帶壓開孔技術(shù)在海洋石油平臺改造施工中的應(yīng)用文章主要以綏中36-1油田二期調(diào)整老平臺設(shè)施改造工作為例，從實施帶壓開孔的必要性、施工步驟以及帶壓開孔技術(shù)優(yōu)勢來闡述帶壓開孔作業(yè)這一技術(shù)在海洋石油平臺上的實際應(yīng)用，也為今后逵行類似工作做一借鑒。標簽：海洋石油平臺；管線和容器；帶壓開孔；焊接工藝；不停產(chǎn)；安全環(huán)保；節(jié)約人力資源帶壓開孔技術(shù)是一種安全、環(huán)保、經(jīng)濟、高效的在役管線維修搶修技術(shù)，適用于原油、成品油、化工介質(zhì)、天然氣等多種介質(zhì)管線的正常維修改造和突發(fā)事故的搶修。本篇就以綏中36-1油田二期調(diào)整老平臺設(shè)施改造工作為例，將從實施帶壓開孔的必要性、施工步驟以及帶壓開孔技術(shù)優(yōu)勢來闡述帶壓開孔作業(yè)這一技術(shù)在海洋石油平臺上的實際應(yīng)用，也為今后進行類似工作做一借鑒。綏中36-1CEP平臺是綏中36-1油田的中心平臺，在本次設(shè)施改造工作中共有三個接入點需要實施帶壓開孔施工，分別是新流程與WHPG平臺來油管線對接、新流程與WHPH平臺來油管線對接、新流程與閉排管線對接。一、 什么是帶壓開孔帶壓開孔就是在管道和容器上制造接口的一種方法，開孔時管道和容器處于承壓或使用狀態(tài)下，通過帶壓開孔作業(yè)可增加分支管道，用于輸入或輸出物料、設(shè)置溫度探頭監(jiān)測點、為設(shè)備（封堵設(shè)備）提供連接點。帶壓開孔裝置是在不停產(chǎn)情況下開孔接點，適用于除氧氣以外的任何介質(zhì)以及不同直徑的各類管道。二、 老平臺改造的實際困難與實施帶壓開孔的必要性老平臺改造中的一個基本要求就是盡量不停產(chǎn)，CEP平臺既是一座擔負將整個油田合格原油穩(wěn)定輸往陸地處理廠的樞紐平臺，又是一座為周邊幾座井口采油平臺提供電力、通訊支持的平臺，停產(chǎn)（復(fù)產(chǎn)）牽涉關(guān)聯(lián)平臺多，工作量大，不確定性風險大，嚴重影響原油產(chǎn)量，在不能通過優(yōu)化設(shè)計和現(xiàn)場工藝隔離來完成流程對接的時候，就需要利用帶壓開孔技術(shù)來完成新、老流程的對接。三、 帶壓開孔作業(yè)主要施工步驟開孔準備1）車間實驗：開孔所用開孔機、閥門、接合器均要進行液壓試驗，試驗壓力為開孔點所在管段實際運行壓力加1.0Mpa，（即P+1.0Mpa），保壓30分鐘無泄漏為合格。2）開孔點上下固定H平臺來油管線需在開孔點上下1000mm的距離進行固定，固定結(jié)構(gòu)與平臺相連以消除震動。3） 管線打磨?用測厚儀在需開孔位置進行多點測厚，每一點所測厚度減薄量不得小于原管線壁厚的10%；?用鋼絲刷或砂輪片打磨管線外壁，清除管線上的防腐層，露出金屬光澤。4） 焊接開孔短節(jié)、包式三通?確定開孔短節(jié)、包式三通焊接位置，做好現(xiàn)場馬克標注。?將開孔短節(jié)、包式三通點焊在管壁上，找正法蘭面，螺孔跨中組對；?實行斷續(xù)焊，每1/8周停止焊接待冷卻后繼續(xù)焊接。?接管完畢冷卻24小時后，對所有焊縫進行MT探傷檢測。5） 開孔機就位安裝?開孔機的地面檢查：檢查開孔機的絲桿及傳動機構(gòu)是否靈活，開孔機上的放空閥應(yīng)關(guān)閉；選定與開孔直徑相應(yīng)的開孔接合器、刀具及刀具結(jié)合器同開孔鉆機連接，并檢查筒刀、中心鉆及U形環(huán)是否完好，順時針轉(zhuǎn)動手輪，將筒刀提到最高位置。?連接開孔閥門，使開孔閥門處在全開的位置。?對開孔閥門、短節(jié)、三通及聯(lián)箱進行水壓試驗。?將開孔機吊裝到閥門上，均勻擰緊法蘭螺栓，水平開孔時要在驅(qū)動端進行固定。?依次將閥門、接合器和開孔機安裝就位后整體再次進行密閉性試驗，充氣介質(zhì)采用氮氣，7公斤壓力置換，使用測爆儀監(jiān)控排空閥，至測爆儀顯示氧氣含量為5%以下時，確認管內(nèi)空氣全部排出。確認各環(huán)節(jié)無誤后實施下部工序。開孔作業(yè)1）利用搖把將開孔機主軸伸出，在中心鉆鉆尖接觸到管頂后，退回1/2圈，嚙合離合器，啟動液壓站，利用動力裝置進行開孔作業(yè)，直至開孔作業(yè)完成。在進行開孔作業(yè)時，需測量筒刀由初始位置到開孔完畢位置（包括清根）所要移動的距離。測量尺寸分別為：?中心鉆距開孔結(jié)合器法蘭面的距離A。?閥門法蘭上端面到管頂?shù)木嚯x（包括墊片）B。?切削距離C。?中心鉆鉆尖距筒刀刀齒的距離T。?A+B+C+T即為開孔總行程。2）開孔操作時，從中心鉆開始對管壁進行切削，直至孔開通為止，孔開通后，將絲桿轉(zhuǎn)到最低位置，反復(fù)轉(zhuǎn)動幾次進行驗證，以保證鞍形切板完全被切下。拆卸帶壓開孔機程序1） 開孔切削作業(yè)完畢后，將開孔機筒刀及切割下來的鞍形切板提入開孔機接合器內(nèi)并關(guān)閉閥門。2） 檢查閥門法蘭、大蓋等密封位置無泄漏。3） 打開開孔機接合器上的閥門，放掉開孔機接合器內(nèi)的介質(zhì)壓力，拆除開孔機，開孔作業(yè)完畢。四、帶壓開孔的技術(shù)要求開孔作業(yè)點的選取，開孔作業(yè)點應(yīng)選擇在直管段上。開孔部位應(yīng)盡量避開管線的焊道上，當無法避開時，需要對開孔刀要切削部位的焊道進行適量打磨工作。開孔刀中心鉆不應(yīng)落在焊縫上。開孔點的管道圓度誤差不得超過所開孔管道外徑1%。管道流速要求，開孔管件焊接時，根據(jù)SY/T6150.1-2011鋼制管道封堵技術(shù)規(guī)程第1部分塞式筒式封堵第6.2.2條規(guī)定：管道內(nèi)液體流速不應(yīng)大于5m/s，氣體流速不應(yīng)大于10m/s。本次3個開孔點流速在施工時需要與平臺協(xié)調(diào)降低管線內(nèi)流速，使之符合規(guī)程的要求。開孔時鐵削的處理，利用筒刀里的高強磁鐵把大部分鐵削吸出，但還是有部分鐵屑隨流體帶走，開孔結(jié)束后要及時清理濾器，及時將剩余鐵屑從濾器中清除。如果開孔點后有調(diào)節(jié)閥的，在開孔施工前與平臺商量將調(diào)節(jié)閥在開孔時段改為走旁通，防止鐵屑阻塞、刮傷調(diào)節(jié)閥。4.帶壓開孔的焊接工藝要求1）開孔短節(jié)、包式三通焊接采用氬弧焊打底、手把焊包面。2） 底層焊縫的焊接需要氬弧打底的結(jié)構(gòu)：在工作壓力>64kg/cm2或T>450°C汽、水管道，再熱管道，冷卻水及潤滑油，調(diào)速油管道，不鱗鋼管道，主汽，再熱蒸汽主管道上的疏水管道及合金管道氬弧打底需進行充氬保護。3） 充填層及表面層焊接，以手工手把焊接為宜。4） 8>4mm的工件采用多層焊。5） 坡口寬度大于四倍焊條直徑時采用多道焊。6） 每道焊道的寬度為3-4倍的焊條直徑，平均每層焊層的厚度等于所用焊條的直徑，最大值汁3d焊條。7） 各層道間的焊渣應(yīng)嚴格清理，避免缺陷產(chǎn)生，底層焊縫經(jīng)檢查合格后應(yīng)及時進行充填焊。8） 多層多道焊的焊接順序應(yīng)合理安排，盡可能減少焊接順序不合理造成的焊接應(yīng)力。9） 各層道焊接電流的選擇，依據(jù)IH=（30—50）d選擇，d為焊條直徑，單位為mm，IH為焊接電流，單位為安培，以在正常焊接速度下能形成并保持良好的橢圓開熔池為宜，嚴禁采用過大的焊接電流焊接而產(chǎn)生焊縫過燒，劣化焊縫質(zhì)量，IH不得低于20d，防止出現(xiàn)未熔合缺陷，保證焊縫成型和焊接質(zhì)量，針對此次開孔點焊接電流應(yīng)控制在IH=88-128A。10） 焊接操作中嚴格控制焊縫形狀系數(shù)，保證B/H=1.5左右，否則焊縫質(zhì)量差，成型不好。11） 多層多道焊縫的接頭應(yīng)相互錯開10—20mm，收弧時應(yīng)填滿熔池，接頭應(yīng)疊壓5—10mm。12） 焊條、焊絲的選用應(yīng)按照《WPS》的要求進行選購。13） 沿管壁縱向焊接時，應(yīng)避免焊條垂直于管道的環(huán)向應(yīng)力。14） 管線焊接前要開坡口，V型坡口角度以30°為宜，單V型坡口角度為45°。15） 焊條、焊絲的選用?焊條的直徑選擇，必須是在保證操作工藝性良好，成型美觀，保證焊接質(zhì)量的前提下盡可能選擇較大直徑的焊條，對于承壓管道的多層焊，各層分別選用?2.4、3.2mm焊條。?焊絲規(guī)格選用：TIG-J50中2.4mm16） 對于壓力管道的不停輸焊接，焊接時允許的最高壓力可按下式計算。式中：P—允許施焊的管道壓力，MPa；os—管材的最小屈服極限，MPa；t—焊接處管道實際璧厚，mm；C—因受熱引起的壁厚修正量，即熔池深度（通常取2.4mm），mm；D一管道外徑，mm；F一安全系數(shù)（天然氣、成品油管道取0.6；天然氣、煤氣管道取0.5）。經(jīng)測算，4寸/sch80管線允許施焊的管道壓力12.97Mpa；14寸/sch40管線允許施焊的管道壓力4.8Mpa；10寸/sch40管線允許施焊的管道壓力6.03MPa。本次三個開孔點操作壓力均小于允許施焊的管道壓力，符合要求。17） 包式三通的焊接、安裝要求?焊接的準備措施。管道焊工應(yīng)根據(jù)SY0401-98或SY0402-2000規(guī)定的工藝進行焊接，焊接工藝應(yīng)符合這些標準。?焊接工藝：按合格的焊接工藝施焊。a） 管道螺旋焊縫的處理：宜對管道螺旋焊縫進行適量打磨，以保證包式三通護板與管道間隙不大于2mm；b） 焊前管件組對：包式三通法蘭沿管道軸線方向的兩端到管頂?shù)木嚯x差應(yīng)不大于1mm，包式三通法蘭中軸線與其所在位置管道軸線間距不應(yīng)大于1.5mm。18） 焊工數(shù)量?對護板長度大于或等于750mm的包式三通進行縱向直焊縫的焊接時，每道焊縫應(yīng)至少兩名焊工同時施焊。?在管道外徑大于或等于325mm的管道上進行包式三通環(huán)向角焊縫的焊接時，每道焊縫應(yīng)至少兩名焊工同時施焊，且兩電弧間應(yīng)相距至少50mm。19） 焊接順序?每道縱向直焊縫一名焊工焊接時，應(yīng)按圖4（a）所示焊接順序同時焊接。?每道縱向直焊縫兩名焊工焊接時，應(yīng)按圖4（b）所示焊接順序同時焊接。?包式三通環(huán)向角焊縫不應(yīng)同時焊接。當兩名焊工同時焊接一道環(huán)向角焊縫時，應(yīng)按圖5所示焊接順序同時焊接。?縱向直焊縫的焊接：包式三通縱向直焊縫宜加墊板。?環(huán)向角焊縫的焊接。a） 包式三通護板與管道的環(huán)向角焊縫的焊接宜采用堆焊形式，見圖6b） 包式三通護板厚度小于或等于1.4倍管壁厚度時，焊角高度和寬度應(yīng)與護板厚度一致，見圖7。c） 包式三通護板厚度大于1.4倍管壁厚度時，焊角高度和寬度應(yīng)等于1.4倍管壁厚度，見圖7。20） 焊縫的檢查和試驗?經(jīng)直觀檢查，焊縫不允許存在焊接裂紋、夾渣和咬邊。?焊接并冷卻24小時候后，進行MT探傷檢測。?在進行帶壓開孔前，必須對管件進行打壓試驗。試驗壓力應(yīng)小于開孔點所在管段現(xiàn)時運行壓力加1.0MPa（即p+1.0MPa）。21） 開孔機主要性能參數(shù)?最大開孔直徑：中300??50mm?最小開孔直徑：^80mm?主軸最大行程：1000mm?最高轉(zhuǎn)速：26r/min?進給量：0.1mm/r?手動進給量：2.9mm/r?額定輸出扭矩：3000N.m?外形尺寸：1600x280x500mm五、帶壓開孔技術(shù)的優(yōu)點節(jié)約人力資源以“新流程與WHPH平臺來油管線對接”為例，通常的施工方法是將所涉及連接的管線的流程隔離，對管線進行泄壓、放空吹掃、惰化、清潔等作業(yè)，再通過用冷切割、電氣焊等方法進行相關(guān)連接作業(yè)。在實施作業(yè)前需要做大量的準備工作，有時甚至需要進行平臺停產(chǎn)，平臺上所有工作人員全都得調(diào)動起來。而帶壓開孔技術(shù)可以在不停產(chǎn)狀態(tài)下完成上述工作，利用帶壓開孔設(shè)備，僅需要幾名焊工和帶壓開孔專業(yè)人員即可完成。工序相對簡單，用時短帶壓開孔作業(yè)的現(xiàn)場施工工序基本上就是管線打磨、焊接開孔短節(jié)和包式三通、安裝開孔機進行開孔，相對傳統(tǒng)方式（隔離、泄壓、吹掃惰化、清潔、冷切割、焊接等）節(jié)約了時間。開孔過程無動火，無介質(zhì)泄漏，既安全又環(huán)保實施帶壓開孔作業(yè)人員少，時間短，而且，帶壓開孔是在完全封閉的空腔內(nèi)進行的，刀具切削過程與空氣隔絕，無著火、泄漏、爆炸的可能性，對環(huán)境也無污染，避免了作業(yè)風險，提高了安全性。實現(xiàn)不停產(chǎn)，沒有經(jīng)濟損失對于海上采油平臺來說，每年的產(chǎn)量壓力都非常大尤其是CEP平臺，作為中心平臺擔負著整個油田的原油外輸任務(wù)，CEP平臺停產(chǎn)，整個油田都要停產(chǎn)，造成的直接經(jīng)濟損失很大，而且復(fù)產(chǎn)也會存在不確定風險，帶來間接的經(jīng)濟損失。適用范圍廣帶壓開孔適用于除氧氣以外的任何介質(zhì)以及不同直徑的各類管道。總之，帶壓開孔技術(shù)應(yīng)用廣泛，既能保證不停產(chǎn)，又能實現(xiàn)安全、高效、環(huán)保。解決了管道在線維修改造存在的停輸、降壓、動用明火等傳統(tǒng)的作業(yè)方式，避免作業(yè)風險，提高安全性，使維修改造既迅速又經(jīng)濟可靠。參考文獻：

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