水下灌浆定形式海底管道立管固定装置研究.pdf

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1、第4l卷第2期2012年04月船海工程SHIP&OCEANENGINEERINGV01．4lNO．2Apt．2012DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2012．02．045水下灌浆定形式海底管道立管固定装置研究李连江，路国章(胜利油田分公司海洋采油厂，山东东营257237)摘耍：针对海底管道立管管卡发生损坏或者脱落。影响海底管道安全运行的情况，研制新型水下灌浆定型式海底管道立管固定装置。讨论水下管卡的结构形式，材料的选择及管卡灌浆的工艺流程。实验证明，该新型管卡能够代替原有管卡很好地对立管起到保护作用，能确保海底管道的安全运行。关■词：海底管道；立管；水下灌浆定型式；固

2、定装置中圈分类号：TE42文献标志码：A文章编号：1671-7953(2012)02-0178-04胜利埕岛油田迄今已建成海底输油、输气、注水管道130多条，总长超过220km，这些复杂的海底管网肩负着埕岛油田原油外输及油田注水的重要使命，因此保证海底管道的安全意义深远。海底管道立管管卡是一种位于平台腿柱上的导向、固定装置，通过管卡将海底管道立管固定在平台导管架腿柱上，起到固定和支撑作用⋯。但是，目前有些海底管道立管管卡发生损坏或者脱落，已失去了对管道的固定作用，使海底管道立管在海流作用下发生摇摆或振动，时间久了极易发生疲劳破坏，造成断裂或泄漏安全事故，危害十分严重。一方面由于目前水下焊接强度

3、难以达到支撑管线立管的需要，水下焊接点的补焊存在困难；另一方面，立管的规格、位置以及安装时现场误差使得管卡尺寸规格难以确定等，这使得老式管卡维修及治理成为无法解决的技术难题。为此，针对新型水下灌浆定型式海底管道立管固定装置进行研究。1水下管卡结构形式新型管卡必须克服以下困难：安装不需要水下焊接；重量必须轻，潜水员可以方便进行水下操作；管卡应现场定型，以适应不同情况下立管的固定。首先建立原管卡模型，并使用ANSYSIO．0软件对其进行受力分析心】，在此计算分析基础上，收稿日期：2011一03—30修回日期：201l—04—1l第一作者简介：李连江(1957一)，男，高级工程师。研究方向：石油工程

4、E·mall：lilianjiang．Blyt@sinopec．eom178针对埕岛油田海底立管损坏情况，研究三种水下固定管卡结构型式。1)结构形式I。针对管卡与海底管线立管间隙过大的情况，研制结构形式I的水下管卡，见图1。图1水下管卡结构形式I2)结构形式II。针对只剩一半的水下管卡情况，研制结构型式II的水下管卡，见图2。图2水F雷卡结构型式113)结构形式III针对立管就位斜度大与管卡距离远的情况，研制结构型式III的水下管卡，见3图。2耐海水胶囊2．1材料选择经过选择，最终选择了氯丁胶，是所有橡胶里水下灌浆定形式海底管道立管固定装置研究——李连江，路国章图3水下管卡结构型式III是最耐

5、海水的胶种¨J。1)较高的力学性能。氯丁胶是自补强性较好的橡胶，再加上它的分子是极性的，分子间作用力比天然橡胶大，拉伸时，分子不易滑脱，不易断链，所以具有较大的与天然胶相当的拉伸强度。而且在实际的长期使用过程中，氯丁胶的耐磨性往往优于天然胶，因为氯丁胶比天然胶更耐老化。2)耐老化。氯丁橡胶的耐热老化及耐臭氧老化性能优于天然胶、丁苯胶、顺丁胶、丁腈胶。其耐海水老化的性能尤为突出，实际的使用过程中远远优于上述胶种。。3)耐油性。氯丁胶属于耐油橡胶，但其耐油性能稍低于丁腈橡胶。2．2结构设计研究选择了圆柱形设计方案。选择圆柱形的好处在于：①在使用相同的材料条件下，圆柱形的体积是仅次于球形，但是球形的

6、设计对于海底的固定是非常不利的，所以选用了圆柱形；②圆柱形的设计可以使其本身在海水中的受力均匀，有利于其固定海底钢桩；③圆柱形的设计使其在膨胀的时候更为有利。胶囊的结构设计为中空，可以在胶囊的中空处充人介质，可以任意变形，进而起到固定作用，又能增加介质的使用寿命。2．3材料设计与成型工艺试验材料性能。配方设计(小试)一炼胶一性能测试一工艺试制一中试一配方最终确定一产品的最终完成。硬度(邵A式)60；抗拉强度12MPa；撕裂强度60kn／m。经过小试片试验，其结论为该配方能够满足试验的使用要求。在材料的性能满足要求之后，开始进行工艺的研制，由于产品的结构特殊性，产品的工艺存在着很大的难度，其中空

7、的结构加上气嘴的狭小，使用普通的模压工艺根本不可行。采取先定型，然后成型的无压硫化方法很好地解决了这个工艺难题，具体试验流程为半成品定形_对接—奠化一脱模一修边一包装。产品的首件生产完成后进行打压试验，试验具体操作为产品在无工装情况下，充0．3MPa压力，膨胀约200％时，无漏气和涨爆现象，说明产品的强力和结构设计是能够达到使用要求的，经过质量评审后，投入批量生产。3水下管卡灌浆材料胶囊内的填充材