深海海底管线、电缆检测与维修装备的开发与应用

深海海底管线、电缆检测与维修装备的开发与应用

随着油气混合技术的成熟，管道输送的油气具有安全可靠、成本低、效率高的优点，可以取得良好的经济效益。胜利海区目前已铺设输油、注水海底管线约160km,海底电缆约80km。海底管线投入运行后长期承受地质变化、介质腐蚀、海流冲击、振动疲劳与应力变化等因素的作用,易产生腐蚀与裂纹等缺陷,如不及时修复势必导致管道局部或区段失效,发生油气泄漏,造成巨大的经济损失和严重的海洋环境污染。为此,胜利石油管理局在广泛调研论证的基础上,提出了“浅海海底管线、电缆检测与维修装置”这一课题,该项目的研制成功将填补我国这一领域的空白。1试验和安装海外设备(1)海底电缆等环境参数浅海海底管线电缆检测与维修装置是一种能潜入海底自动探测跟踪并能准确定位、坐底进行管线检测和维修的新型的特种海上装备,具有较完备的自航能力。其主要功能为:1)海底管线、电缆预铺设线路的勘测;2)海底管线、电缆已铺设线路的复测检查;3)海底管线、电缆的检测和维修。适用于胜利浅海海域泥沙质地基及与之相类似的海域,其工作水深2.7～20m,并在符合设计环境条件下可无冰期作业。各状态下环境参数标准:风载荷:水面航行状态:26m/s;水下潜行状态:12m/s;潜浮状态:6～7m/s;波流:波浪高:1m,周期:5.6s,流速:2.5kn;海冰:无冰期作业;潮汐:天文潮:2.01m。(2)修装置的布置维修装置由推进系统、GPS定位系统、生命支持系统、TSS探测系统、轮机系统、电气系统和维修工作舱等构成。维修装置的主船体部分,从艏到艉分别布置了艏垂直槽道推进器舱、艏主推进器舱、艏压载水舱、艏纵倾调整水舱、维修工作舱、重量代换水舱、机舱、中压载水舱、浮力调节及压重水舱、横倾调节水舱、艉压载水舱、艉纵倾调节水舱、艉主推进器舱和艉垂直槽道推进器舱,装置外形见图1。上层为控制室和通风、排烟通道,由高强度铝合金制成,具体布置见图2。2维修工作表(1)修装置的液压系统维修工作舱是浅海海底管线、电缆检测与维修装置的重要组成部分,位于装置中部,通过3个液压油缸与船体甲板相连。其作用就是对损坏的海底管线和海底电缆进行维修。(2)垂直喷冲系统的作用维修装置到达预定的工作位置后,利用4只螺旋定位锚将船体与海床定位。然后开动喷冲装置将维修工作舱内的泥沙和海水搅拌成泥浆,再用抽吸系统将其抽出舱外。喷冲系统分为垂直喷冲系统和水平喷冲系统。垂直喷冲系统的作用是冲开维修工作舱壁下面的泥沙,水平喷冲系统的作用则是利用带一定角度的喷嘴进行喷冲,使维修工作舱内形成涡流,将海水和泥沙搅拌成泥浆。维修工作舱的顶部有3个顶升油缸,随着喷冲的进行,不断下放维修工作舱,直至工作位置。然后往维修工作舱中输入压缩空气,使其形成一个带压无水空间。维修人员由控制室经减压舱下到维修工作舱,用管线密封装置在维修工作舱矩形开口处进行密封后,对破损的管线、电缆进行维修。维修工作完成后,维修人员再经减压舱返回控制室,最后由顶升油缸将维修工作舱收回到装置内部。(3)工作舱0.0.25mpa维修工作舱是一个圆柱形舱室,直径4m,高2.8m,壁厚20mm,无顶、无底,通过减压舱与控制室相连(见图3)。维修工作舱是密闭压力舱室。根据工作水深的不同,其内部压力在0～0.25Mpa之间,其顶部设有高为200mm的导向结构,并通过此结构与油缸相连。在维修工作舱结构的下部沿船肿方向设有1×1m的矩形开口,用以将海底管线包容进舱,再通过管线密封装置将此开口密封,然后通过抽吸泵将舱内的液体抽干,并同时注入压缩空气,形成无水带压的工作空间。在维修工作舱围井的底部设有密封固定装置。(4)海底电缆检测维修在维修装置到达预定位置后,先将船体坐底定位,再将维修工作舱下放到预定深度,形成一个无水的工作空间,对损坏的海底管线、电缆进行检测维修。维修工作完成后将维修工作舱撤离海底,完成维修作业(见图4)。3工作场所的工作流程(1)喷冲系统及操作维修装置到达预定工作位置并坐底定位后,开始沉舱作业。其顺序如下∶1)开动喷冲泵,进行垂直喷冲作业;2)启动液压泵站;3)将定位油缸收回,使维修工作舱处于自由状态;4)向升降油缸无杆腔供油,维修工作舱下落300mm,同时向工作舱环形密封气囊充气,密封环形空间;5)开启水平喷冲系统,进行喷冲作业;6)开启抽吸泵,将喷冲系统搅拌出的泥浆抽出舱外;7)向液压油缸无杆腔供油,根据喷冲效果慢慢下放维修工作舱,直至将其下放至预定位置;8)关闭液压系统;9)关闭喷冲泵,同时向维修工作舱内注入压缩空气;10)用抽吸泵将维修工作舱内部的水抽至预定的液面。(2)抽干、关闭抽吸泵1)用抽吸泵将维修工作舱内部的水抽干,关闭抽吸泵;2)调节维修工作舱内部的空气压力,使之与外界压力平衡,开始进行管线或电缆的维修作业。(3)密封板的清洗维修作业完成后,维修工作舱撤离海床,升舱顺序如下∶1)将管线密封系统拆离(将密封板拆离开管线);2)人员按流程撤离维修工作舱;3)将环形密封装置气囊内部的压缩空气放出;4)开启液压系统,向升舱油缸有杆腔供油,提升维修