海底油氣管道是怎樣建成的？有哪些鋪設（shè）海（hǎi）底管道的方法？

海底（dǐ）油氣管道是什麽樣的？

海管是（shì）鋪設在海底，連續輸送油、氣、水的管（guǎn）道。打個比方：海上的油氣設施都是一個個有價值的（de）“點”，隻有通過油氣管道這樣的“線”將“點”連接，才能構成完整的係統，發揮生產係統的整體價值。海底管（guǎn）道主要有平管、膨脹彎（wān）管、立管等種類。海底平管（guǎn）平鋪於（yú）海底，是海底油氣輸送的主力（lì）軍。膨脹彎管用於（yú）連接海底（dǐ）平管與立管。受海水溫差的影響（xiǎng），鋼管存在著熱脹冷縮的現象，膨脹彎管可（kě）以補償海管長度的變化。立管是海底處於垂直狀態的管道，連接海底平管與海上的生產設施（shī）。深水區立管通常以自由狀態立於水中，例如頂部預張力（lì）立管（guǎn）（TTR）、鋼懸鏈立管（SCR）、柔性立管、塔式立管等。另外（wài），跨接管也必（bì）不可少，它是連接（jiē）采油樹與生產管匯的。根據油田（tián）產出物（油、氣（qì）、水）和產（chǎn）量（liàng）的不同，選擇相應管徑和結構的海管，理論上產量越大，管徑越（yuè）粗。

為（wéi）了防止深水（shuǐ）低溫高壓形成的水合物堵塞海管，需要使用保溫管道；而海上（shàng）稠油需（xū）在平台加熱後輸送，所（suǒ）以需要采用熱油輸送工藝和保溫管道結構。電伴熱海管就給海管加上了“暖（nuǎn）寶寶”。為了增加管道的穩定性，混凝土配重海管應運而（ér）生。

海管的材質不同決定了海管的生產成本、抗侵蝕能力、重力要求以及在焊接時的（de）性能。目前一（yī）般（bān）采用碳鋼API 5L X56及以上。

有哪些鋪設海底管道的方法？

完（wán）成（chéng）一條海底管道（dào），設計（jì）考慮因素繁多，而安裝施工（gōng）更是要克服千難萬險。首先是作業環境處於（yú）海洋，不（bú）僅作業空間嚴重受限，海況的複雜多變也會給正常施工帶來（lái）極大的挑戰。另外，海底環境複雜，並非一馬平川，它由各種（zhǒng）地形地貌（mào）組（zǔ）成，例如高聳的海山、起伏的海丘、綿長的海嶺、深（shēn）邃的海溝等等。我們並（bìng）不能像在陸地上鋪設管道那（nà）樣改（gǎi）造海底的地貌（mào），所以無論在設計還是施工過程中，鋪設海底管道考慮的因素就非常複雜了。海（hǎi）底低溫、高壓、高鹽度、暗流湧動（dòng），水合物阻塞、管道腐蝕、衝擊損耗等難題會持續（xù）存在。這些問題的同時存在（zài）使（shǐ）得鋪設海底油（yóu）氣管道不僅是工（gōng）程難（nán）題，同時又是科學難題。

那麽，海底管道是如何鋪成的呢？對於施工作業而言，水深是（shì）最大的影響因素，根據水深不同，鋪管作業迥異。

（1）離岸近、水淺的地方，可以用絞車直接將海管拉上陸地。

（2）淺海區、離岸遠的地方可以通過鋪管船一邊下放、一邊焊（hàn）接的方式鋪管。主要采用（yòng）S-Lay（S型鋪設法）：海底管道（dào）通過船尾的（de）托管架入（rù）水，形成S形（xíng）曲線鋪入海底。在鋪管作業過程中，船上需（xū）要有3樣神器——張緊器、托管架和焊接作業線。張緊器用（yòng）來固（gù）定海管，像是（shì）一個大夾子夾（jiá）住海管。托（tuō）管（guǎn）架則（zé）用來控（kòng）製海管的鋪（pù）設方向（xiàng）。此外，受海上作業空（kōng）間限（xiàn）製，鋪設海管需要一支專業的船隊相互配合完成施工，成本也要比（bǐ）同等（děng）情況下的陸地高出1～2倍。

（3）在深水區進行鋪管作業，水深增加，導致施工難度呈指（zhǐ）數級增長。海管長度增加，導致重量增加，需要鋪管（guǎn）船承受更大（dà）的張力，此時采用J-Lay方式施（shī）工。J-Lay（J型鋪設法）：海管以接近垂直的形（xíng）態離開鋪管船，沿垂彎（wān）段向（xiàng）下，直至鋪（pù）入海（hǎi）底，管線整體呈“J”型，適用於幾百米至幾千（qiān）米的深海區域（yù）。

（4）隨著新技術的不斷發展，海上鋪管作業形式也再不斷進步（bù）。對於管徑小、強度稍弱的海管，可以在陸地上製造好直接卷（juàn）於滾筒上，使用（yòng）鋪（pù）管船運至海上鋪設（shè），這種作業方式稱為Reel-Lay（卷（juàn）管式鋪管作業）。目前（qián），卷管式鋪管船可以分為（wéi）水平式和（hé）垂直式兩種。水平式卷（juàn）管鋪管船，其轉動（dòng）軸（zhóu）垂直於鋪（pù）管（guǎn）船甲板，采用S型（xíng）鋪設（常（cháng）用於淺水），常用於鋪設臍帶纜；而（ér）垂直式卷管鋪管船，其轉（zhuǎn）動軸與鋪管（guǎn）船甲板保持水平，采用J型鋪設，常用於深水。當然（rán）最終選擇哪種作業（yè）方式，不僅要考慮水深，還要結合作（zuò）業周期、作業成本等綜合因素。

海管在海底（dǐ）的鋪設步驟

以最常（cháng）見的（de）S型（xíng）鋪（pù）管作業方式為例（lì），詳細介（jiè）紹海底管道是如何建成的。

（1）準備階段。準備階段包（bāo）括鋪管船就（jiù）位、安裝托管架、倒海管、海管起始連接以及安裝海管的起始封頭。淺水（shuǐ）區一般將起始接頭固定在（zài）導管架上，然後開始鋪管，這種方法比較經（jīng）濟。

（2）海管焊接作業。海管需要被一根一根焊接在一起，然後下放到海底。焊接工序至（zhì）關（guān）重要：通（tōng）過滾輪輸（shū）送至加（jiā）工車間，然後進行坡口加工、管端消磁、管段預熱、焊口組對、各種焊接（封底焊、填充焊、內部焊、蓋帽焊）、無損探傷、噴砂（shā）、塗覆密封、發（fā）泡等十幾項（xiàng）工序。

（3）海管入水。鋪管船（chuán）向前移（yí）船，海管入水。海管管端（duān）到達著（zhe）泥點後，邊焊接邊鋪設，進入正常鋪管作業階段。當（dāng）鋪（pù）管過程中遭遇惡劣天氣，或是（shì）突發（fā）其（qí）他意外情況影響到鋪設海管正常作業時，需要臨時棄管。棄管時要（yào）焊接臨時棄管頭，通過（guò）A/R絞車（chē）鋼絲連（lián）接。

（4）結束平鋪管段（duàn）作業（yè）。在海底管線鋪設到立管安裝位置附近時，結束鋪設作業，與棄管（guǎn）作業步驟相同。

（5）立管、膨（péng）脹彎的連接。海管平鋪段作業（yè）結束，此時需要水下測量（liàng）平鋪段海管與立管之間的距（jù）離，定製膨（péng）脹彎管。膨（péng）脹彎管采用法蘭連（lián）接的方式。淺水區域可以人工潛水進行後續（xù）連接工作，水深大於50米（mǐ）時，采用飽和潛水（shuǐ）作業。

（6）海管清管試壓、排（pái）水。完成所有管線連接後（hòu），需要進（jìn）行（háng）清管試壓的工作。清管作業是（shì）為了清（qīng）洗管內壁、測量管線是否有屈曲變形。常用的儀器是清管器。試驗壓力一般需要超過（guò）設計壓力，以測試水下連接點是否泄漏，之後對海管進行排水或幹燥作業。

（7）海管保護和固定。海管沉放到海底後，波浪、海流以及附近船舶拋錨都會危及到海管的安（ān）全，影響最為嚴（yán）重的是（shì）漁（yú）業活（huó）動，漁船拋錨、漁網破壞法蘭連接點等等，所以需要采取一定（dìng）的保護措施：①針對平管段（duàn），可以采用挖溝機挖（wā）溝掩埋。方法是挖溝機下放至海底，騎放在（zài）海（hǎi）管上，抬起海管，開始挖溝，像是耕田用的犁，深度（dù）為1～2米，然後掩（yǎn）埋回填。②采（cǎi）用水泥墊塊、固定壓塊等保護措施。水泥墊塊、固定壓塊等製造、鋪（pù）設成本高，因此隻在（zài）立管、膨脹彎管等連接處使用。

（8）管道修複。即使保護再周全，也難以完全杜絕（jué）海管發生（shēng）堵塞、泄露（lù），失效的情況。一旦發生海管堵塞，可以先使用清管（guǎn）球進行清管作業。對於海管發生腐蝕（shí）、泄漏或清管球不能疏通（tōng）的管段，采取（qǔ）切斷破損海管，重新更換連接。水深較淺區域，可以打撈上來重新焊接（jiē）。海水較深區（qū）域（yù），采用ROV水下作業，切斷海管，使用法蘭、卡箍等機械方式連接。至（zhì）此，一條完（wán）整的海管（guǎn）鋪設（shè）作業（yè）順利結束。

我（wǒ）國海底管道產業起（qǐ）步較晚，但經過20餘年的發展，我國海（hǎi）底管道鋪設能力取得（dé）了長足的進步。據統計，我國海洋石油（yóu）已經建成了81個油氣田，鋪設的海洋管道長度超過6000公裏。

鋪管船

鋪管船是海底管道施工（gōng）的重要工具，在海洋設施建造方麵起著舉足輕（qīng）重的作用。鋪管（guǎn）船的形（xíng）式較為多樣，既有純粹的鋪管船，也有起重能力超強的起（qǐ）重鋪（pù）管船；從船體上看，有駁船式、普通船型式和半潛式。

目前CNOOC已經具備7艘專業鋪（pù）管船，分別是HYSY201、HYSY 202、藍疆、濱海109、HYSY286、HYSY289和HYSY291。HYSY201是我國首條深水鋪管起重船，具有（yǒu）三條作業線，一條主線兩條輔線。其餘（yú）鋪（pù）管船（chuán）均為單作業線，並且作業線（xiàn）均在右舷。我國現有的鋪管船均采用S型鋪管法。

目前國內淺水區（qū）域開發日趨飽和，未來趨勢（shì）是向南（nán）海深水發展。相比而言，美國墨西哥灣、北非和巴（bā）西水域水深較深，相關企業很早就開展了深水技術的（de）研究，這些國家深水（shuǐ）鋪管技術已經較為成熟。而中國海洋油氣事業（yè）一直集中於淺水，作業階段S-Lay鋪管技術應用較（jiào）多。隨著近幾年張緊器扭矩能力的提升，S-Lay鋪管水深作業能力在不斷進步（bù），但Reel-Lay和J-Lay施（shī）工技術才是開（kāi）發深（shēn）水重點研究的方向。（文：孟偉 來（lái）源：《石油知識（shí）》）

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