一种无安装残余应力的海底管道海上水平口对接方法

摘要

本发明涉及一种无安装残余应力的海底管道海上水平口对接方法，包括铺管船布锚定位、管道起吊、水平口对接和管道下放。本发明中的方法能够避免由于管道在下放过程中因形变引起的管道局部受力，发生屈曲变形。

说明书

技术领域

本发明属于海底管道设施铺设技术领域，具体涉及一种无安装残 余应力的海底管道海上水平口对接方法。

背景技术

水平口对接技术一般用于将两段已铺设的海底管道首尾连接成 一体，或者对已铺设的管道中间局部受损部分进行修理。海底管道的 水平口对接，是指施工船舶使用舷吊分别将两段己铺设的海管起吊出 水面,并在船舷旁完成两段海管之间的组对、焊接、无损检验、防腐, 最后整体下放至海底的过程。由于连接成一体的管道长度大于海底管 道与海底面两切点之间的距离，现有技术连接成一体的两条管道下放 到海床上，在海底面上成为弓形，管道在下放过程中始终存在附加弯 曲应力。20m水深以上的海上无应力水平口对接，在世界范围内尚无 先例。

针对以上情况，我们根据作业船舶吃水情况、土壤地质、管道直 线段长度、风浪流外部环境因素等条件，选择适宜区域，根据适宜区 域水深进行管道受力分析。使用软件进行建模计算分析后，确定在规 范允许条件下的水平口对接水域水深，并确认水平口对接时吊装点数 量，管道与吊装点的受力情况，开展水平口对接起吊与下放过程分析。 水平口对接完成后，通过吊装建模计算分析及现场实际指挥调整，形 成多步骤、多吊点联合下放操作，通过绑扎浮筒和岸上绞车配合，将 管线下放过程中应力释放。

目前，现有技术中存在以下问题

1、管道应力释放水平口对接完成后，管道在下放过程中由于 型变引起的管道局部受力，易发生屈曲变形，通过吊装建模计算分析 及现场实际指挥调整，形成多步骤、多吊点联合下放操作。配合陆上 管道浮拖法进行管道下放过程中的应力释放。

2、水平口对接的水深、管径在世界范围尚未有先例。

现有水平口对接施工在竖直面内下放管道的同时还侧向移动，使 其旋转90°在海底面形成为弓形，弓形曲线长度等于连接时双S曲线 的长度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底管道海上无应力水平口对接的 方法，能够避免由于管道在下放过程中由于形变引起的管道局部受 力，发生屈曲变形。

为了实现上述发明目的，本申请提供了以下技术方案：

一种无安装残余应力的海底管道海上水平口对接方法，步骤如 下：

步骤一 铺管船布锚定位

铺管船通过GPS定位系统就位于水平口对接点，通过收放锚缆 调整船位，使铺管船逐渐贴近管道，接口位置处于铺管船舷吊之间， 根据需要，两艘辅助浮吊通过GPS定位系统分别就位于铺管船船头和船 尾位置；

步骤二 管道起吊

检查三艘船舶位置准确和锚系正常后，潜水员下水探摸弃管头， 根据吊点设计结果标定准确位置，进行精确定位，定位后进行起吊准 备，根据设计要求进行起吊作业，实时调整吊点载荷和吊索长度，将 两段海底管道吊起并固定在船舷侧；

步骤三 水平口对接

在对接点搭建临时操作平台，根据起吊海底管道长度计算切割余 量，对两端管道接头处进行划线、去除配重层，精确测量切割尺寸后 完成切割工作，通过吊点调整管道位置使达到对接要求后完成管道组 对、焊接、检测和防腐工作；

步骤四 管道下放

根据设计下放步骤，确定每一个下放节点的下放高度，在每个下 放节点管道下放过程中，岸上卷扬机同步进行拖拽，配合管道下放， 从而实现无安装残余应力的管道下放，在下放过程中，根据计算结果 依次解除管道上绑扎的浮筒，重复上述步骤直至管线顺利落入沟底。

对管线的起吊及焊接完成后的整体下方进行计算分析，岸上采用 绞车配合下放，使施工完成后管线无安装残余应力。

(1)根据施工方案确定施工位置处的计算水深;

(2)根据施工船舶确定吊点位置坐标;

(3)进行单侧管道的起吊分析（给出施工过程中多个位置时吊 绳的长度和受力）;

(4)进行焊接施工后管道的下放分析（给出施工过程中多个位 置时吊绳的长度和受力），根据下放高度确定每个下放节点岸上绞车 拖拉的长度，保证管道对接下放完成后无安装残余应力。

附图说明

图1无应力水平口对接施工；

图2为对接管道提吊模型；

图3为水面对接整体下放分析模型；

图4为岸上绞车拖拉模型。

其中，1是绞车；2是水平口对接的浮吊；3是对接点；4是海底 管道；5是吊点；6是吊索；7是舷侧吊；8是水平对接接口；9是施 工船；10是泥面；11是舷侧操作平台；12是水面；13是海底；14 是管道；15是拖拉头；16是钢丝绳；17是线性绞车；18是滚筒。

具体实施方式

（1）铺管船布锚定位

铺管船通过GPS定位系统就位于水平口对接点，通过收放锚缆 调整船位，使铺管船逐渐贴近管道，接口位置处于铺管船舷吊之间， 两艘辅助浮吊通过GPS定位系统分别就位于铺管船船头和船尾位置。

（2）管道起吊

检查三艘船舶位置准确和锚系正常后，潜水员下水探摸弃管头， 根据吊点设计结果标定准确位置，进行精确定位，定位后进行起吊准 备，根据设计要求进行起吊作业，实时调整吊点载荷和吊索长度，将 两段海底管道吊起并固定在船舷侧。

（3）水平口对接

在对接点搭建临时操作平台，根据起吊海底管道长度计算切割余 量，对两端管道接头处进行划线、去除配重层，精确测量切割尺寸后 完成切割工作。通过吊点调整管道位置使达到对接要求后完成管道组 对、焊接、检测和防腐工作。

（4）管道下放

根据设计下放步骤，确定每一个下放节点的下放高度，在每个下 放节点管道下放过程中，岸上卷扬机同步进行拖拽，配合管道下放， 从而实现无安装残余应力的管道下放。在下放过程中，根据计算结果 依次解除管道上绑扎的浮筒。重复上述步骤直至管线顺利落入沟底。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请 所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人 员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变 动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的 显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。