深水海底管道屈曲修复

深水海底管线的维修方式及过程探讨赵焕勇【摘要】本文针对海底管线方式及维修过程展开探讨,深入的了解有关深水海底管线维修的问题.【期刊名称】《化工中间体》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】2页(P9-10)【关键词】海底管线;维修过程;管线维修【作者】赵焕勇【作者单位】中国石化集团国际石油勘探开发有限公司Addax项目部北京100029【正文语种】中文【中图分类】T深水海底管线长期在深海里工作，难免在安装和使用过程中出现问题，为了降低管线损坏给海洋和油田带来的危害，必须在发现问题时及时的进行打捞和维修。

抢修及时才能减少漏油、停产和环境污染等不良影响，当确认海底管线损坏的部位、原因和损坏程度之后要选择合适的维修方式，制定符合要求的维修方案，提高维修的效率。

1.海底管线常用的维修方式海底管线一般维修的损坏管道没有对整体管道结构产生大的影响且长度不超过管线直径的为小损坏，反之称为大损坏；管道损坏部分弯曲长度小于800cm时被称为短弯曲变形，反之则为长弯曲变形。

针对海底管线损坏严重程度和维修系统的能力来选择维修方式。

一般采用的维修方式分为夹具维修、海上提管维修和海底维修，在特殊情况时需要采用多种方式相结合，甚至需要重新铺设管线，维修的具体方案还需要根据管径大小、海水深度、海底埋设的深度和破损位置、维修难度、时间长短、设备选用、维修花费等数据来综合考虑。

一般的管线小孔泄漏采用夹具维修就可解决。

管线发生短弯曲变形或者泄漏的面积较大时，可采用重型支持船进行海上提管维修或者海底维修或两者相结合的方式。

可采用膨胀弯来代替损坏部分的管线，需要用到连接器、膨胀弯、提管架和切管工具等维修设备。

海上提管维修操作相对简单方便，维修效率高，但是维修过程需要使用重型提管船来作业。

海底维修方式在选用时需要考虑海水深度和设备的支持能力，在海底埋管、悬跨是否方便，电缆交汇能否顺利解决等问题。

2.海底管线维修具体方案当发生海底管线损坏需要维修时，相关负责部门应根据实际情况临时封堵破损泄漏的管线，停产、停输来及时维修，防止破损部位扩大，防止原油给海洋系统造成巨大损失。

海底管道水下维修装备的研究随着海洋经济的逐步发展，深海资源的开发已经成为一些国家和企业的重要战略。

其中，海底管道在油气、水利、环保等领域都有着重要的应用。

然而，在深海环境下，海底管道的维修更加困难，而传统的维修方式又很难在水下完成。

因此，研究海底管道水下维修装备成为一个关键的问题。

1. 海底管道维修的难点深海环境下，海底管道的维修面临诸多困难。

首先，深海环境温度低、压力大，人类无法在大气压力下进行工作。

其次，在海底管道维修工作中，需要同时解决连通和恢复流体、抑制生物附着、特别是保证环境安全和维护管道的长期可靠性。

基于上述困难，研究海底管道水下维修装备成为了海洋科技领域的重点和难点。

2. 海底管道水下维修技术的现状当前，国内外各家企业和科研机构都在不断探索海底管道水下维修技术。

中国石化、中海油、挪威赛德、加拿大IrisNDT和克勒伯等国内外公司都开展了管道的水下维修活动，并取得了不错的实验成果，为深海生产提供了良好的技术支持。

此外，智能化水下机器人、管道沉积物清理机器人、超声波传感装置等设备的发展使得海底管道的进行水下维修成为可能。

3. 海底管道水下维修设备的研究在海底管道水下维修装备的研究中，机器人技术无疑是最重要的一种。

目前，海底机器人的发展已经迈上了一个新的台阶，形成了一种新型吊车、多关节手臂和燃气发电机的综合设备模式。

这些设备可以随时进行海底操作，并且搭载了各种高清摄像头、传感器、车载电池等装置，可以完成海底管道的检查和维修任务。

另外，一些新型水下监测设备比如激光测距仪和磁力测量仪器，使得管道维修的质量得到了有效保障。

4. 海底管道水下维修装备的发展趋势随着科技的不断发展，海底管道水下维修装备将会借助一些新的技术和手段，不断进行升级和改进，以应对不断变化的复杂环境。

例如，新型长时程、长寿命、良好耐腐蚀性等结构、材料和化学品，将应用于修复、更换和改造了的海底管道。

此外，一些新型的水下无人机设备也将逐步加入到海底管道的水下维修手段中。

新型海底管道屈曲探测器研制与应用摘要：在海底管道铺设过程中，需要使用屈曲探测器进行检测管道及管道弯头的变形。

但是随着作业海域水深的增加，原浅水使用的屈曲探测器已经无法满足施工要求。

本文着重介绍了一种新型的海底管道屈曲探测器，其具有重量轻、结构强度大、安装使用方便的特点。

关键词：海底管道；屈曲探测1、概述海底管道屈曲探测器主要用于在海上铺设的过程中，检测管道及管道弯头的变形，以便于及时发现管道及弯头的的缺陷，及时解决问题。

目前海洋石油工程股份有限公司在进行浅水海管铺设过程中，常规浅水的屈曲探测工艺由一个屈曲探测器和若干根12米标准索具组成，使用时通过单根逐次连接的形式将屈曲探测器安装在着泥点后相应距离。

由于浅水区域着泥点距离船舶距离相对较近，连接屈曲探测的钢丝索具不会太长，因此并不会给施工带来很大困难。

但是较深水海管铺设，着泥点与铺管船的距离会大大增加，如荔湾项目、惠州项目，最长距离近1000米，这就对屈曲探测器牵引索具的承重能力提出了严峻考验，加之大管径管线屈曲探测器重量较大，上述重量的增加都会使屈曲探测器掉落管中的风险大大增加。

如发生屈曲探测器掉落事故，需重新回收管线进行切割，损失巨大。

2、屈曲探测器研制常规浅水的屈曲探测，其结构形式主要由两块测量板、两组支撑轮、万向拉环及密封胶垫构成。

测量板直径一般为管道内径90%-97%，施工过程中由卷扬机或人工牵引动力，使其沿管道内部运行检测管道。

常规浅水海域使用的屈曲探测器如图1。

图1 屈曲探测器结构图上图所示渤海湾常用的屈曲探测器，本身结构虽然简单，但是设计年代较为久远，本身结构的设计未能考虑到长距离使用的安全性，为保证整体强度，主轴设计安全系数考虑过大，导致整体重量较重，且支撑轮与支撑臂之间采用的是螺栓连接，长时间使用必将导致螺栓的松动。

鉴于上述屈曲探测器的确定，为屈曲探测器减重及增加接触部分强度势在必行。

经对原有结构进行充分研究的基础上，主要对如下方面进行了改进：（1）改变主轴材质降低整体重量，由原来的不锈钢材质改为钛合金，设计完成后的新型屈曲探测器重量减重近2/3；（2）为保证屈曲探测的实时效果，增加弹簧支撑游动双臂的形式保证屈曲探测器与管壁的接触。

海底管道巡检船的水下维修和疏浚技术随着能源需求的增长和能源开发的扩大，海底管道的建设变得越来越重要。

海底管道作为传输海底油气、水源和其他能源的重要通道，承载着巨大的经济和环境责任。

然而，由于长期受到海洋环境的侵蚀和管道内部沉积物的堆积，在运行过程中会面临一系列的维修和疏浚问题。

为了保持管道的正常运行和安全性，海底管道巡检船的水下维修和疏浚技术被广泛应用。

首先，水下维修技术是海底管道巡检船的重要组成部分。

在实施水下维修前，需要进行全面的检测和评估工作。

通常采用的方法包括潜水员直接检查、遥感技术以及潜水无人机等。

这些技术可以有效地识别管道壁面的损伤、腐蚀和漏损情况，为后续的维修工作提供准确的数据。

在进行维修操作时，海底管道巡检船配备了先进的水下维修设备。

例如，在管道内部出现长裂缝或破损时，可以利用水下维修机器人进行修复。

水下维修机器人具备高度敏感的摄像和传感器设备，可以自动定位和探测损伤位置。

同时，利用水下维修船上的机械臂等工具，可以对损坏的管道进行补焊、封堵和涂层修复。

此外，对于海底管道内的沉积物疏浚是一项重要的任务。

由于海底管道长时间运行，管道内部会有大量的沉积物积聚，阻碍管道正常的运输效率。

为了解决这个问题，海底管道巡检船配备了先进的水下疏浚设备。

水下疏浚设备通常采用潜水无人机或遥控器操作的疏浚器。

这些设备可以根据管道的不同形状和材质，选择合适的疏浚方式。

常见的疏浚方式包括刮板疏浚、水泥卷疏浚和高压水射流疏浚。

通过定期的疏浚作业，可以有效地清除管道内的沉积物，提高管道运输效率和安全性。

此外，为了确保维修和疏浚工作的顺利进行，海底管道巡检船的水下作业人员也需要接受专业的培训和认证。

水下作业人员需要具备潜水技能和相关的安全知识，掌握水下维修和疏浚的操作流程和技术要点。

同时，他们还需要具备紧急情况处理能力和团队协作精神，在复杂海底环境下保持高度警惕和冷静应对各种突发情况。

综上所述，海底管道巡检船的水下维修和疏浚技术在海底管道运营中起到了至关重要的作用。

文章编号：1000-4750(2021)04-0247-10基于向量有限元的深水管道屈曲行为分析李振眠1,2，余 杨1,2，余建星1,2，赵 宇1,2，张晓铭1,2，赵明仁1,2(1. 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津大学，天津 300350；2. 天津市港口与海洋工程重点实验室，天津大学，天津 300350)摘 要：局部屈曲破坏是深水管道运行的最大安全问题之一。

采用创新性的向量式有限元方法(VFIFE)分析深水管道结构屈曲行为，推导考虑材料非线性的VFIFE 空间壳单元计算公式，编制Fortran 计算程序和MATLAB 后处理程序，开展外压下深水管道压溃压力和屈曲传播压力计算、压溃和屈曲传播过程模拟。

开展全尺寸深水管道压溃试验，进行深水管道压溃压力和压溃形貌分析，对比验证了VFIFE 、试验、传统有限元方法(FEM)得到的结果。

结果表明：VFIFE 能够直接求解管道压溃压力和屈曲传播压力，模拟管道屈曲和屈曲传播行为，计算结果符合实际情况，与压溃试验、传统有限元方法符合较好，并具有不需特殊计算处理、全程行为跟踪等优势，可以为深水管道结构屈曲行为分析提供一套新的、通用的分析策略。

关键词：管道结构；屈曲行为；向量式有限元；空间壳单元；压力舱试验中图分类号：TU312+.1；P756.2 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0357BUCKLING ANALYSIS OF DEEPWATER PIPELINES BY VECTOR FORMINTRINSIC FINITE ELEMENT METHODLI Zhen-mian 1,2, YU Yang 1,2, YU Jian-xing 1,2, ZHAO Yu 1,2, ZHANG Xiao-ming 1,2, ZHAO Ming-ren1,2(1. State Key Laboratory of Hydraulic Engineering Simulation and Safety, Tianjin University, Tianjin 300350, China;2. Tianjin Key Laboratory of Port and Ocean Engineering, Tianjin University, Tianjin 300350, China)Abstract: Local buckling damage is one of the biggest safety issues during the operation of deepwater pipelines.The innovative vector form intrinsic finite element method (VFIFE) is used to analyze the buckling behavior of deepwater pipelines. After deriving the calculation formula of VFIFE space shell elements considering the nonlinear elastoplastic material, we developed a Fortran calculation program and a MATLAB post-processing program to simulate the collapse and buckling propagation process. The collapse pressure and the buckling propagation pressure were calculated. A full-scale pressure chamber test was conducted to analyze the buckling load and buckling morphology. The VFIFE results were compared with those of the test, traditional finite element method (FEM) and DNV method. The VEIFE can directly simulate the pipeline collapse, the buckling propagation, the collapse pressure, and the buckling propagation pressure. The VFIFE results are in line with the actual situation and in good agreement with those of the other methods. The VFIFE has the advantages of not requiring special calculation processing and tracking of the entire behavior, thus providing a new and universal analytic strategy for buckling simulation of deepwater pipelines.Key words: pipeline structure; buckling behavior; vector form intrinsic finite element method; 3D shell element;pressure chamber test深水管道由于外部高静水压作用，其设计通常依据局部屈曲压溃的失稳极限状态[1]。

海底油气管道修复技术现状与展望摘要：随着海上油气田的开发，海管在海洋油气生产过程中的地位越来越显著，海管一旦发生破损失效后，会造成油气集输中断和海洋环境污染。

因此，需要及时对海管进行修复。

本次介绍了海底油气管道各种修复技术的优缺点以及应用现状，结合海管实际受损情况指出每种修复技术的适用范围，为今后类似海管修复工程提供了新思路。

同时本文提出了今后海管修复技术的发展方向。

关键词：海管；水上修复；水下修复1 前言随着中国海上石油工业的快速发展，海底油气集输管道(以下简称海上管道)的里程正以每年数百公里的速度增长。

截至2019年，中国海上管道总长度已超过6500公里。

现在部分海底管道服役30多年，每年都有海上管道因各种因素损坏，据统计，由气象灾害、渔网、施工、内外腐蚀和落锚拖锚损坏等引起的管道泄漏损坏事件平均每年发生2起[1]，一旦油气管道发生泄漏，不仅会使油气集输中断，还会造成海洋环境污染，影响恶劣。

因此，对损坏的管道进行分类，及时选择合适的修复方案，是防止管道失效，保证管道安全顺畅运行的重要措施。

中国海上油气开发战略是近年来提出的一种新的开发战略。

海上油气管道封堵技术起步较晚，不是很成熟，维修技术和设备对国外依赖较大。

目前海上管道修复技术主要包括水上修复和水下修复，水上修复又可分为干式修复和湿式修复。

海上管道修复技术的主要分类如图1所示。

近年来，出现了一种新型的海上管道修复技术，即“软管”和“智能连接器”修复。

图1 海管主要修复技术分类2 水上修复水上修复主要指的是水上干式焊接修复技术，即在水下切除或切断管道的损坏部分，然后将两根管端吊出水面，焊接修复后的短段，完成NDT检验和涂装，再放回海底，基本上完成了修复[2]。

具体步骤如图2所示。

水上干式焊接修复技术的特点是：适用于浅海；特殊施工人员包括焊接人员和无损检测人员；需要专门的施工作业铺管船；要求进行无损检测；维修过程中需要停止生产，维修时间短，速度快，对生产影响小，维修成本低。

深水海底管道维修方法研究作者：贾璐瑾来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第05期摘要：我国在浅水领域对海底管道维修方面有一定的技术和相当可观的成效，但在深水以及超深水领域，与世界上先进海洋石油工程公司还存在很大的差距，要想在深水及超深水领域有突破，就必须拥有一定的深水施工设备和熟悉深水工程作业的技术人员，进一步完善深水配套技术。

关键词：海底管道；损伤；维修方法；修复目前中海油在役的4000多公里海底管道分布在渤海、东海和南海不同水深海域，管道直径各异，使用年限不同。

一旦出现损坏和泄漏，导致油气田停产，污染海洋环境，给企业和国家带来巨大的经济损失。

采取有效的措施尽快恢复油气生产，减少经济损失是油气生产管理者的最大愿望。

海底管道的自身参数不同，环境条件各异，所采取的方法和手段也不相同。

1 海底管道的维修方法1.1 深水水下分离器ROV检测技术目前在国内，ROV在水下检测方面主要用于海底管线检测及导管架检测，一般采用目视巡检，检测海生物附着情况与海管泄漏情况等。

ROV深水检测的技术主要有：目视检测（GVI/CVI）、杆件进水检测（FMD）、电位检测（CP）以及壁厚检测（UT）。

①目视检测：ROV通过自身配备的摄像装置，将水下图像传输回水面上的操控中心。

技术人员通过传回的画面进行观察和监控；②杆件进水检测：杆件进水检测主要是通过向杆件内发射超声波，由声波的发射和接收之间的时间来计算传感器到被测液体之间的距离；③电位检测：电位检测是一种检测结构物电位的技术，水下主要用于测量牺牲阳极的电位，以判断牺牲阳极是否有效；④壁厚检测：超声波测厚主要是通过发射超声波从壁厚外表面进入后，根据超声波在不同介质分界面会发生反射的原理，由发射波与接收到反射波的时间差来计算管件壁厚。

1.2 水下干式高压焊接维修水下干式高压焊接的维修过程是先切除破损管段，然后在水下安装焊接工作舱。

工作舱内配有动力电源、照明、通讯、起重、气源、焊接施工设备、生命支持系统等。