海底管道铺设技术及发展

摘要：目前，路上油气资源相当匮乏，面对这种情况，世界各国都把目光转向了海洋是有种海洋油气资源的开发。海地管道铺设技术需要在海上建设各类采油平台、钻井以及油气资源的输送设施，这期间为了解决深海油气资源的技术难题，相关企业做了不少的研究和总结。本文通过对海地管道铺设技术特点及铺设方法进行了简单介绍，并且明确了其发展方向。

关键词：海地管道；铺设技术；发展

中图分类号： P756.2 文献标识码： A

1 前言

当今世界，各国都把目光瞄向了海洋油气资源在海洋石油中的开发，而此类开发需要在海上建设各类采油平台、钻井以及油气资源的输送设施，而各国目前采用的都是以海底管线作为海洋油气资源的主要输送方式，因此，海底管道成为了海上油气田开发的重要组成部分，并且是油和气的主要外输手段。随着海洋经济的不断发展，海地管道的数量也在日益增加。因此，对于海底管道铺设的施工技术和该技术的发展研究，成了目前我国海洋工程建设工程的主要课题。

2 海底管道工程简介

海底油气输送管道是指水位最高时，位于海面以下的那部分直径为20cm至lm的管道，是海上油气田开发中油气传输的主要方式，也称为海洋油气生产系统中的“生命线”。我国的海底油气管道是近20年发展起来的。据统计，我国于2005年建成的海底输油管道，总长度超过3000km，这项工程形成了具有中国近海特色的专有技术能力，而且使得工程技术人员基本掌握了百米水深以内的海底油气管道施工设计与技术。海底管线按其使用目的可分为内部转运平台、管线和外部输管的水、连接管线或化学品运输管线等类型。海底管道的铺设状态包括三种形式：挖沟不埋管道、平铺在海床上的管道、挖沟浅埋管道。海底管道的运行状态除包括上述的铺设状态外，还包括因波浪或地形、海流的冲刷和淘蚀作用导致的悬空状态。我国目前研究的海地管道工程的内容主要有：管道施工技术、海底管道安全状态评估以及管道疲劳寿命分析评估。

3 海底管道铺设方法

3.1 铺管船法

3.1.1 拖管法

拖管法一般都会应用在近海浅水区海底管道的铺设。拖管法中的管道一般在陆上组装场地或在浅水避风水域中的铺管船上组装成规定的长度，然后用起吊装置将管道吊到发送轨道上，再绑上拖管头进而浮筒，用拖船把管道拖下水，按预定的航线将管道就位、下沉，最后再将各段管道对接，完成管道铺设全过程。目前，拖管法已经有四种方式：浮拖、水面下拖行、离底拖和底拖，具体方法如下图1所示。

（ 图1— 拖管法示意图）

浮拖。浮拖主要应用于海面风浪较小的海域，指的是利用浮筒来调节管道浮力使其漂浮在水面上，然后用大马力主拖轮牵引管道首端沿既定路线航行，尾拖轮牵引管道尾端控制其横向漂移以保证管道安全。它受海水流速、管道尺寸、拖轮大小等因素限制，每次浮拖的管道长度在几百米到几千米范围内不等。

水面下拖行。水面下拖行与浮拖法有些相似，只是将管道位置调整到

水面下一定深度进行拖行。而且它的水面下拖行的管道会受到波浪和风等环境荷载的直接作用较小，管道更安全。

（3）离底拖。离底拖指利用拖链和浮筒将管道悬浮在海床以上的一定高度，

再由水面拖轮牵引前进，这样避开了海底障碍和地形起伏，又减小了海面风浪的影响，所以这种方法的适用范围比较广。

（4）底拖。在底拖中，管道直接放置在海底，由水面拖轮牵引至安放场地。这种施工方相对比较简单，但是它也会受海床土壤类型和海底地形起伏的影响，需要的拖轮马力比较大，管道长度和拖航距离也较短，一般只在海底平坦的海域应用。

3.1.2S型铺管法

目前海底管道铺设技术中应用最多的方法就是S型铺管法，这种方法一般要安排艘起抛锚拖轮或者多艘起抛锚拖轮来支持铺管，工程在展开之前，需将一个锚定位在海床上，然后将锚缆引过托管架并系到第一根管子的端口，通过托管架的支撑，它会自然的弯曲成“S”型曲线。如图2所示。根据受力点的不同，可分为三个区域，即上弯段、中间段、下弯段。上弯段一般是从铺管船上的张紧器开始向下延伸到管道脱离托管架支撑为止；下弯段是从拐点到管线在海床泥面的着地点这段区域；中间段一般较短，即上弯段和下弯段之间的部分。目前，S型铺管技术可使用多条作业线进行管线预制，需要一个托管架，具有多个焊接站，随着水深的增加，托管架长度会增加、张力也会增大，但它的稳定性会减弱、风险也会增加。

（ 图2 — S型铺管法示意图）

3.1.3J型铺管法

为了适应铺管水深的不断增加，20世纪80年代以来J型铺管法发展了起来，它是进行深水和超深水的种海底管道铺设的最适合方法。现阶段，J型铺管法主要有2种类型：即钻井船J型铺管法和带倾斜滑道的J型铺管法。在铺设过程中，通过借助调节托管架的管道和倾角承受的张力来改善悬空管道的受力状态，达到安全施工的目的，如图3所示。

( 图3 — J型铺管法示意图)

3.1.4 卷管式铺管法

卷管式铺管法铺设效率高、费用低，是一种在陆地预制场地将管道接长，卷在专用滚筒上，然后送到海上进行铺设的方法。它的工程风险小，可以连续性铺设。由于受铺管船尺寸和滚筒直径的限制，卷管式铺管法适用柔性好的小直径管道，适合于深水区域的管道铺设。卷管法中用的滚筒的放置方法一般有有水平放置和竖直放置两种，为减小管道卷绕后的塑性变形滚筒直径一般比较大。如图4所示。

（图4 — 卷管式铺管法示意图）

3.2 拖拉法铺管技术

陆上拖管法分为接管拖管法和弃管拖管法两种。接管拖管法指铺管船在管轴线上就位，然后将陆地绞车拖拉索具的一端送上铺管船，使其与管道拖拉头相接，再利用铺管船上的工程线接管，陆地用绞车拖管接一根拖一节，然后逐渐将管道拖向登陆点；弃管法指的是在铺管船就位后先做一段正常的铺管，等其达到设计管段的长度之后再弃管。陆地绞车往岸边拖管，铺管船绞车随即放缆、当管道的末端即将到达原铺管船初始位置时应停止拖拉，铺管船开始向回移船，并收起管道末端继续接管、再弃管、再接管，用此方法完成管道的登陆铺设。

3.3 浮游法

浮游法铺管是指管道在浅水避风水域的铺管船上或者在路上完成管线连接。采用浮筒使管线漂浮在水面上，由工程船将管线拖拉到管线设计路由处，解除浮筒使管线下沉到海底的铺管方法。这种铺设方法会受海面波浪的影响，为了能够控制漂浮的管道，还需要一条牵制拖船，采用水面或者近水面浮游铺设管道的方法容易受到水面情况的影响，从而对海上交通产生影响。

4 海底管道铺设技术的发展

稳定性是海底管道设计的关键问题之一，据统计，随着近几十年全球能源需求的不断增加和技术的进步，海洋油气也在不断向深水开发，就1996-2006年间所采用的主要深水铺管工程方法来看，在总共的64个项目之中，有32个项目采用了S型铺管法，占占总数的5000，J型铺管法在项目中的采用占58% ，这些数据充分表明，到目前为止S型铺管法仍然是海地管道铺设技术中最主要的深水铺管方式，而随着近几年海底铺管设备和铺设技术的不断进步，S型铺管法的铺设水深也在不断地增加之中。综上所述，我国海地管道铺设技术在不久的将来，一定会更上一层楼，为海洋石油开采工程的蓬勃发展奠定良好基础。

5 结语

近年来，我国对海洋石油开采的投资在大幅增加，而我国海洋石油开采和勘探工业也在迅速发展当中，这为我国海底管道工程创造了良好的发展前景和机遇。海底管道输送原油目前已经成为海上原油外输最重要的方式，这对于提高我国海底管道的铺设技术有着重大意义。作为一项综合性的海底管线安装技术，我国的海底管道技术与发达国家还是存在一定差距的，这就需要工程研究人员在日后的工作中不断努力，进一步加强解决海底管道铺设的技术中存在的困难问题。

参考文献：

[1] 程艳超; 苏伟征; 梁栋 .海底管道铺管施工安装方法研究[J].化工管

理,2013

[2] 刘梁华,张世富.海底管道发展现状浅述[J].探讨与研究,2011