海洋油气管道现状及新技术的研发
时间：2022-10-15 06:17:42
摘要 本文介绍了海底管道工程的发展及国内外现状，由于受装备和技术的限制，我国的海洋管道不仅起步晚，而且海洋管道的设计、施工总体水平与国际先进水平相比存在较大差距。并且介绍了海底管道工程部分新技术，包括管道抗腐蚀技术、管道修复技术，对了解和研究海底管道工程具有一定指导作用。
中图分类号TE5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）88-0039-02
1 海洋油气管道现状
近年来随着我国经济的不断发展，油气资源的勘探任务越来越重，国内各大油田在加紧部署人力、物力进行老油区的精细化管理的同时，也不断扩大油气勘探区域。尤其加大了对浅海的开发力度。随着我国海洋油气开发力度的加大的同时，海底管道建设的步伐也不断加快。
目前，中海油凭借自己得天独厚的地理优势，已经成为我国海洋油气勘探开发的主力军，沿海地区的管道建设大部分由中海油来承建。中石化在胜利油田的开发下也是占据了渤海湾的大片水域，进行浅海油气的开采，随之而来的海底管线施工日益加剧。除此之外，中石油也是不甘于陆地管线的长距离运输，早已对沿海油田进行了调研和规划。通过中石油管道局在渤海月东油田海底管道完工之际，已经向外界高调宣布进军海洋领域，这意味着我国海洋油气管道建设市场将迎来新的挑战和机遇，尤其是对于推进我国海洋油气资源勘探和开发意义重大。
众所周知，陆地石油资源已经不能满足各国的经济发展需求，并且随着全球陆上油气资源开采进入枯竭期，已经不可能投入巨大的人力和物力去开采，我们只能向海洋要资源，要油气。特别是在我国油气资源处于衰老期、枯竭期，油气资源已经远远不能满足国内经济的发展，中石化将近80%的原油需要进口，面对海上石油运输存在的危险和隐患，需要利用海底管道进行大量的原油运输，加大海洋油气管道的建设已经是迫在眉睫。
据行内有关人员统计，自从在美国墨西哥湾铺设第一条近海管道以来，在全球各个不同区域，包括英国北海、美国墨西哥湾、地中海、澳大利亚、拉丁美洲、东南亚和我国沿海，已建设了数10万公里的海底管道。由于我国石油开采起步比较晚，并受装备和技术的限制，和国外发达国家相比还从在很大差距，尤其深海的油气管道建设更需要我们积极向发达国家学习，引进高科技人才从海底管道的强度、稳定性、腐蚀等重要技术指标进行深入研究。
中海油作为我国海洋油气勘探开发的主力军，尽管在海洋管道建设领域走在国内其他油气巨头前面，可是，苦于技术的不先进，不可能在短期内展开大规模的管道建设。据统计，中海油在渤海海域海底管线累计已经超过200km，南海海域约2 000km，其作业水深可达300m。其中，南海崖城13-1气田至香港的海底输气管道长达800多公里，是我国目前最长的一条海底管道。
中石化海洋管道建设的步伐也不断在加快。尤其是围绕位于渤海之滨的胜利油田，作为中石化上游油气勘探企业，胜利油田先后建成了170多条海底管线，总长度超过360km，并且铺设海底电缆82条共201km。
作 为 中 国 最 大 的 油 气 生 产 商，中石油近年来忙于陆上管道布局，海洋管道建设累计不足100km。中石油管道局截至目前承建的最长的海底管道，长度仅35.5km渤海月东油田海底管道，被视为中石油进军海洋管道建设市场的开端。
2 新技术的研发
对于油气长距离运输而言，管道无疑是最快、最高效的输送方式，但是陆上油气管道发生的管道泄漏事故，加大了人们对管道长期安全运行的担忧。管道技术及材料科学的发展，有助于提升管道的安全性、可靠性和运输效率。在此列出了五种最有发展潜力的管道创新技术，包括管道抗腐蚀技术、管道修复技术等。
2.1 疏水合物液体管道内涂层
深水油气输送管道面临的最大技术挑战是甲烷水合物结晶问题，结晶体在管道内部和外部形成，降低输送效率甚至造成堵塞。在墨西哥湾泄漏事故中，抑制性安全穹顶被下放到管道破裂处控制油泄漏，但穹顶即刻就堵满了凝固的甲烷水合物。
美国麻省理工学院的一个研究团队研发了一种疏水合物液体涂层，与普通钢材内表面相比，可以将水合物的粘附力降低到1/4，从而减缓水合物结晶体形成的速度，降低结晶堵塞的风险。随着石油勘探开发逐渐向深水进军，该技术对提高深水油气管道的安全性和使用寿命具有重要意义。
2.2 解决无粘结柔性问题
Magma Global公司推出了“M管”即碳纤维柔性立管，解决了目前海洋工程常用的钢质和无粘结柔性存在的一些技术问题。碳纤维立管在海水中的重量仅为钢质管的1/10，屈服强度超过1 500MPa，允许应变超过2%，具有抗疲劳强度高、耐腐蚀性强、抗应力集中的优点，有利于降低立管系统的安装风险和费用，是深水、高压、高温条件水下生产的首选。
2.3 X型深水管道压力控制技术
对于深水油气开发而言，要把水下的油气输送到岸上，需要复杂的水下生产设备、FPSO设备及LNG工厂等，投资成本巨大。随着海水深度的增加，管道外部海水压力增大，需要加大管道的壁厚以满足抗外挤要求。
DNV公司的解决策略是设计采用X-流动管道技术，通过使用i-HIPPS高压保护系统和i-DBB双效阻塞泄压阀，可以迅速高效隔离外部的深水压力。DNV公司全球管道部经理Asle Venas表示，通过应用此项技术，对于2500m的水深，在满足安全生产的前提下，管道壁厚可以减少25%～30%，从而大大减轻了管道重量，对铺管船的要求也随之降低，便于管道安装和后期维护。
2.4 保护效果好的管道涂层
陶氏化学公司通过多年研发，投资数百万美元研制出了“海王星”海底管道保温涂层。为了保护管道的内部温度和抗腐蚀效果，传统的管道涂层通常需要涂抹7层，而“海王星”涂层仅需两层，分别是熔融结合环氧涂层和混合聚醚热固性材料制成的保温涂层，能够满足水深4 000m及温度-40℃～160℃环境的使用要求。
2.5 PipeAssure管道修复级胶粘剂
深水管道由于处在恶劣的使用环境中，需要定期维护或修理，以往一般采用水下焊接修复损坏管道，但这需要关闭管道一段时间，造成巨大的经济损失。马来西亚石油公司与澳大利亚联邦科学与工业研究组织合作研发了一种新型胶粘剂复合材料PIPEASSURE，用于修复锈蚀或腐蚀的水下管道。
PipeAssure材料在使用时包裹在损坏管道的外部，材料固化成纤维增强复合材料，玻璃纤维织物浸渍环氧基树脂系统，使其满足正常使用要求。该技术的最大优点是在维修过程中无需关闭生产管道，而且维修使用的复合材料重量较轻，易于操作。随着深水海上油田的大力开发，该技术的应用前景也越来越广阔。
3 结论
海底管道是海洋油气集输与储运生产系统中的重要组成部分，是连接海洋采油平台到陆地的油、气外输的主要手段。随着海洋油气资源的不断勘探和运输，海底管道的需求也在不断增加。在提高油气当量的同时，需要我们利用新技术深入研究海底管道建设，并且加快海洋石油开采步伐对国家和企业来说具有一定紧迫感和使命感。
参考文献
[1]马良.海底油气管道工程[M].北京：海洋出版社，1987.
[2]帅健.海底管线开沟埋设时的应力分析[J].石油机械，1997，25（8）.
