海缆的敷设及破损检修工艺.doc

海缆的敷设及破损检修工艺46卷增刊2005年l1月中国造船SHIPBUDGOFCH,iAVo1.46SpecialNov.2oo5文章编号:1000-4882(2005)S一032805海缆的敷设及破损检修工艺张胜强(海洋石油工程股份有限公司,天津300456)摘要海底动力电缆作为海洋平台问动力传输的主要手段,本文针对其敷设,破损检修等一套浅海作业的工艺特点,结合工程的实例,做了进一步的阐明,并对其维护管理提出了相关建议关键词:海底动力电缆;敷设;破损检修;维护管理随着海洋石油勘探开发形势的发展,海底动力电缆作为电力传输的重要手段,由于其性能的可传性,功能的稳定性以及较长的使用寿命等特点,把海上油气田开发生产所需要的电力准确有效地传输于海上平台之间,平台与浮式生产储油平台之间,大大提高了海上油气田生产效率.本文针对水深50m以内的海底动力电缆的敷设及破损检修工艺,结合工程实施的实际情况,对其实施细节作进一步阐明.1海底动力电缆(海缆)的敷设敷设工艺包括:施工准备,现场敷设,锚固装置及端头安装,检测试压等工序.1.1海缆的主要技术参数表1海底动力电缆主要技术参数技术参数动力电缆截面(ram2芯数交流电压等级(kV)导体材质绝缘介质其它25,35,50,70,95,120,150,240,3O0,400,5oo单芯或三芯3.6,6,6,lO,8.7/15,12,20,18/30,36,63铜或铝充油纸绝缘,聚氯乙烯,乙丙橡胶聚乙烯,交链聚乙烯,聚丁烯最小弯曲半径,最大牵引力,比重,外径,电容,电感,充电电流,功率1.2敷设准备包括陆地准备及海上实施准备.陆地准备包括专业敷缆船及辅助船,施工机具,材料,人力及检验合格的海缆,技术文件.海上实施准备包括敷设路由左右200m海域范围内的地质勘察,清理海床障碍物,确认并安装两个目标平台的海缆护管以及海上平台相关设施调研.收稿日期:2005.08.0646卷增刊张胜强:海缆的敷设及破损检修工艺专业敷缆船应附有导航定位系统,挖掘冲埋系统,水深,流速,风速,埋深监测系统以及生活动力系统等,并能具备目标海域内作业能力.人力配置主要包括管理,技术,定位,操作人员及海缆厂家代表,人员的配置能够胜任岗位的需要,尤其项目管理,技术人员,能够及时解决处理施工中的难题,突发事件,保障作业自始至终顺利运行.吊装上敷缆船的海缆一般要经过出厂,陆地,海上运输,倒盘,倒盘过缆至铺缆船等工序,除具备第三方检验及出厂合格证外,每一道转移完成后都需缆厂代表,业主代表,施工单位等几方书面签字确认,始终确保海缆处于完好状态.技术文件包括海缆的技术参数,详实具体的施工方案,水文资料,主作业船资料,地质调查报告,敷设路由图,目标平台的座标位置及所穿护管的详图等.海上地质调查及清碍作业为设计路由图提取理论依据,并使有关海床环境处于可作业状态,一般由专业地质调查船及辅助船完成海床调查及障碍清理工作.海上准备最重要的工作,即确认并安装有配套的电缆护管,对于后期增加敷设的海缆,重新海上安装护管是比较困难的事情,尤其是接近平台配电箱处的桩导管往往已安装诸如水管,油管,电缆管等多条在用护管,对于安装新护管,传统的立管卡子固定新装护管方案往往无法实施,而多采用的水下干式焊接固定新装护管,其安装作业需要起重船配合,以提供必要的水下作业,动力及生活支持.电缆护管具体安装工艺不再赘述.1-3海缆敷设主要过程包括铺缆船抛锚就位,穿始端电缆J型管,平铺及冲埋敷设及穿终端电缆J型管等过程.铺缆船始端平台就位时,特别注意船的就位方向,应使船艏艉中心线同电缆护管最底端喇叭口中心线一致,这样保证导向绳及海l顶利通过喇叭口进入护管,否则,严重时会使海缆受到机械损伤,且很难进入护管,影响施工进度.所以,在船只就位前,应安排潜水员进行水下探摸,确定J型管的开口方向,以避免施工图与现场不一致时因船体就位不当影响穿缆.海缆穿J型电缆护管前,除探摸其端面的开口方向外,还应检查端头处是否淤埋,周围是否有障碍物,喇叭口内部及其管内有无残留阻碍物等,否则,由潜水员进行必要的清理,清理完成后,从电缆护管下端穿入钢丝导向绳.自护管上端穿出后连接船体卷扬设备,准备敷设海缆.海缆端头防水检查后,套牢牵引网套,网套一般由海缆厂家提供.由海缆始端连接护管中水下钢丝导向绳末端,连接无误后,在潜水员监视之下,启动船上卷扬机,将海缆徐徐导入护管,速度控制在2m/rain一3m/rain,海缆自护管出后,利用平台上预设导向牵引设备,将海缆引至平台接电箱.海缆末端穿J型管原理同上海缆敷设安装时注意事项:海缆敷设环境温度不应低于0C,否则应用适应方法将海缆本体加热至0C以上,方可按正常程序作业,作业程序应符合相应的安装规程;海缆敷设安装及进行时弯曲半径一般术15D,其中,D为海缆外径;海缆设置方法一般采用直埋法,直埋深度取决于海底地质情况,海缆属性等.应保证其使用过程中不受机械伤害,也不能受海浪冲击而移动;施工敷设及运行时,所受拉力不应超过规定值;敷设施工时,其退扭高度不应小于电缆盘绕过托盘中最外圈的直径或内圈的周长;电缆入水角与水深,船速有关.船体敷设速度一般控制在4m/rain6m/rain.入水角一般在50.60.间,入水角太小,电缆张力太大,入水角太大,电缆易松动,打结或打圈.1.4海缆锚固及端头安装工艺海缆锚固系将海缆锚固于平台甲板上特定的锚固装置内,锚固装置焊平台上.海缆端头处理系将海缆端部系牢并固定于平台甲板上的接电箱内,以上工艺都有细致,严格的操中国造船学术论文作要领,并由有关专业人员完成,鉴于专业性强,步骤冗琐,不再赘述.1.5海缆敷设完工测试海缆整体敷设,锚固及端头处理完工后,各连接点按规范要求检查无误后,应及时组织完工测试,测试内容包括以下技术指标:?导体直流电阻值?直流耐压测试?绝缘电阻测试?铅护套直流电阻均匀性测试?以上测试结果应满足最新APISpec17E标准.2海底动力电缆的破损检修海缆破损的起因主要是外力机械损伤,海缆运行失修及质量问题等.破损检修工艺包括破损点检修位置确定,检修准备,破损点探摸,海缆打捞,固定,检修及试验等诸过程.2.1海缆破损点位置的检测确定由专业测试人员通过对二平台间海缆进行绝缘测试,可初步确定故障点的相对位置.在水深50m的海域,海底动力电缆的长度一般为2km一3km内,对于破损点数量小于2处的情况,一般采用软接头法进行检修.当破损点数量大于2处时,由业主代表决定海缆处理的方法.2.2检修准备对于海缆破损点少于2处的情况,为尽快恢复供电,除准备抗风能力较强的起重船(渤海区域内不低于6级),以保证检修作业的连续性,除此之外,还要准备维修工作间,卷扬机,撑杆,索具,卡具以及潜水设备.维修人员主要包括项目管理人员,专业维修人员,潜水员及辅助工种.维修工作间可采用集装箱大小的活动式工作问,外悬出起重船侧舷1.5m左右,外悬部分高度为lm,长约6m10m的敞开式检修平台,检修平台与工作间为整体式钢结构,工作间除提供动力,照明外,还兼有防浪功能,以保证检修人员连续作业.卷扬机于船前后部各设一台,可前后牵引拖拽海缆,使之处于工作间的检修平台适当位置上,便于下步检修.撑杆为276mm300mm,长为12m16m钢管,其上焊有上吊点2个,下吊点4-6个,其中上吊点通过绳索与起重船钩相连,下吊点连接索具,索具的布置使海缆吊起后呈抛物线状态,保证每点线性弧径>15m.2.3破损点探摸工作船按破损点大概位置就位后,潜水员下水使用吹泥机沿海缆的垂直方向吹泥探摸,发现电缆后,沿其走向左右继续吹泥,以发现破损点的位置.潜水员继续向电缆破损点两侧探摸各100m,如埋深在10era以内,勿需吹泥,否则仍继续该段吹泥至缆体可见状态,避免由于海缆埋设过深,在提升时再度受损.2.4海缆打捞,固定潜水员下水将海缆同吊具按吊点相对位置锁紧,在工作船专人指挥下将其徐徐吊至位于船舷的工作间操作平台上,通过固定在甲板上的卷扬机前后移缆,边用高压水冲洗,边目测及声检确认海缆故障点的位置,破损点在海缆加压时会显现蓝色脉冲火花.位置确认后,将其故障段锁定在操作平台上,拆除吊具准备检修.2.5海缆检修将破损点一侧切除,测其绝缘及含水量,直至两项指标合格后,停止切割,并依上述步骤完成破损点另一侧切割,检测.46卷增刊张胜强:海缆的敷设及破损检修工艺故障段海缆切割后,如切口相距在10m以下,启动绞车将其二端拉扰并固牢.注意:拉拽力不得大于海缆最大允许拉力.按软接头连接工艺要求(略)完成海缆对接.如上述切割点距大于10m,需增连同型号海缆,同时需要2个软接头.海缆对接完成后,测其绝缘电阻,合格后其软接头用钢性杆绑扎固定,以防其在吊放时受弯折破坏.刚性杆一般采用I250或200mm以上,长度不小于4m.经绝缘电阻测试后,将海缆徐徐送入海底原路由,解除收回吊具.经浸泡12h后测其绝缘,合格后,加压至额定电压值,运行2h,每小时记录5次,如无异常现象,则进行24h满负荷运行,观察参数变化情况,如无异常情况,则表明检修成功.3海底动力电缆的维护管理海缆由于所处的海洋环境条件,维护保养工作极为困难,一旦发现其损坏,往往很难维修,导致平台停产,使客户蒙受严重损失,个别情况还会因停产时间过久,造成死井现象.除进行必要的检修外,通常只有动员专门的作业船重新敷设新缆.因此,加强在其使用过程中的维护工作,尤为重要.海底动力电缆的维护管理工作,主要有以下几个方面:(1)必须动用专门的潜水检测人员和设备,定期对海缆进行沿程检查.平时在海面值班巡视的工作船,一定要特别注意过往船舶及渔业捕捞作业等有无危及海缆安全的行为,以防止由此引起的机械损伤事故.SZ36.1油田及BZ34油田近年来在这方面有关的经验和教训表明了防患工作的重要性.(2)要注意收集和监视海底电缆在操作使用过程中各种参数的变化情况,及时了解其工作状态是否正常.(3)海缆白海底引向平台甲板时,电缆护管起保护作用.因此必须加强对护管部位的防护措施,以防止冰荷载,恶浪及船舶的意外撞击.(4)海底动力电缆通常埋于海底,为生产平台提供必要的动力支持,其电压一般在480V-35000V,在使用过程中,要经常注意检查其绝缘性,按规定,电缆绝缘电阻不得小于500MQ?km.参考文献1APISpecl7E,SpecificationforsubseaproductioncontrolumbilicalsS.19982中国海洋石油生产研究中心编.海上生产设施【M】.1999.3湖北红旗电缆厂.海缆使用说明限】.332中国造船学术论文LayingandExaminationTechrologyofSubseaCahleZHANGShengqiang(OffshoreOilEnneefingCO.,LTD,Tianjing300452,China)AbstractSubseacableismainlyusedforpowerandsignaltransmissionamongoffshorefacilities.Accordingtoitsengineeringcharacteristicfromlayingtoexaminationandrepairafterbreakageandco