一种多功能水下收发球装置的开发与应用

一种多功能水下收发球装置的开发与应用

甘惠良王东辉汤力军邸杰刘凯李翔

海洋石油工程股份有限公司天津塘沽300461

摘要：本文以东海某8"/2"子母海底管道铺设项目为例，介绍一种在海底管道铺设时安装的起始/终止拖拉封头装置，这是一种多功能的水下收发球装置能够通过ROV水下机器人操作阀门组同时满足较深水的海底管道施工的多种功能需求，例如海底管道屈曲进水通球排水、复合管膨胀弯安装前通球注射淡水、自然注水等多项作业要求。而且，其结构简单、操作性好、施工安全，节约了不少工程成本，使用起来也很安全。该装置的设计成果通过项目实际应用结果来看达到了预期的目标，具有成功的借鉴意义，并可以在其它同类项目中进行推广使用。

关键词：阀门；较深水；多功能；水下收发；节省成本

1.工程背景

根据以往项目的经验，海底管道铺设期间使用的起始/终止拖拉封头阀门组较简单，除了为海底管道起始/终止铺设提供拖拉力外，在阀门组的设计上能够实现的功能相对较少，一般只满足海底管道开阀自然注水、水下收/发球等，但是往往这些功能的实现都需要DSV饱和潜水支持船的潜水员水下配合完成，极大的增加了项目施工成本。在该项目中海底管道为一条18.3公里的CRA复合管，由于施工海域无DSV饱和潜水支持船，施工期间通球注射淡水、通球堵球反打、管道湿式屈曲应急通球排水等诸多种施工作业均由水下机器人ROV通过开关阀门组实现，然而传统的收发装置已不能满足本项目的需要了。所以，在本项目中设计开发了一种较深水的多功能水下收发球装置来完成相应的任务。新设计的水下多功能收发球装置具备如下基本要求：

1）满足海底管道起始/终止铺设的拖拉力使用要求；

2）能够同时发送（或接收）3个适合项目管径的球组；

3）水下机器人ROV能够灵活开/关阀门组，以实现不同球组的收/发功能；

4）实现水下机器人ROV快速连接高压注水管线，以实现注水通球功能，例如膨胀弯安装前整条海底管道通球注射满足施工要求的淡水、接收端通过注水反方向打球解决通球期间可能发生的堵球情况；

5）实现水下机器人ROV快速连接高压空压机管线，通过注入空气推动球组在管线中运行，对海底管道湿式屈曲后进入的海水进行排水作业；

6）满足整个施工期间的密封性要求，可承受10个标准大气压力。

2.方案选择

2.1水下收发装置基本设计

如图1、图2所示，水下接收器的直管部分选用与海管相同的管径和材质，即外径为8"、壁厚14.3mm，材质为API5LX65SWL，屈服强度为355MPa；吊耳主板与加强腹板材质为D36，屈服强度为355MPa，吊耳孔尺寸为Φ110mm；收发球装置设置5个2"双向阀门，1个单向阀门、1个"管堵、1个2"快速接头，相应的形式如图1、图2、图3所示：

2.3气密性试验

为了确保在10bar压力下，水下收发球装置满足密封性要求，除对其上所有焊接部位进行100%MT检验外，还需对所有阀门的密封性进行试压检查。试验结果表明，接收器的气密性满足压力要求。

3.应用效果

2014年6月至9月，使用新设计的较深水多功能收发球装置在项目施工过程中顺利完成了海底管道起始/终止铺设、膨胀弯安装前起始端注射淡水通球、终止端收球等任务，所有设计图纸及文件、施工成果均得到了业主及第三方检验机构的一致认可，实现了设计成功指导施工的良好目标。

结束语：

与以往项目中所使用的常规收发球装置相比，新设计开发的较深水多功能收发球装置具有如下特点：

1）在常规收发球装置的基础上，通过改变阀门组数量和位置，通过水下机器人ROV的操作，减少饱和潜水员的工作量，解决饱和潜水支持船DSV资源紧张的问题，在该项目中通过减少DSV的投入保守估计节约成本400万元人民币以上，创造了客观的经济效益。

2）单向阀、双向阀门组、管堵、快速接头等的组合使用，确保了海底管道铺设期间、注水通球施工、以及空压机组注入空气等过程中良好的密闭性；

3）操作性较强的阀门组为ROV通过开发不同的阀门组完成水下发送和接收多组清管球提供了强有力的保障；

4）应急情况下具备通球排水、反向推球/收球等功能；该多功能水下收发球装置在项目中的成功应用，为今后公司同类施工项目提供了宝贵的借鉴意义。特别是在东/南海作业水深较深，对应的水下作业使用饱和潜水支持船DSV势必带来高昂的成本。该型水下收发球装置在类似的施工项目中具有很大的使用价值，将会为降低项目成本贡献更大的力量。

参考文献：

[1]海上固定平台入级与建造规范，1992.