海底管道课件

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中国近海油 气田分布图
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胜利埕岛油田开发
胜利埕岛油田位于渤 海湾南部的浅海和极浅海 海域，与埕岛西合作开发 块紧邻。
我国第一个年生产原 油200多万吨海上油田。
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胜利埕岛油田开发
胜利工程设计公 司从1986年开始 进行埕岛油田开 发工程的规划、 设计、研究。
平台：88座 海管：160公里 海缆：165公里
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1.3 海洋管道工程术语（续）
5 一区：距生产平台500m以外的海床地段 二区：距生产平台500m以内的海床地段 6 设计高/低水位：历史累积频率1%/98%的潮 位（或高潮累积频率10%/低潮累积频率90% ） 7 校核高/低水位：重现期为50一遇的高/低潮 位。 8 飞溅区：以高天文潮位加上100年一遇波高 的65%为上限，以低天文潮位减去100年一遇 波高的35%为下限的海平面区间。飞溅区以上 为大气区，以下为淹没区。
牵引铺设法，适合滩岸边的管线铺设。 管线可以在岸上或船上预制，然后利用 岸上的绞车拖入海中。需要在岸上建立 绞车平台，使用牵引力较大的连续线性 绞车。另外，对漂浮力必须要进行控 制，牵引力需要计算准确。
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浮拖法
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底拖法
底拖法
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离底拖法
离底拖法
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S形铺管船
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J形铺管船
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1.5.3铺管船介绍--A蓝疆号
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FPSO
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图1：我国南海某油田群的油气集输管道
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图2 我国南海某气田长距离外输管道
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1.2.3 确定海洋管道线路的原则
1.要满足生产工艺和总体规划的要求； 2.使线路和起点至终点的距离最短最合理； 3.线路力求平直，尽量避免深沟、礁石区、活 动断层、软弱滑动土层和严重冲刷或淤积。 4.尽量避开繁忙航道、水产捕捞和船舶抛锚区。 5.长输管道与海底障碍物的水平距离不小于 500m,距其它管道或电缆不小于30m，交叉时 垂直距离不小于30cm。 6.管道的登陆点极为重要，它与岸坡地质地貌、 风浪袭击方位、陆地占地面积和施工条件等因 素有关。
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1.3 海洋管道工程术语
1 海底（洋）管道(submarine pipeline )：最大 潮汐期间，全部或部分位于水面以下的管道。 2 立管（riser）：连接海洋管道与平台生产设备 之间的管段（包括底部的膨胀弯管）。 3 管道附件(accessories)：与管道或立管组装成 一个整体系统和零部件，如弯头、法兰、三通、 阀门和固定卡等。 4 海洋管道系统：用于输送油气的管道系统工程 设施的所有组成部分，包括海洋管道、立管、水 面上的栈桥管道、支撑构件、管道附件、防腐系 统、加重层及稳定系统、泄漏监测系统、报警系 统、应急关闭系统等。
1.2.1海洋管道 的结构示意图
从结构上看可划分为 单层管道 双重保温管道 三重保温管道
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1.2.2 海洋管道的分类
A 海洋管道按输送介质可划分为
海底输油管道 海底输气管道 海底油气混输管道 海底输水管道等
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1.2.2 海洋管道的分类(续)
B 海洋管道按工作范围可分为：
1.出流管道:连接井口与平台间,依靠地下油气层压力输送介质; 管径通常在100-254mm. 2.油（气）集输管道：一般用于输送汇集海上油（气）田的 产出液，包括油、气、水等混合物。通常连接于井口平台 （或水下井口）至处理平台之间，处理平台（或水下井口） 至单点系泊之间,工作压力6.9-9.7MPa,直径为203-406mm。 3.油（气）外输管道(长输管道)：一般用于输送经处理后的原 油或天然气，通常连接于海上油（气）田的处理平台至陆上 石油终端之间。直径为406-1016mm. 4.装卸管道:平台与装油设施之间,输送液态油类.
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1.4 海洋管道工程设计
1.4.3 海洋管道工程的环境设计准则
1、波高 2、波浪周期 3、波谱 4、海底水平流速 5、地基的稳定性 6、管线埋深，应考虑： 1）由锚和船可能造成的破坏； 2）在暴风条件下因土壤液化而确定不稳定埋深； 3）海底潮流引起的土壤冲蚀； 4）由管线和潮流的相互作用而引起的局部冲刷。 28
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第1章 概论
管道运输是世界上第四种运输方式。 海底输油气管道是海上油气田开发生产 系统的主要组成部分。它是连续地输送 大量油气最快捷、最安全和经济可靠的 运输方式。近几十年来，海底输油气管 道实际上已经成为广泛应用于海洋石油 工业的一种有效运输手段。
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海洋管道的优点:
可以连续输送，几乎不受环境条件 的影响，不会因海上储油设施容量 限制或穿梭油轮的接运不及时而迫 使油田减产或停产。故输油效率 高，运油能力大。 另外海洋管道铺设工期短，投产 快，管理方便和操作费用低。
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本课程主要内容
1.概论 2.海洋管道工艺设计与计算 3.海洋管道的环境载荷及稳定性设计 4.海洋管道结构设计与计算 5.海洋管道的立管设计 6.海洋管道的安装与施工 7.海洋管道的防腐 8.海洋管道的现场施工与安装工艺 9.海洋管道的设计要求和技术规范 10.海洋管道的缺陷检测与维修 11.海洋管道的工况调节 12.海底管线的维护保养
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1.2 海洋管道的工程规划
根据海上油田开发方案中所拟定的生产 系统,即井的布置、平台、海底井口、陆 上设施的位置，以及被输送介质的种类 （油、气、水）、特性和输送量，再根 据海区的工程地质、水文气象、登陆点 的位置等，初步选择所要铺设的海洋管 道的类型、轴线位置以及各类管道的长 度、管径、结构形式、施工方法和工程 进度计划，估算每年的投资额和作业费 12 以及整个工程造价。
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1.4 海洋管道工程设计
1.4.2 海洋管道工程的设计步骤
1调查现场水下地貌； 2确定海域的波浪气候； 3按照相应的波浪理论，估算海底流速； 4取得有关潮流数据； 5取得回填的沉积物资料； 6确定有没有因波浪和潮流而产生的沉积物迁移 现象； 7考虑在暴风雨作用下，管线周围土壤是否液 化； 8确定管线埋深，选定回填材料及回填高度； 9石块压覆或锚固管线，可以减少管线的埋深。
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PIPELAY
It can carry out rigid pipelay (reeling) of up to 5,500t of 4in to 18in pipe or 4,000t of 4in to 26in rigid pipelay. Three cranes assist operations.
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1.3 海洋管道工程术语（续）
13 内压与设计内压：管道内部的压力为内压。 设计内压为正常流动或静力条件下，管道内任 一点最大内压力与最小外压力之差。 14 外压与设计外压：管道外部的压力为外压。 设计外压是指管道任一点最大外压力与最小内 压力之差。 15 试验压力 施工完成后或适当运行后，施加 于管道、容器和各种部件上的规定的压力。 16 强度试验压力 为进行强度检验施加的数值 大于试验压力、而且持续时间短的压力。
1.5海洋管道施工
铺管船上的专业设备包括： 1.管道张紧器 2.浮托输送架 3.高效焊接作业线 4.吊机 考虑到海上安装的要求，有时也强调起 吊能力，以便于提高铺管任务之外的海 上安装能力。
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1.5.1铺管船设备
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1.5.2海洋铺管方法 S-Lay S形铺设方法 J-Lay J形铺设方法 Reel installation 卷盘式铺设方 法 Towed method 牵引铺设法
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1.2.4不适合使用海洋管道的情况
由于建设长距离的海底输油（气）管道，需要 巨额投资，因此决策之前，必须要与油轮外输 方式作经济对比。但是在下列情况下，通常不 宜铺设海洋管道： 1.油田离岸很远或属于边际油田；油田没有后 继储量作为补充； 2.海底有天然障碍而不能铺设管道； 3.长距离输送高凝固点和高粘度原油。
海洋管道工程
中国海洋大学工程学院 海洋工程系
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课程概况
本课程为船舶与海洋工程专业学生的必 修课程。主要任务是使同学们了解海底 管线的环境影响因素与管线的设计原理。 其目标是使学生们具有从事海洋工程设 计、施工和管理等工作的专业知识，并 为深入学习和研究打下良好基础。 学时34,学分2 考试形式：笔试，闭卷
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海洋管道的缺点：
管道处于海底，多数又需要埋设于海 底土中一定深度，检查和维修困难， 某些处于潮差或波浪破碎带的管段 （尤其是立管），受风浪、潮流、冰 凌等影响较大，有时可能被海中漂浮 物和船舶撞击或抛锚遭受破坏。
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1.1海洋管道工程的发展
国际: 据资料介绍，经过几十年的不断建设，美国墨西 哥湾已经建成长达约37000km的海洋管道，将该 海域3800多座大小平台和沿岸的油气处理设施连 成一张四通八达的海底管网，为经济有效地开发 墨西哥湾的石油资源，发挥了巨大作用。这些管 道直径由51mm(2in)到1321mm(52in)之间。铺设 在几米到数百米深的海底。在欧洲的北海，近30 多年来，由于许多大型天然气田的发现和开发， 使远距离输送并销售天然气至西欧各国的海洋管 道建设发展迅速，现已建成上万公里的国际输气 管网。
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S-Lay
S形铺设方法，适用于浅近海(10-450米) 。 管道在下海过程中呈S形变形曲线。
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J-Lay
J形铺设方法，适用与深海(≤1500米)管道铺设。 它需要J式托管架，托管架上必须有张紧器。
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Reel installation
卷盘式铺设方法，适用柔性好的小直径管道。
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Towed method
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1.1海洋管道工程的发展(续)
国内: 我国海洋石油经过近20多年的开发，据统计到 目前为止，已经建成的海洋管道超过2000km。 其中渤海8个油（气）田建成的海洋管道累计 超过200km。南海13个油（气）田铺设的海洋 管道累计超过1000km，其中从海南岛近海某 气田至香港的一条直径711mm的海底输气管道 长达800km左右，是我国目前最长的一条海洋 管道。另外，东海某气田到上海附近铺设的一 条输油、一条输气海洋管道共751km，也于 1999年投入运行。
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1.3 海洋管道工程术语（续）
9 管道安装期（施工状态）：全部安装 完成前的各种状态，如运输、吊装、拖 曳、铺设、埋置及检修测试等。 10 管道运行期（在位状态）：管道安装 完成后的状态，包括运行和维护状态。 11 约束管道 受固定支座或管道与土壤摩 擦力的约束，而在轴向不能膨胀或收缩 的管道。 12 非约束管道 没有相应轴向约束的管道。
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ENGINES
The CSO Deep Blue has a total installed normal power of 33.6MW at 6.6kV (45,000hp) and 1MW at 440V emergency power. It has a transit thrust power of 14MW (three thrusters in use) or 25.6MW (eight thrusters in use) . The vessel is equipped with eight thrusters.
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A1托管架
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A2张ห้องสมุดไป่ตู้器
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B最大的深水铺管船-DEEP BLUE
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Deep Blue - Pipelay Vessel
The CSO Deep Blue is the world's largest purpose-built ultra deepwater pipelay and subsea construction vessel. It can work in water depths ranging from 75m to 2,500m. It has a free deck area of approximately 7,400ft².
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1.4 海洋管道工程设计
1.4.1 海洋管道工程设计内容
1 论证并确定管道设计基础数据和线路和选择。 2 管道工艺设计计算。选择管径与附属材料，考 虑压降和温降。 3 管道的稳定性设计。 4 立管设计。立管和膨胀弯管的结构形式、布置、 保护结构和连接方式，立管系统的整体与局部强 度计算，安装方法与施工中的强度分析。 5 管道的施工设计。设计管道的加工、焊接、开 沟、铺设、管段的连接和就位、埋置等。 6 管道的防腐设计。
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10.00
out1
4.00 1.00
clamp1 out2 clamp2 clamp3
Sea lever
-2.00
clamp4 Pipeline Pile support
-6.00 Sea bed out3 -10.500 50000 Pile support Pipeline
-23.80
Fig.2 The FEM model of pile-supported pipeline system