滩浅海海底管道铺设

滩浅海海底管道铺设

1 绪论

海上油气田开采出的油气除少数在海上直接装船外运外，多数是通过管道转输至陆上加工并分别输送到用户。随着海洋石油天然气开发的不断深入，海洋管道的作用显得越来越重要，这就需要有高效、易于实现的海底管道施工工艺。海底管道铺设在国际上已有了较长的历程，从Brow & Root海洋工程公司1954年在美国的墨西哥湾铺设第一条海底管道以来，世界各国在近海域成功地铺设了个种类型、各种管径的海底管道。随着海域水深的增加，铺管技术也相应得到了很大的发展。目前，主要的铺设方式有水面拖放法、水下拖放法、底拖法、离底拖法、铺管船法、深水区域的J型铺管法及卷筒铺管法。而我国海底管道铺设起步较晚，1973年我国首次在山东黄岛附近采用水面拖放法铺设了3条500米长的海底输油管道，1985年渤海石油海上工程公司在埕北油田采用水面拖放法成功地铺设了1.6千米（钻采平台之间）海底输油管道[1]。1987年，我国引进了一条小型铺管船，结束了国内无铺管船的历史，逐步进入铺管船铺管法的时代，大大提高了海底管道的施工效率和质量。

2 分段浮拖法

目前我国使用最为广泛的海底管道铺设方法是浮拖法和铺管船法，本文主要讲述这两种铺管法。

分段浮拖法是目前比较成熟、起步相对较早的一种海底管道铺设方法。常见于海床复杂，管线路由附近有其他的海底管线或是海底电缆，不利于进行铺管法的海域。水深较浅，铺管船无法在此正常进行铺管作业的海域。距离较短，比如海上平台与平台之间的管线连接。在这些情况下一般都采用分段浮拖法进行铺设。分段浮拖法主要分两部分工序，陆地预制和海上安装。

2.1 陆地预制

陆地预制分以下几个工序：

1)预制小段。一般在厂房的滑道预制，连接成大概60米的小段

2)套管穿插。适应于双壁管道

3)大段连接。这个工序在露天场地完成，包括内管和外管的连接

4)吊上发送滑道，见图1所示。

5)通球试压

6) 安装牵引头

7) 除锈防腐、牺牲阳极安装

8) 管卡安装和浮筒绑扎，见图2、图3所示。浮筒用钢丝绳连接，便于解筒

9) 大段预制完成，等待拖航

图1 分段浮拖法陆地预制

图2 大段预制完成，等待拖航

管卡紧固螺栓 垫 板 绑筒鼻子 管 卡

图3 浮筒绑扎示意图

2.2 海上安装

1)拖航就位。拖航至计划位置，有定位桩作为标志

2)解开浮筒，管道下沉

3)水平口连接。水平口数量较多，工程量较大

4)平台立管安装

5)全线通球试压，投产交付

2.3 分段浮拖法的利弊

以上是海底管道分段浮拖法一个整体工艺流程，这种工艺有优势也有弊端，列举如下。

分段浮拖法的优势：

1)目前我国这种工艺较为成熟，起步较早；

2)适应于短距离平台之间的管道连接，铺管无法进行抛锚就位的海域；

3)适应于海床较为复杂、管道路由或是附近已有其他的海底管道、海底电缆等

障碍物的海域；

4)大部分时间在陆地预制，减少了出海作业的时间，减少了船只费用开支。

分段浮拖法存在的弊端：

1)受天气影响很大。在拖航就位过程中，管线容易受损，拖段不宜过长；

2)管线就位不精确。很难确保管线在解完浮筒以后能按照原定路由轨迹；

3)水平口数量增加。将会带来两个方面的影响：一是增加了工程量和施工难度。

二是水平口连接如图1所示，当连接完成以后，管线放回海床，管线不复原。

水浅的海域可能会使接头向上弓起。水深的地方则会是偏向两侧，造成管线

的偏差，严重的会影响油气的运输；

4)这种方法是在陆地预制几个大段，分别浮拖到计划位置，因此在计算单个大

段长度和大段就位时会存在一定的偏差，给水平口连接带来很大的困难；

5)需要较大的预制场地，所需机具设备较多。

3 铺管船法

通过以上列举分段浮拖法优势和弊端的对比，可以看出此种方法虽然起步较早，其施工工艺等各方面也很成熟，经验较为丰富，在海洋工程之中还占有一席之地。但

是随着我国海洋工程的国际化、市场化，对海底管道质量的要求越来越高，对施工工艺要求越来越严格，这就需要跟上时代的步伐，适应市场的需要，提出了新的海底管道施工工艺。铺管船铺管法能够弥补分段浮拖法存在的不足之处，国内外海底管道铺设大部分采用这种施工工艺。

3.1 国内铺管船简介

1987年，我国引进了一条小型铺管船，结束了国内无铺管船的历史。随着铺管长度的不断增加，铺管施工技术也越来越趋于成熟。我国目前所拥有铺管船多从国外引进，再进行部分改造。这些铺管船大多是老式初生代的老船，由于性能的限制，铺管适应性比较差。

从铺管方式上，可以分为“S”型、“J”型以及卷筒式铺管船。多数铺管船都属于“S”型铺管船，此类铺管船多用于较浅海域；“J”型铺管船用于深海海域作业；而卷筒式铺管船既可以用于深海，也可用于浅海，但是管道直径不宜过大。一般而言，管道因受自身承应力的限制，用于卷筒式铺管的刚性管管径最大不能超过406．4 mm。随着技术的进步，目前已有少数卷筒式铺设船突破这个限制。国内比较熟悉的铺管船有滨海109、篮疆号、胜利901，属于“S”型铺管船[2]。

1、滨海109起重铺管船（图4）

表1 滨海109起重铺管船主要数据

滨海109起重铺管船不足之处是，定位系统为早期罗经式，精度差，吃水相对较深，不适于水浅且区域较长的滩海海域施工，具体参数见表1。

图4 滨海109起重铺管船

2、“蓝疆号”起重铺管船（图5）

“蓝疆号”起重铺管船是于2000年进行建造的新型铺管船，其设备比较先进，可以在恶劣气候环境中施工，该起重铺管船的最大特点是起重能力非常高，起重荷载为3800t，可进行平台安装施工，具体参数见表2。

表2 “蓝疆号”起重铺管船主要数据

图5“蓝疆号”起重铺管船

3、胜利901铺管船

胜利901始建于1998年的浅海域铺管船，期间多次对作业线改造优化，各方设施已经达到了国内的先进水平，已经顺利完成了几个大型海底管道的铺设，并得到了业