CGF法兰在平台立管维修中的应用

Application of CGF Flange in M aintainance of Platform Superposed ShotgunYANG Zhuangchun，HAO Weixiu，CHEN Bo，SU Jianxin.(Team of HZ32-3 Platform Superposed Shotgun Replacement，China National Offshore Oil Corporation，Shenzhen 518067，China)Abstract：W ith the development of ocean oil industry，ocean pipes have increased with each passing day，the errors rateof that also increased accordingly.Because of the difference between different ocean pipes in types and diameter，and thedifference of water depth and working environment，the maintaining way of that is not same.The paper systematicaly intro-duced the maintainance of 10 in superposed shotgun of HZ32- 3 platform oil in Huizhou oil field，which，without floatingcrane，took special cutting ferrule mechanical type connecting CGF flange and air diving to do replacement of leaking super-posed shotgun only by using pneumatic hoist，it is the more efficient way for superposed shotgun maintainace，and can getbest results in cost decreasing and effect increasing.Through analysis to replaced superposed shotgun，it was proposed thatdoing protest and fixed time check for superposed shotgun in splash area，protection pipes of pump，and open-release-sub-merge boxes.It can low the risk of oil field stop production and environment protection causing by ocean oil pipes leakageduring middle and tail producing time。

Key words：superposed shotgun，CGF flange，air diving，cost decreasing and efect increasing随着世界海上石油工业 的不断发展 ，我国已在渤海、南海、东海等海域铺设了数十条海洋输油管线，总长度已超过 4 000 km。海洋管道被喻为海上油气田的生命线，海管的安全可靠运行是海上油气田正常生产的根本保证。我国海上石油开采作业已经有 3O年的历史，很多海上油气田都已经进入到生命周期的中后期，由于水下腐蚀、疲劳、船舶起抛锚、拖网捕鱼或其他因素造成海管泄漏的事件已经逐步显现出来 。本文就惠州油 田 HZ32-3平台原油外输 10 in(1in254 ram)立管泄漏维修工程 ，详细阐述了采用安全高效、因地制宜的维修工艺对泄漏立管成功实施永久修复的案例，对今后立管和海管的维修具有-定示范作用。

l 工程概况惠州油田位于中国南海珠江口盆地大陆架，水深为 107～112 ITI。当地处于低纬度，温度高，湿度大，干湿季节明显，季风盛行，属热带海洋季风气候。

热带气旋主要出现在每年的 7～1O月，海区时常有7级以上大风，最大达 12级，可出现巨浪狂涛，常年有效波高>2.0 m，极端有效波高可达 14.5 m。

HZ32-3油田于 1995年 6月建成投产，设计寿命为 10 a，是个油气生产平 台。

1.1 立管泄漏2008年 1O月，在 HZ32-3平台飞溅区发现立管泄漏点。该立管采用的是 1O in×16 in管中管结构，最大工作压力为 7.584 5 MPa，实际工作压力为2.413 25 MPa，外输温度为 171℃。负责将邻近的《新技术新工艺》数字技术与机械工程 厂新技术新工艺 2013年 第 1期HZ32-2和 HZ32-3平 台所生产 的原油外输 到HZ26-1平台。

1.2 维修情况根据泄漏情况，立即关停 HZ32-2和 HZ32-32油田的生产，启动应急修复程序，防止环境污染和持续泄漏-始维修时，采用打卡子和预制卡子灌注水泥进行封堵，都没有成功；后来采用焊接 2个半片管子，于 2008年 11月实现临时封堵。此次泄漏造成 2个平台停产 1个月。

2010年 10月发现 ，该立管在原来泄漏点位置上方又出现泄漏，此次修复采用直接焊接外管封堵，因受海上天气因素影响，持续经过 15 d完成修复。

2 维修方案论证基于 2次泄漏和考虑到该立管的实际情况，为保证油田的长期安全生产，公司决定采用更有效的方式，永久修复立管。

2.1 制订维修方案经过周密详实的考证 ，项 目组根据 以往海管维修案例，结合立管目前的实际状况，制订出 3个可行的维修方案供选择 ，3种方案 的内容及优劣 比较见表 1。

表 l 维修方案比较2.2 方案论证与选择就维修方案的选择，项目工作组召开技术论证会，考量水下部分腐蚀较轻及其他因素，决定采用方案 3对立管实施修复。

2.3 CGF法兰介绍2.3.1 CGF法兰结构原理如图 1所示 ，CGF法兰的- 端为标准法兰 ，另- 端为管端固定和机械密封构件，是-种可提供长度调节的管道机械连接器～其-端的内环旋合套入管道外环 ，内部采用金属密封，并有 l5.24 CIn的可调长度，以便安装时方便与另-端的法兰对接，不需要焊机等任何热工作业。

在修复过程中，由螺栓施加给密封垫片在外径区域上产生的压力与管道中的介质末端静水压力相平衡。实际使用中，当螺栓紧固接近预紧力时，密封环压缩，并与管壁紧紧抱住 。密封环 的这种 自动增势协同作用使得密封环密封更严密，从而有效地避免了泄漏 ，达到了自密封的 目的。

图 1 CGF法兰剖 画图2.3.2 CGF法兰维修使用特点1)对海区、水深作业的使用适应性广∩以重复利用，设计寿命达 20 a。

3)在水下使用时，可以很方便地安装，不需要《新技术新工艺》数字技术与机械工程数字技术 机械工程借助特种设备和资源。

5)设计压力可达到 ANSI 900 等级，能够满足管道的机械强度和可靠性要求。

7)可以水平安装，也可以垂直使用。只要管线表面在法兰说明书规定的范围之内，就可以使用；只要空间允许，对安装位置没有限制。

3 维修设计成果和施工安排维修方案经批准后，公司安排实施。此次工程维修的工艺流程如图 2所示 。

工程立项 。I维修方案编制 I J 维修设计兰竺 兰竺l- f 潜切割损坏立管 F l移除损坏立管 F ； l 安装 CGF安装新立管图 2 工 艺 流 程 图4 施 工作业4.1 在平台安装 3台气动绞车和潜水 出入水设备根据设计图样上的作业位置和平台有效空间，拟定在相应的区域布放设备，并进行合理安装。在甲板上安装绞车时，需用工字钢和筋板加固，保证强度满足绞车就位底座使用的要求。潜水员出入水系统也要和甲板进行有效固定焊接。为了保证安装可靠，特邀请 CGF法兰厂家代表在现厨行全过程和全方位 的技术指导 。

4.2 更换立管水下测量定位潜水员应利用现有的立管卡箍以及安装的长度定位抱箍对立管实施精准测量 ，并在相应 位置做 出标示，准确定位出内外套管切割点、外套管切割点、下部 吊装卡箍 的安装点。

4.3 安装支承卡箍利用 2 绞车，将支承卡箍施放至水下。潜水员将其安装在位于水下 24.4 In处的立管卡箍上方(2个卡箍相连接)。

4.4 安装下部吊装卡箍利用 2 绞车，将立管吊装用下部卡箍施放到水下大约 6 In的位置，并将其安装在潜水员定位安装位置。

4.5 安装导向滑轮水面作业人员和潜水员配合，安装 1 、2 滑轮～ 2 绞车钢丝绳安装连接到立管上部吊装卡箍。潜水员将 1 绞车钢丝绳分别穿过 1 、2 滑轮，并安装到立管下部吊装卡箍。

4.6 切割立管潜水员在定位的内外套管切割点处切割立管(内外 2层)。

4.7 移除立管将 2 绞车钢丝绳连接上部立管吊装卡箍，张紧1 、2 绞车钢丝绳。打开水上和水下立管卡箍，调整立管，稳固索具，使立管水面对接法兰与固定部分立管脱离。

在立管水面对接法兰上安装 吊装法兰。1 、2绞车配合动作将立管上提，使立管悬挂法兰脱离水面立管卡箍 。

使 1 、2 绞车密切配合，将立管施放到下端口向下 29 In的位置，水面作业人员将 3 绞车钢丝绳从 Row A侧外靠 A1桩腿 A区域穿人导管架并递送给水下潜水员。

潜水员连接安装 3 绞车到吊装法兰索具，逐渐提升立管并将立管质量转移到 1 、3 绞车，拆除 2绞车钢丝绳。使 1 、3 绞车配合将立管从 A区域穿出，垂直状态放入水中。潜水员将平台吊机、吊索具分别连接立管上下吊装卡箍。

平台吊机及 1 、3 绞车配合将立管质量完全转移到平台吊机索具上，此时立管应呈水平状态。

4.8 切割套管潜水员在定位外层套管切割标记处实施切割，切割时保持切口平整。

4.9 安装套管封盖在立管开口处的内外层间隙内填注防腐剂，将封盖完全封套住外层套管头，并分别紧固封上呈120。扇形分布的3个 M16螺钉，最后用油泥灰及防水油布卷密封间隙位置。

4.1O 安装 CGF法兰利用 2 绞车将 CGF法兰吊放入水至立管开口位置，潜水员引导指挥水面作业人员，将 CGF法兰装套在立管上。

411 安装替换立管安装过程中，各过程需平台吊车、3部气动绞车密切配合，使新制立管到达预定安装位置。1 、2绞车配合，将立管放入水面卡箍和水下 6 m卡箍，注意不能将立管下端法兰碰到 CGF法兰。潜水员《新技术新工艺》数字技术与机械工程 厂新技术新工艺 2013年 第 1期根据 CGF法兰安装程序进行水下安装，最后分别上紧水下 6 m卡箍和水面卡箍。

4.12 水压测试使用注水泵对管线注水，直至水从排放口排出，切换试压泵，对管线加压至 10.342 MPa保压，目测法兰、阀门及仪表连接处有无渗漏，使用试压记录仪记录压力和温度变化。

稳压进行 24 h后，观察所得记录数据，利用所得参数(压差、水温差、气温差)计算可知，管道满足生产要求 。

4.13 蜘蛛甲板恢复立管整体试压合格后，将拆除的蜘蛛甲板按原样恢复，并拆除脚手架、气动绞车以及潜水设施，恢复平台生产。

5 结语选择优秀的工程设计，周密编制维修方案，精心准备和安排，是保证项 目成功的关键，尤其是在生产平台上进行维修作业时应给予足够的重视。厂家现场提供支持和服务是保证安装达到要求和满足使用功能的必要措施之- 。

利用平台有效作业空间安装的气动绞车，采用特殊的卡套式机械连接器--cGF法兰，应用空气潜水实施立管泄漏段的更换维修，是当前立管维修施工效率较高的作业模式，也是最为经济可行的维修工艺，可最大程度地达到降本增效的效果。CGF法兰连接器在密封设计 、安装特性和设计性能等方面具有很大的优势，值得在中国各海域工程项 目中推广使用，在海管和立管维修中有很大的发展空间。

该工艺可以用在管中管和有外涂层保护的单层管，只要保持管子外表面光滑和没有大的损伤，都可以用 CGF法兰进行修复连接。根据 CGF法兰的特点，在敷设海管后的分阶段试压时，也可采用 CGF法兰(-端安装试压盲法兰)与海管连接进行对接测试设备，该方法操作方便，切实可行。