穿过所述保护框架组橇的天窗进入所述保护框架组橇内，并将所述开孔机组合体安装定位于所述海底管道上。本实施例中，开孔机组合体包括机械三通、球阀、开孔机和吊架，机械三通、球阀和开孔机都安装于吊架上形成一个组合体，机械三通的内径与海底管道的管径适配。

优选地，本实施例中，开孔机组合体安装步骤S600在实施时，将所述开孔机组合体的开孔筒刀调节至所述海底管道横截面(垂直海底管道轴向的截面)的三点钟方位(即将开孔筒刀的水平前进、切口调节至海底管道横截面的三点钟方位)，这样，开孔机组合体的开孔筒刀以水平姿态位于所述海底管道的三点钟方位，从而可以使得开孔操作能够以水平姿态进行，利于降低开孔难度。当然了，具体应用中，根据海底管道布设的需要，如果需要从海底管道九点钟方位开孔，则也可以将所述开孔机组合体的开孔筒刀调节至所述海底管道的九点钟方位，这样，开孔机组合体的开孔筒刀以水平姿态位于所述海底管道的对称侧，从而也可以使得开孔操作能够以水平姿态进行，进而也利于降低开孔难度。或者，根据海底管道布设的需要，如果需要从海底管道上方开孔，则也可以将所述开孔机组合体的开孔筒刀调节至所述海底管道的十二点钟方位，这样，开孔机组合体的开孔筒刀以竖直姿态位于所述海底管道的上方，从而也可以使得开孔操作能够以竖直姿态进行，达到特殊开孔方位的要求。

所述开孔机组合体安装步骤S600的实施包括：采用吊机和绞车驱动所述开孔机组合体进行升降、移动和调控所述开孔机组合体的朝向；采用与所述开孔机组合体连接的空气提升袋进行平衡所述开孔机组合体的水下重量，以便于进行水下调整所述开孔机组合体的位置；在所述开孔机组合体穿过所述保护框架组橇的天窗进入所述保护框架组橇内的过程中，采用牵引绳调控所述开孔机组合体的位置；在所述开孔机组合体穿过所述天窗之后，采用起重葫芦调控所述开孔机组合体的位置。此处，采用空气提升袋平衡开孔机组合体水下重量，减少潜水员水下调整所述开孔机组合体位置的难度。潜水员通过空气提升袋和起重葫芦调控安装开孔机组合体，可以防止开孔机组合体穿过天窗时发生撞击导致核心设备及密封件受损的现象发生，且开孔机组合体的定位精度可以调控在0.3米以内。

优选地，在所述开孔机组合体穿过所述天窗之后，采用起重葫芦调控所述开孔机组合体的位置包括：采用安装于所述保护框架组橇上的滑槽平移手扳葫芦，调控所述开孔机和所述机械三通的前后位置；采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机组合体的第一组悬挂链条式葫芦，调控所述开孔机和所述机械三通的竖向位置和水平度；采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机组合体的第二组悬挂链条式葫芦，限制所述开孔机组合体的摆动。即本实施例中，在所述开孔机组合体穿过所述天窗之后，用于调控所述开孔机组合体位置的起重葫芦包括滑槽平移手扳葫芦、第一组悬挂链条式葫芦和第二组悬挂链条式葫芦。具体施工时，潜水员可以在吊机、绞车、空气提升袋的平衡下通过第一组悬挂链条式葫芦、第二组悬挂链条式葫芦、手扳葫芦、牵引绳等借力对整个开孔机组合体进行垂直和水平位移的调控，从而可以使得机械三通张开的两半瓦在预定位置以预定的角度扣合于海底管道上，并可以将开孔机组合体调整到可接受的水平程度，以确保后续水平开孔的精度。

悬挂链条式葫芦、手拉葫芦、手扳葫芦的数量可以根据需要进行优化设计。作为本实施例的一较佳实施方案，悬挂链条式葫芦设有六个，两侧各三个，分别位于所述开孔机组合体的前部、中部和后部，呈对称分布。

测试步骤S700主要用于对所述机械三通进行密封性能测试。此处，通过对机械三通的密封性能测试，保证机械三通与海底管道的密封及开孔操作安全可靠。

开孔步骤S800主要用于通过所述开孔机组合体的开孔机对所述海底管道进行开孔。

开孔机组合体拆除步骤S900主要用于开孔完成后开孔机的拆除和安全回收。

优选地，拆除步骤S900的实施包括：

将所述开孔机从所述开孔机组合体上拆除；

采用吊机驱动所述开孔机进行升降和移动，以将所述开孔机穿过所述保护框架组橇的天窗吊装回收到水面；

采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机的第二组悬挂链条式葫芦限制所述开孔机在拆除后穿过所述保护框架组橇的天窗时的摆动。本发明实施例提供的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，在施工前期充分考虑到水下施工环境的恶劣情况，通过对保护框架组橇安装区域海床基础调查和海水流速监测、扩大除泥程度改善能见度等措施，来保证安装条件；根据对海底管道表面圆度和光洁度的高精度要求，采用纵向焊缝打磨工具进行打磨；在进行保护框架组橇和开孔机组合体等重大件下水安装时，通过吊机、绞车、配重锚、空气提升袋、起重葫芦的合理运用，可以有效实现吊装的平稳控制和安装位置的精确定位，充分保证了框架组橇和开孔机组合体的安装精度。

采用本发明实施例提供的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，可以适用在近岸段、出海口等浑水、潮汐水流影响大的海况下对海底管道带压开孔以及大型结构件的水下精确安装，且极度降低了海上的施工难度，缩短了施工工期，提高了施工工程的安全系数，降低了施工的综合成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

除泥步骤，在海底管道的预安装机械三通部位下方除泥形成用于给潜水员在海底管道旁侧悬空作业提供操作空间的基坑；

水泥配重层和防腐层清除步骤，清除所述预安装机械三通部位外的水泥配重层和防腐层；

打磨步骤，对所述预安装机械三通部位的纵向焊缝外轮廓进行打磨；

抛光步骤，对所述预安装机械三通部位进行抛光；

保护框架组橇水下安装步骤，在所述预安装机械三通部位外安装保护框架组橇，以使所述保护框架组橇罩于所述预安装机械三通部位外的海床上；

开孔机组合体安装步骤，将包括机械三通和开孔机的开孔机组合体穿过所述保护框架组橇的天窗进入所述保护框架组橇内，并将所述开孔机组合体安装定位于所述海底管道上；

测试步骤，对所述机械三通进行密封性能测试；

开孔步骤，通过所述开孔机组合体对所述海底管道进行开孔；

拆除步骤，将所述开孔机从所述开孔机组合体上拆除，并将所述开孔机穿过所述保护框架组橇的天窗，吊装回收到水面。

2.如权利要求1所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，所述除泥步骤中，通过潜水员除泥作业形成所述基坑；且/或，

所述基坑的深度大于潜水员的活动高度；所述基坑的长度大于所述开孔机组合体的长度且小于所述保护框架组橇的长度；所述基坑的宽度大于所述机械三通的长度且小于所述保护框架组橇的宽度。

3.如权利要求2所述的海底管道水下带压开孔的施工方法，其特征在于，所述基坑的深度大于或等于2.2m，所述基坑的长度大于或等于6m，所述基坑的宽度大于或等于3m；且/或，

所述基坑的俯视投影截面呈T形或者矩形。

4.如权利要求1所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，

所述水泥配重层和防腐层清除步骤的实施包括：利用高压水射流切割和液压驱动金刚石切割片转动切割相结合的冷切割方式，进行清除所述预安装机械三通部位外的所述水泥配重层和防腐层，其中，所述高压水射流的输出压力为1380bar±100bar；且/或，

所述打磨步骤的实施包括：采用由液压驱动打磨机头转动、且由平移机构驱动打磨机头移动的纵向焊缝打磨工具对所述预安装机械三通部位的纵向焊缝外轮廓进行打磨；且/或，

所述抛光步骤的实施包括：采用手动抛光工具和由液压驱动打磨机头转动、且由平移机构驱动所述打磨机头移动的环向抛光工具相结合对所述预安装机械三通部位的外表面进行抛光。

5.如权利要求1所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，所述保护框架组橇水下安装步骤的实施包括：采用布设在海底的配重锚对所述保护框架组橇进行限位；

采用吊机和绞车驱动所述保护框架组橇移动和调控所述保护框架组橇的位置和朝向。

6.如权利要求5所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，所述保护框架组橇安装步骤的实施包括：在海底布设四个所述配重锚，将四个绞车的钢丝绳分别穿过四个所述配重锚的定滑轮连接至所述保护框架组橇的四个角，从而实现所述配重锚对所述保护框架组橇的水下限位；

采用吊机驱动所述保护框架组橇进行升降和移动；

采用所述绞车驱动收放所述钢丝绳以调控所述保护框架组橇的位置和朝向。

7.如权利要求1所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，所述开孔机组合体安装步骤的实施包括：将所述开孔机组合体的开孔筒刀调节至所述海底管道横截面的三点钟方位或者九点钟方位或者十二点钟方位。

8.如权利要求1至7任一项所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，所述开孔机组合体安装步骤的实施包括：

采用吊机和绞车驱动所述开孔机组合体进行升降、移动和调控所述开孔机组合体的朝向；

采用与所述开孔机组合体连接的空气提升袋进行平衡所述开孔机组合体的水下重量，以便于潜水员进行水下调整所述开孔机组合体的位置；

在所述开孔机组合体穿过所述保护框架组橇的天窗进入所述保护框架组橇内的过程中，采用牵引绳调控所述开孔机组合体的位置，以使所述开孔机组合体顺利穿过所述天窗；

在所述开孔机组合体穿过所述天窗之后，采用起重葫芦调控所述开孔机组合体的位置。

9.如权利要求8所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，所述开孔机组合体安装步骤中，在所述开孔机组合体穿过所述天窗之后，采用起重葫芦调控所述开孔机组合体的位置包括：

采用安装于所述保护框架组橇上的滑槽平移手扳葫芦，调控所述开孔机和所述机械三通的前后位置；

采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机组合体的第一组悬挂链条式葫芦，调控所述开孔机和所述机械三通的竖向位置和水平度；

采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机组合体的第二组悬挂链条式葫芦，限制所述开孔机组合体的摆动。

10.如权利要求1至7任一项所述的海底管道水下带压开孔作业水下安装的施工方法，其特征在于，所述拆除步骤的实施包括：

将所述开孔机从所述开孔机组合体上拆除；

采用吊机驱动所述开孔机进行升降和移动，以将所述开孔机穿过所述保护框架组橇的天窗吊装回收到水面；

采用安装于所述保护框架组橇上、且连接所述开孔机的第二组悬挂链条式葫芦限制所述开孔机在拆除后穿过所述保护框架组橇的天窗时的摆动。

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