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摘要：介绍脐带缆应用前景以及利用国内技术资源首次成功修复崖城13-4气田脐带缆的主要设备和技术要点，为国内脐带缆深入研究和修复提供借鉴。
关键词：脐带缆 铠装钢丝 扣压机 脐带缆软管 脐带缆电缆 金属外套
1 工程背景概述
脐带缆主要应用于海洋油气勘探开发，是连接水上控制和水下生产系统的重要纽带，水上控制系统通过脐带缆为水下生产设施提供电力支持、液压动力支持、数据信号传输和化学药剂等。自20世纪60年代开始，脐带缆已成功应用于各种水深的海洋工程中。我国对脐带缆的研究和应用起步较晚，对脐带缆的设计和制造与国际先进水平还有较大差距，虽已研制了脐带缆试验产品，但还没有应用到实际工程中。目前在我国油田使用的脐带缆都是从国外进口，在崖城13-4脐带缆成功修复之前，国内脐带缆维修工作也是依赖国外专家。2013年11月，我国成功完成崖城13-4油气田脐带缆的修复，填补了国内脐带缆维修的空白，首次依靠国内技术和资源独立完成脐带缆维修工作，为今后脐带缆深入研究和维修提供了借鉴。
2013年4月20日，由于渔船在YC13-4气田主体区进行拖网作业导致水下生产设施受损，油井通讯信号中断，采油树处于停产状态。调查发现连接YC13-4平台和水下采油树之间的脐带缆损坏，损坏点靠近终端SUTU2（subsea umbilical termination unit），需要回收SUTU2和约170米的辅脐带缆至甲板上，完成对辅脐带缆受损部分的切除并重新连接、测试，再按设计路由铺放修好的脐带缆。
崖城13-4油气田水深在85-95米之间，本次作业施工船为多功能动力定位（DPII）作业船深潜号，主甲板右舷配SWL=140吨深沉补偿吊，船尾配SWL=350吨A架，甲板布置两套张紧器（最大拉力12吨，恒张力范围0.05-4.5吨），脐带缆终端SUTU2及其框架总重11.3吨，脐带缆水中密度为11.6 kg/m，空气中密度为20.3kg/m。回收SUTU2及其框架利用“深潜号”尾部A架;回收170米长辅脐带缆采用张紧器收绞、140T深沉补偿吊机配合将辅脐带缆吊放至甲板预定位置，张紧器在回收过程中始终保持同一张力（回收张力为1.4T）。
2 脐带缆软管修复
崖城13-4油气田使用的脐带缆属于热塑性软管，外表直径118.5mm，由聚乙烯外护套、两层铠装钢丝、聚乙烯内护套、PVC填充料、9根液压软管和2根四芯电缆等组成，截面图如下：
图2 崖城13-4气田脐带缆截面图
海底温度越低，脐带缆软管中的水合物越容易形成并堵塞管道，为了保证水合物在脐带缆软管中安全流通，清除水合物堵塞，需要注入大量的化学药剂（一般为甲醇）。切割脐带缆前需在平台对脐带缆进行泄压，并用乙二醇液体置换软管中原有的强毒性甲醇液体。泄压完成后，软管内仍有残留的乙二醇液体，乙二醇液体有一定的腐蚀性，在电锯切割前放置好接液盘并准备抽液泵，切割人员需穿戴防化服以免被乙二醇液体烧伤皮肤和眼睛，切割时注意一边切割一边浇水，以防电锯切割脐带缆外层铠装钢丝时产生电火花，同时储存好所收集的废液。
由于作业空间有限，当损坏点处的脐带缆切割完成后，需将脐带缆软管和电缆修复工作分开进行。对脐带缆软管的修复，需要先用管塞将各软管口封住，防止管内残留的乙二醇液体继续流出，并在管塞上按脐带缆截面图的管号做好相应标记以防对接软管时出错;将防弯保护套及镀锌金属外套管套入回接端脐带缆上，并把防弯保护套及金属外套管移到不影响修理作业的位置;将外层法兰套入回接端脐带缆上，在外层法兰外侧用管夹固定好法兰的位置，在法兰内侧约150 mm处剪掉外层铠装钢丝，将每根钢丝垂直折向法兰面上，确保所有钢丝与法兰面完全贴紧;将内层法兰套入回接端脐带缆上，压紧外层钢丝，在内层法兰内侧约150 mm处剪掉内层铠装钢丝，将每根钢丝垂直折向法兰面上，要确保所有钢丝与法兰面完全贴紧;将接头端面法兰套入回接管上，然后穿法兰螺栓并上紧（注意套入的外层法兰、内层法兰和端面法兰的螺栓孔需对齐），将长出法兰端面的铠装钢丝剪掉，并在每根软管上做好编号标记。
图4 套入外层、内层及端面法兰
根据脐带缆金属外套管的长度量取脐带缆软管管线的对接长度，将多余的软管切掉，保证所有的管线长度要统一;利用液压扣压机对每根软管进行压制，将所配套的金属接头通过扣压机模具牢固扣压在对应的脐带缆软管上;一端的脐带缆软管接头压制完成后，对另一端脐带缆软管进行前述相同的法兰连接、压制软管接头等操作，再将两端对应的软管接头进行对接。对连接好的管线进行打压，经打压、稳压等检验合格后，进行脐带缆电缆修复工作。
图5 利用扣压机对脐带缆软管扣压
3 脐带缆电缆修复
本次维修的脐带缆包括两根四芯电缆，对于电缆修复，首先量取电缆两端接头部分合适长度，使得维修完成后的接头部分可顺利放入脐带缆金属套管为宜;剥离电缆两端外护层、内衬层、绝缘线芯至剥除点，并将剥除点端面削成锥形;修整导体断面，将两端导体固定在焊接架上，采用银焊条及乙炔气或氢气将导体紧密对焊，并清理和检查导体表面，保证光滑无毛刺。
图6 四芯电缆截面图
电缆两端导体连接完成后，需要修复绝缘线芯、内衬层、铜带屏蔽和外护层。对于绝缘线芯修复，将事先用原电缆绝缘材料制作的PE 带均匀绕包在导体上两层，使用热风枪加热，使绕包层紧密附着于导体上，不脱落，对绝缘表面的残料进行细致清理和检查，保证绝缘表面光滑，该方式可完全恢复绝缘层，性能与本体一致，在恢复后的绝缘表面绕包相应颜色的胶带，提供额外保护;待电缆的四芯都完成绝缘恢复后，需要对内衬层进行修复，对电缆四芯的芯线间空隙使用防水密封胶带填充，再用胶带绕包电缆四芯进行绑扎，在绑扎好的线芯上绕包一层防水密封胶带，绕包需圆整紧密;使用电缆原有的铜带恢复电缆屏蔽层，两端的铜带需互相连接，使整根电缆的屏蔽层连续;最后是外护层修复，在屏蔽层外重叠绕包一层防水密封胶带，绕包层需紧密并包覆外护套，恢复外护层的阻水作用，然后再绕包一层胶带，电缆外护层修复工作完成。最后对电缆进行导体电阻（该测试需在电单元芯线短接状态下进行）、绝缘电阻测试（该测试需在电单元芯线断开状态下进行）和直流耐压测试（该测试需在电单元芯线断开状态下进行），测试通过后电缆修复工作完成。
电缆回接工作完成后，再对修复后的软管和电缆安装金属套管，检查金属套管支架杆锁紧螺丝和铠装钢丝夹持法兰锁紧螺丝的紧固度;在连接法兰端及金属套管内锁槽、内锥面等部位涂上EP2油脂后安装护套两端防弯套。
最后在平台端对脐带缆9根软管进行了打压测试，按照试压程序对9根软管分别打压至规定值，9根软管内均保压成功，至此，脐带缆修复工作圆满完成。
4 总结及展望
我国是海洋大国，海底油气非常丰富，随着我国南海深水油气田开发，对脐带缆产业化需求越来越迫切，对脐带缆市场需求也越来越广阔，崖城13-4气田脐带缆修复工程的成功完成，为我国继续深化研究脐带缆及维修等技术、加快产业化步伐打下了坚实的基础。
参考文献
[1] 孙晶晶，刘培林，段梦兰，等.深水脐带缆安装技术发展现状与趋势[J].石油矿场机械，2011，40（12）
[2] 郭宏，屈衍.国内外脐带缆技术研究现状及在我国的应用展望[J].中国海上油气，2012，24（1）.
[3] 冒家友，冯丽梅，原庆东.流花4-1电缆和脐带缆安装技术及应用.船海工程，2014，43（2）.
[4] 张印桐，蔡长松，魏行超，李龙祥.深水脐带缆抽拉上平台技术. 中 国水运， 2014，14（2）.
关键词：脐带缆 铠装钢丝 扣压机 脐带缆软管 脐带缆电缆 金属外套
1 工程背景概述
脐带缆主要应用于海洋油气勘探开发，是连接水上控制和水下生产系统的重要纽带，水上控制系统通过脐带缆为水下生产设施提供电力支持、液压动力支持、数据信号传输和化学药剂等。自20世纪60年代开始，脐带缆已成功应用于各种水深的海洋工程中。我国对脐带缆的研究和应用起步较晚，对脐带缆的设计和制造与国际先进水平还有较大差距，虽已研制了脐带缆试验产品，但还没有应用到实际工程中。目前在我国油田使用的脐带缆都是从国外进口，在崖城13-4脐带缆成功修复之前，国内脐带缆维修工作也是依赖国外专家。2013年11月，我国成功完成崖城13-4油气田脐带缆的修复，填补了国内脐带缆维修的空白，首次依靠国内技术和资源独立完成脐带缆维修工作，为今后脐带缆深入研究和维修提供了借鉴。
2013年4月20日，由于渔船在YC13-4气田主体区进行拖网作业导致水下生产设施受损，油井通讯信号中断，采油树处于停产状态。调查发现连接YC13-4平台和水下采油树之间的脐带缆损坏，损坏点靠近终端SUTU2（subsea umbilical termination unit），需要回收SUTU2和约170米的辅脐带缆至甲板上，完成对辅脐带缆受损部分的切除并重新连接、测试，再按设计路由铺放修好的脐带缆。
崖城13-4油气田水深在85-95米之间，本次作业施工船为多功能动力定位（DPII）作业船深潜号，主甲板右舷配SWL=140吨深沉补偿吊，船尾配SWL=350吨A架，甲板布置两套张紧器（最大拉力12吨，恒张力范围0.05-4.5吨），脐带缆终端SUTU2及其框架总重11.3吨，脐带缆水中密度为11.6 kg/m，空气中密度为20.3kg/m。回收SUTU2及其框架利用“深潜号”尾部A架;回收170米长辅脐带缆采用张紧器收绞、140T深沉补偿吊机配合将辅脐带缆吊放至甲板预定位置，张紧器在回收过程中始终保持同一张力（回收张力为1.4T）。
2 脐带缆软管修复
崖城13-4油气田使用的脐带缆属于热塑性软管，外表直径118.5mm，由聚乙烯外护套、两层铠装钢丝、聚乙烯内护套、PVC填充料、9根液压软管和2根四芯电缆等组成，截面图如下：
图2 崖城13-4气田脐带缆截面图
海底温度越低，脐带缆软管中的水合物越容易形成并堵塞管道，为了保证水合物在脐带缆软管中安全流通，清除水合物堵塞，需要注入大量的化学药剂（一般为甲醇）。切割脐带缆前需在平台对脐带缆进行泄压，并用乙二醇液体置换软管中原有的强毒性甲醇液体。泄压完成后，软管内仍有残留的乙二醇液体，乙二醇液体有一定的腐蚀性，在电锯切割前放置好接液盘并准备抽液泵，切割人员需穿戴防化服以免被乙二醇液体烧伤皮肤和眼睛，切割时注意一边切割一边浇水，以防电锯切割脐带缆外层铠装钢丝时产生电火花，同时储存好所收集的废液。
由于作业空间有限，当损坏点处的脐带缆切割完成后，需将脐带缆软管和电缆修复工作分开进行。对脐带缆软管的修复，需要先用管塞将各软管口封住，防止管内残留的乙二醇液体继续流出，并在管塞上按脐带缆截面图的管号做好相应标记以防对接软管时出错;将防弯保护套及镀锌金属外套管套入回接端脐带缆上，并把防弯保护套及金属外套管移到不影响修理作业的位置;将外层法兰套入回接端脐带缆上，在外层法兰外侧用管夹固定好法兰的位置，在法兰内侧约150 mm处剪掉外层铠装钢丝，将每根钢丝垂直折向法兰面上，确保所有钢丝与法兰面完全贴紧;将内层法兰套入回接端脐带缆上，压紧外层钢丝，在内层法兰内侧约150 mm处剪掉内层铠装钢丝，将每根钢丝垂直折向法兰面上，要确保所有钢丝与法兰面完全贴紧;将接头端面法兰套入回接管上，然后穿法兰螺栓并上紧（注意套入的外层法兰、内层法兰和端面法兰的螺栓孔需对齐），将长出法兰端面的铠装钢丝剪掉，并在每根软管上做好编号标记。
图4 套入外层、内层及端面法兰
根据脐带缆金属外套管的长度量取脐带缆软管管线的对接长度，将多余的软管切掉，保证所有的管线长度要统一;利用液压扣压机对每根软管进行压制，将所配套的金属接头通过扣压机模具牢固扣压在对应的脐带缆软管上;一端的脐带缆软管接头压制完成后，对另一端脐带缆软管进行前述相同的法兰连接、压制软管接头等操作，再将两端对应的软管接头进行对接。对连接好的管线进行打压，经打压、稳压等检验合格后，进行脐带缆电缆修复工作。
图5 利用扣压机对脐带缆软管扣压
3 脐带缆电缆修复
本次维修的脐带缆包括两根四芯电缆，对于电缆修复，首先量取电缆两端接头部分合适长度，使得维修完成后的接头部分可顺利放入脐带缆金属套管为宜;剥离电缆两端外护层、内衬层、绝缘线芯至剥除点，并将剥除点端面削成锥形;修整导体断面，将两端导体固定在焊接架上，采用银焊条及乙炔气或氢气将导体紧密对焊，并清理和检查导体表面，保证光滑无毛刺。
图6 四芯电缆截面图
电缆两端导体连接完成后，需要修复绝缘线芯、内衬层、铜带屏蔽和外护层。对于绝缘线芯修复，将事先用原电缆绝缘材料制作的PE 带均匀绕包在导体上两层，使用热风枪加热，使绕包层紧密附着于导体上，不脱落，对绝缘表面的残料进行细致清理和检查，保证绝缘表面光滑，该方式可完全恢复绝缘层，性能与本体一致，在恢复后的绝缘表面绕包相应颜色的胶带，提供额外保护;待电缆的四芯都完成绝缘恢复后，需要对内衬层进行修复，对电缆四芯的芯线间空隙使用防水密封胶带填充，再用胶带绕包电缆四芯进行绑扎，在绑扎好的线芯上绕包一层防水密封胶带，绕包需圆整紧密;使用电缆原有的铜带恢复电缆屏蔽层，两端的铜带需互相连接，使整根电缆的屏蔽层连续;最后是外护层修复，在屏蔽层外重叠绕包一层防水密封胶带，绕包层需紧密并包覆外护套，恢复外护层的阻水作用，然后再绕包一层胶带，电缆外护层修复工作完成。最后对电缆进行导体电阻（该测试需在电单元芯线短接状态下进行）、绝缘电阻测试（该测试需在电单元芯线断开状态下进行）和直流耐压测试（该测试需在电单元芯线断开状态下进行），测试通过后电缆修复工作完成。
电缆回接工作完成后，再对修复后的软管和电缆安装金属套管，检查金属套管支架杆锁紧螺丝和铠装钢丝夹持法兰锁紧螺丝的紧固度;在连接法兰端及金属套管内锁槽、内锥面等部位涂上EP2油脂后安装护套两端防弯套。
最后在平台端对脐带缆9根软管进行了打压测试，按照试压程序对9根软管分别打压至规定值，9根软管内均保压成功，至此，脐带缆修复工作圆满完成。
4 总结及展望
我国是海洋大国，海底油气非常丰富，随着我国南海深水油气田开发，对脐带缆产业化需求越来越迫切，对脐带缆市场需求也越来越广阔，崖城13-4气田脐带缆修复工程的成功完成，为我国继续深化研究脐带缆及维修等技术、加快产业化步伐打下了坚实的基础。
参考文献
[1] 孙晶晶，刘培林，段梦兰，等.深水脐带缆安装技术发展现状与趋势[J].石油矿场机械，2011，40（12）
[2] 郭宏，屈衍.国内外脐带缆技术研究现状及在我国的应用展望[J].中国海上油气，2012，24（1）.
[3] 冒家友，冯丽梅，原庆东.流花4-1电缆和脐带缆安装技术及应用.船海工程，2014，43（2）.
[4] 张印桐，蔡长松，魏行超，李龙祥.深水脐带缆抽拉上平台技术. 中 国水运， 2014，14（2）.