脐带缆保护修复方案研究

李斌，张汝彬，刘立新，范玉杨，姬兴达

（1.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）（2.北京高泰深海技术有限公司天津分公司，天津 300461）

引言

水下生产系统已在油气开发中广泛应用，脐带缆作为水下生产系统的控制枢纽，平台上端连接上部控制系统设备，下端连接水下生产设备，负责平台与水下设备之间液压、电力、药剂的输送以及控制命令和通讯信号的传输。目前随着国内水下生产项目在役时间的延长，脐带缆的使用寿命逐渐接近设计年限，加之船锚拖挂等外界因素的影响，多个项目的在役脐带缆也出现了不同程度的损伤，如内部电单元绝缘降低，影响系统通讯，内部液压管线泄漏，影响水下阀门操作等等，有的甚至会引起生产关断，影响正常生产[1-3]。本文结合南海某生产项目中的破损脐带缆进行研究，提出了脐带缆的保护、修复更换方案。

图1 脐带缆破损图片

1 脐带缆保护方案介绍

对于脐带缆护套、铠装等保护结构破损，功能单元正常的情况下，可以维持脐带缆现状，并采用适当保护方案。

（1）压水泥块保护方案

使用常规水泥压块3.1m*2.05m，重约3.5t，水泥压块保护的优点是水泥压块比重大，硬度高，可以有效防止像船锚等尖锐物的刮伤，同时可在较大程度上避免因拖挂受力导致的位移。

缺点是因比重较大，需要考虑其对于被保护对象的挤压。压块本身的吊带（留于海底部分）将成为船锚的可能拖挂点，一旦被挂住渔船将较难解脱，其最终结果是渔船发现无法移动后放弃船锚，或者脐带缆被拖拉一定距离渔船发现无法解脱后放弃船锚（渔船拉力足够）。

水泥压块保护方案适用于新脐带缆或结构无损坏的在役脐带缆使用，对于脐带缆外护套已破损，缆内部填充部分及内部管线较大有可能松散的情况下，施加水泥压块后可能会进一步将脐带缆压散，增加脐带缆破损的可能，因此不建议对此种脐带缆单独采用此方案或者在采取防护措施的前提下采用此方案。

目前常用的小尺寸水泥压块示意图如下：

图2 水泥压块示意图

（2）挖沟方案

挖沟方案能够提供持久可靠的保护，适用于项目初期或者现有脐带缆外护套完好的情况。优点是脐带缆通过挖沟被埋于海床之下能够提供较为持久可靠的保护，与渔船作业活动充分隔离。缺点是施工成本较高，对于已破损的脐带缆使用挖沟方案需要挖沟机重新拾起脐带缆进行铺设，重新铺设的过程可能会对脐带缆造成二次损伤。如果不将其抬起，挖沟机的高压水枪也可能会造成脐带缆外护套的进一步破损，进而影响其内部功能单元。

（3）压沙袋方案

使用沙袋保护的优点是沙袋重量较轻，施工方便对船舶资源要求低，同时对现有破损脐带缆影响较小。缺点是对于硬物损伤的防护性有限，因为其重量相对较轻，也可能被渔船拖挂产生较大位移，其安装使用的绳带将成为船锚的可能拖挂点。船锚在挂到后被拖走的沙袋起到了对脐带缆的保护。

图3 水泥沙袋示意图

（4）定制修复工具

对于脐带缆的破损部分，可定制修复工具，如下图所示。钢结构内部配有软橡胶保护，制作简单成本较低，且施工时间较短，且在南海工程项目中已成功应用。优点是安装简便，可抵御硬物进一步刮伤脐带缆外护套。缺点是重量较轻，如果再次被挂到可能存在较大位移，同时用于ROV安装的把手可能成为船锚的被挂对象。

图4 定制修复工具示意图

2 脐带缆更换方案介绍

对于脐带缆多路功能管线损坏、或破损点无法修复等情况下，如脐带缆电单元绝缘低导致通讯失效、脐带缆多路液压管线泄露等，可以对脐带缆部分功能或全部功能进行更换。

如脐带缆全部更换，则需将原脐带缆拆除回收或原地弃置。如只对脐带缆部分功能进行替换，则需在原脐带缆路由附近重新敷设一段新的脐带缆，并配有脐带缆终端总成（UTA），然后通过电液飞线将终端与原脐带缆连接的水下单元进行连接。部分更换方案，新脐带缆价格较低，但增加了电液飞线的费用和施工，最终方案需综合考虑产品和施工费用确定。

3 脐带缆维修续接方案介绍

对于脐带缆局部破损严重的情况，可以采取局部切除续接的方案，此种续接有3种方案可供选择。

第一种是脐带缆终端总成（UTA）加电液飞线连接形式，如下图所示。此方案安装时间、规格设计灵活；已建脐带缆端和新建端不用同时施工，减少施工气候窗带来的风险，UTA安装难度低，后期使用过程中如果现有脐带缆损坏，方便更换。

图5 UTA示意图

图6 脐带缆续接方案一

第二种是脐带缆终端总成（UTA）加眼镜蛇头（CHA）连接形式，如下图所示。此方案相比第一种减少了电液飞线，成本和施工时间更有优势。

图7 脐带缆续接方案二

第三种是采用脐带缆专用接头（Splice kit）形式，如下图所示。此方案不需外购设备；通常脐带缆供货商在脐带缆供货时会提供一个专用接头，用于脐带缆维修，或铺设时遇到台风等紧急情况需要临时切断弃置的情况，脐带缆一端接头可在岸上完成，海上下放操作简单，不需要进行水下机器人（ROV）操作，不需要像UTA那样的防沉板、保护罩等结构。

图8 脐带缆续接方案三

图9 脐带缆专用接头示意图

4 结论

本文结合南海某生产项目中的破损脐带缆情况，并针对脐带缆在长期使用和外部环境破坏等因素可能引起的各种破损情况，进行了脐带缆的保护方案、更换方案、维修续接方案研究，为后续工程项目脐带缆的保护修复方案确定提供参考。