海底油氣管道是怎樣建成的？有哪些鋪設海底管道的方法？

海底油氣管道是什麽（me）樣的？

海管是鋪設在海底（dǐ），連（lián）續輸送油（yóu）、氣、水的管道。打個比方：海上的油氣設施都是一個個有價（jià）值的“點”，隻有（yǒu）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（hǎi）底（dǐ）管道主要有平管、膨脹彎管（guǎn）、立管等種類。海底平管平鋪於海底，是海（hǎi）底油氣輸送的主（zhǔ）力軍。膨脹彎管用於連接海（hǎi）底平（píng）管與立管。受海水溫差的影響，鋼管存（cún）在著熱脹冷縮的現象，膨（péng）脹彎管可以補償海管長度的變化。立（lì）管是海底（dǐ）處於垂直狀態的管道，連接海底平（píng）管與海上的生產設施。深水區立管通常以自由狀態立於水（shuǐ）中，例如頂部預（yù）張（zhāng）力立管（TTR）、鋼懸鏈立管（SCR）、柔性立管、塔式立管等。另（lìng）外（wài），跨接管也必不可少，它是連接采油樹（shù）與生產管匯的（de）。根據油田產出物（油、氣、水）和產量的不同，選擇相應管徑和結構的海管，理論上（shàng）產量越大，管徑越粗。

為了防止深水低溫高壓形成的（de）水合物堵塞海管，需要使用保溫管道；而海上稠油需（xū）在（zài）平（píng）台加（jiā）熱（rè）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（hǎi）管就給海管加上（shàng）了（le）“暖寶寶”。為了增加管道的（de）穩定性，混凝土配重海管應運而生。

海管的材質不同決定了海管的生產成本（běn）、抗（kàng）侵蝕能力、重（chóng）力要求以及在焊接時的性（xìng）能。目前一般采用碳鋼API 5L X56及以上。

有（yǒu）哪些鋪設（shè）海底管道的方法？

完成一條海底管道，設計考慮因素繁多，而安裝施工更是要克服千（qiān）難萬險。首先是作業環境處於海洋，不僅作（zuò）業空間嚴重受限，海況的複雜多變也會給正常（cháng）施工帶來極大的挑戰。另外，海底環境複雜，並非一馬平川，它由各種地形地貌組成，例如高（gāo）聳的海山、起伏的海丘、綿（mián）長的海（hǎi）嶺、深邃的海溝等等。我們並不能像在陸地上鋪設管道那樣改造（zào）海底的地貌，所以無論在設計還是施工過程中，鋪設海底管道（dào）考慮的因素就非常複雜了。海底低溫、高壓、高鹽度（dù）、暗流（liú）湧動，水合物（wù）阻塞、管道腐蝕、衝擊損耗等難題會持續存在（zài）。這些問（wèn）題的同時存（cún）在使得鋪設海底油氣管道不僅是工程難題，同時（shí）又是科學難題。

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

（1）離岸近、水淺的地方，可以用絞車直接將海管拉（lā）上陸地。

（2）淺海區、離岸遠的地方可以通過鋪管船一邊（biān）下放、一邊焊接的方（fāng）式鋪（pù）管。主要采用S-Lay（S型鋪設法）：海底管道（dào）通過船尾的托管架入水，形成S形曲線鋪入海底。在鋪管作業過程中，船上需要有3樣神器——張緊器、托管架和焊接作業線。張緊器用來固定海管，像是一個大夾子夾（jiá）住海（hǎi）管（guǎn）。托管架則用來控製海管的鋪設方向。此（cǐ）外，受（shòu）海上作業空間限製，鋪設海管需要一支專業（yè）的船（chuán）隊相互配合完成施工（gōng），成本（běn）也要比同等情況下（xià）的陸地高出1～2倍（bèi）。

（3）在深水區進行鋪管（guǎn）作業，水深增（zēng）加（jiā），導致施工難度呈指（zhǐ）數級增長。海管長度增加，導（dǎo）致重量增加，需要鋪管船承受更（gèng）大的張力，此時采用（yòng）J-Lay方式施工。J-Lay（J型鋪設法）：海管以接近垂直的（de）形態離開鋪管船，沿垂彎段向下，直至鋪（pù）入海底（dǐ），管線整體呈“J”型，適用於幾百米至幾千米的深海（hǎi）區域。

（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。對（duì）於管（guǎn）徑小、強（qiáng）度稍弱的海管（guǎn），可以在（zài）陸地上製造好直接卷於滾筒上，使用鋪管船運至海上鋪設，這種作（zuò）業方式稱為Reel-Lay（卷管式鋪管作業）。目前，卷管式鋪管船可以（yǐ）分為水平式和垂直式兩種。水平式卷管鋪管（guǎn）船，其轉動軸垂直於鋪管船甲板，采用S型鋪設（常用於淺水），常用於鋪設臍帶纜（lǎn）；而垂直（zhí）式卷管鋪管船，其轉動軸與（yǔ）鋪管船甲板保持水平，采（cǎi）用J型鋪（pù）設，常用於深水。當然最終選擇哪種（zhǒng）作業方式（shì），不僅要考慮水深，還要結合作業周期、作業成本等綜合因素。

海管在（zài）海底的鋪設步驟

以最常見的S型鋪管作業方式為例，詳細介紹海底管道（dào）是如何建成的。

（1）準備階段（duàn）。準備階段包括鋪管船（chuán）就位、安（ān）裝托管架（jià）、倒海管、海管（guǎn）起始連接以（yǐ）及安裝（zhuāng）海管（guǎn）的起始封頭。淺水區一般將起始接（jiē）頭固定在導管架上，然後開始鋪管，這（zhè）種（zhǒng）方法比較經（jīng）濟。

（2）海管焊接作業。海管需要（yào）被一根一根焊接在一起，然（rán）後（hòu）下（xià）放到海底。焊接工序至關重要：通過（guò）滾輪輸（shū）送至加工車（chē）間，然後進行坡口加工、管端消磁（cí）、管段（duàn）預熱、焊口組對（duì）、各種焊接（封底焊、填充焊、內部焊、蓋（gài）帽焊）、無（wú）損探傷（shāng）、噴砂、塗覆密封、發泡（pào）等十幾項工序。

（3）海管入水。鋪管船向前移（yí）船，海管入水。海管管端（duān）到達著泥點後，邊焊接邊鋪設，進入正（zhèng）常鋪管作業階段。當鋪管過程中遭遇惡劣天（tiān）氣（qì），或是突（tū）發其他意外情況影響到鋪設海管正常（cháng）作業時，需要臨時棄管。棄管時要焊接（jiē）臨時棄管頭，通過A/R絞車鋼（gāng）絲連接。

（4）結束平鋪管段作業。在海底管線鋪設到立（lì）管安裝位置（zhì）附近時，結束鋪設作業，與棄管作業步驟相（xiàng）同。

（5）立管、膨脹彎的連接。海管平鋪段（duàn）作業結束，此（cǐ）時需（xū）要水下測量平鋪段海管與立管之間的距離，定製膨（péng）脹彎（wān）管（guǎn）。膨脹彎管采用法蘭連接的方（fāng）式。淺水區域可以人工潛水進行後續連接工（gōng）作，水深大於50米時，采用飽和潛水作業。

（6）海管清管（guǎn）試壓、排水。完成所有管線連接後，需要進行清管試壓的（de）工作。清（qīng）管作業是為了清洗管內壁、測（cè）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設計壓力，以測試水下連接點是否泄（xiè）漏，之後對海管進行排水或幹燥作業。

（7）海管保護（hù）和固定。海管沉放到海底後（hòu），波浪、海流以及（jí）附近船舶拋錨都會危及到海（hǎi）管的安全，影響最為嚴重的是漁業活動，漁船拋錨、漁網破壞法蘭連接點等等，所以需要采取一定的保護措施：①針對平管段，可以采用（yòng）挖溝機挖溝掩埋。方法是挖溝機下放至海底，騎放（fàng）在海管上，抬起海管，開始挖溝，像是耕田用的犁（lí），深度（dù）為1～2米，然後掩埋回填。②采（cǎi）用水（shuǐ）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（gāo），因此隻在立管、膨脹彎管等連接處使用（yòng）。

（8）管道修複。即使保護再周全，也難以完全杜（dù）絕海管發生堵塞、泄露，失效的情況。一旦（dàn）發生海管堵塞，可以先使用清（qīng）管球進行清（qīng）管作（zuò）業。對於海管（guǎn）發生腐蝕、泄漏或清管球不能疏通的管段，采取切斷破損海管，重新更換連接。水深（shēn）較淺區域，可以打撈上來重新焊接。海水（shuǐ）較深區域，采用ROV水下作業（yè），切斷海管（guǎn），使用法蘭（lán）、卡箍等機械方式連接。至此，一條完整的海管鋪設作（zuò）業順利結束。

我國海底管道產業起（qǐ）步較晚，但經過20餘年的（de）發展，我國海底管道鋪設能（néng）力取（qǔ）得了長足的進步。據統計，我國海洋石油已經建成了81個油氣田，鋪設的海洋管（guǎn）道長度超過6000公裏（lǐ）。

鋪管（guǎn）船

鋪管船是海底管道施工的重（chóng）要工（gōng）具，在（zài）海洋設施建造方麵起著舉足（zú）輕重的作用。鋪管船的形式較為多（duō）樣，既有（yǒu）純粹的鋪管船，也有起重能力超強的起（qǐ）重鋪管船（chuán）；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艘專業鋪管船，分（fèn）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，具有三條作業線，一條主線兩條輔線。其餘鋪管船均為（wéi）單作業線，並且作業線均在（zài）右（yòu）舷。我國現有的鋪管船均采用S型鋪管法。

目前國內淺水區域開（kāi）發日趨飽和，未來趨勢是向南海（hǎi）深水發展。相比而言，美（měi）國墨西哥灣、北非和巴西水域水深較深，相（xiàng）關企業很早就開展了深水技（jì）術的研究，這些國家（jiā）深水鋪管技術已經較為成熟。而中國海洋油氣（qì）事業一直集（jí）中於淺水，作（zuò）業階段S-Lay鋪管技術應用較多。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，但Reel-Lay和J-Lay施工技術才是開發深水重點研究的方向。（文（wén）：孟偉 來源（yuán）：《石油知識》）

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