管道局涉海管道工程技术情况分析 4页

学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年8月第36卷第8期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Aug．2014Vo1．36No．8管道局涉海管道工程技术情况分析李军，杨鸿雁，耿亚群，吴洪亮(中国石油天然气管道局国际事业部，河北廊坊065000)[摘要]通过对海洋管道工程技术的研究，详细阐述了全局各涉海业务单位在海管设计、海管施工、涉海定向钻穿越、涉海在役检测以及涉海抢险等方面的科技研发现状与实际应用情况。[关键词]管道工程；海洋管道；海管设计[中图分类号]TE973．4[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)O8—0267—041海底管道设计1．1国外水平海底管道最早铺设于美国墨西哥湾地区，经过半个多世纪的发展，目前国外的海底管道设计水平已非常成熟、先进，这主要由欧美发达国家所引领，并通过制定完善的海底管道标准体系强化了这一主导地位，尤其是挪威船级社DNV规范体系。他们具备各类单点系泊、海底管道／电缆等的设计能力，可设计3000m超深水的海底管道，并开发有成套的商业设计软件做支持。单点系泊与海底管道密不可分，同样在国外经历了半个多世纪的发展，国外荷兰的BlueWater、SBM和美国SOFEC等已掌握成熟的设计技术，已设计各类单点超过500座。1．2国内水平国内的中海油经过3O年的发展，其海洋管道设计水平在国内处于领先位置，具备300m水深的海底管道设计能力，目前正在进行更深海域的海洋管道设计研究。但我国的海底管道设计核心技术仍然主要依赖国外，且无论是设计水深还是设计的管道种类，与国外相比还有很大差距；另外，我国单点系泊设计还处于初步阶段。1．3管道局现状目前天津设计院拥有勘察、测量、工艺、海管结构、线路、防腐、机制等涉海专业技术人员5O多名，能够完成浅近海域海底管道的前期勘察测量、可行性研究、初步设计、详细设计和现场技术支持等一整套海洋管道设计咨询业务。近年来相继购置了海底管道结构分析软件OffPipe、海底管道稳定性设计软件PRCI／AGA和管道与立管动／静态应力分析软件CAESARⅡ等，并对有关设计人员进行了相应的软件培训，基本熟练掌握了各项软件的使用功能。这些软件在项目上得到了广泛应用，对工程设计起到了很大的技术支持作用。天津设计院设计的海底管道项目主要限于浅滩海30m水深范围内，不具备单点系泊设计能力。现正正在对300m以内水深海洋管道建设技术进行深入研究，下一步将积极与国内外同行，如国际知名的海底管道设计公司J．P．kenny、Technip、WorleyParsons等开展技术交流或联合进行科研攻关，广泛吸收他们的先进设计技术与经验，少走弯路、避免重复研究，站在更高的起点上进行设计研究，尽快提升整体设计水平。2海洋管道施工2．1国外水平在海底管道施工方面，国外海洋管道发展非常迅速，海管铺设水深已达到3000m，各种海洋管道施[收稿日期]2014—07—2O[作者简介]李军(1957一)，男，2005年中国矿业大学毕业，高级工程师，长期从事国际工程管理工作。\n学兔兔www.xuetutu.com油气管道工程2Ol4年8月工方法和相应的施工装备应运而生，这其中包括适应各种水深的拖管法、S—lay、J—lay和R—lay铺管船法等，目前深水海洋管道施工多采用动力定位铺管船。海底管道施工要求管线焊接必须优质高效，目前，在国外焊接作业中，通常采用带铜衬垫加双丝全自动外焊的焊接技术。全自动焊机中，法国SERIMAX公司的全自动焊机占据了世界海底管道8O的市场份额。目前，该公司已推m焊接效率更高的八焊炬全自动外焊机，并且已在欧洲的多条长距离、大口径海底管道上得到了应用。2．2国内水平国内现有的铺管船如“胜利901”、“胜利902”、“中油海101”、“滨海109”等多适用于水深4～100m左右的浅滩海作业。受船舶吃水和设备能力的限制，长期以来，在更浅或更深的水域现在还难以进行作业，海底管道焊接效率较低，仍然以半自动焊为主。2012年5月，中海油的深水起重铺管船“海洋石油201”建造竣工，其最大作业水深可达3000m，目前正在南海1500m深的荔湾3-1油气田进行铺管作业。未来几年，中海油还将建造更多的深水起重铺管船，以满足市场需要。中海油深水铺管船“海洋石油201”实现深水铺管，标志着我国海底管道施]一水平正在努力缩小与国外先进国家的差距，但铺管船主要装备仍然依赖国外。2．3管道局现状1)海洋公司现状海洋公司近年来相继购置了海洋管道结构分析软件OffPipe、海洋_丁程结构动／静态分析软件MOSES和OrcaFlex；同时，通过科研攻关，自行开发了拖管力学分析计算软件OPTA与立管吊装分析计算软件RASA等，这些软件覆盖了海底管道、单点系泊等安装分析的全过程计算需要。目前，海洋公司经过系统培训，已初步掌握了海底管道安装分析与拖管分析技术。2)六公司施工水平六公司近年购置了海洋管道结构分析软件OffPipe；同时，与高校合作开发了滩海海底管道提吊力学分析程序、海洋管道施_[设计分析程序软件。经过培训，六公司已初步掌握了海底管道安装分析与拖管分析技术。六公司已实施的海洋管道项目包括：渤海湾参与施工大港埕海4-1海底输气管道、南堡油田海底管道、大港油田赵东至埕海1—1人工岛海底管道、月东油田海底管道等项目。施工的海底管道项目主要限于浅滩海区域，采用的施工方法主要有2种，即漂浮牵引法和简易铺管船法。其中，在管道局参与的铺管船法施工项目中，六公司主要承担了焊接施工，焊接方法为手工焊和半自动焊，但由于未参与铺管船施工全过程的技术管理，现在还不具备海底管道安装设计能力。3)防腐公司施工水平2011年1O月，防腐公司经局批准立项科研课题《海洋防腐管道混凝土配重层涂敷工艺及设备研制》，已经完成海洋管道防腐配重层作业线的基本设计；已编制完成海洋管道混凝土配重层技术标准初稿；混凝土配比试验同步进行，各项性能正在检测中。下一步要进行设备加工，调试工作。同时针对坦桑尼亚项目开展铺管船上海底管道粉末喷涂补口工艺研究。3涉海定向钻穿越3．1国外水平．国外海底管道定向转穿越技术较为成熟，有过多项陆一海、海一海等穿越成功的案例。2003年，在美国波斯顿海滩采用对穿技术，分4段完成了全长1lkm的浅滩海穿越工程，其中最长的对接穿越长度为3km。澳大利亚陆一海穿越工程案例也较多。2010年的俄罗斯索契一陆海穿越工程也很有代表意义。3．2国内水平涉海定向钻穿越在国内还没有自主应用先例。2003～2004年，中石化甬一沪～宁输油管道杭州湾海洋管道登陆段定向钻穿越，属于陆一海穿越工程，设计单位是美国休斯顿的海湾洲际工程公司(GIE)，管道局穿越公司与澳大利亚LUCAS公司合作进行穿越施工，穿越管径分别为762mm、711mm、j2『273mm，3条管线并行，穿越长度均为1999m，采用铺管船进行穿越段管线预制。3．3管道局现状管道局陆上定向钻穿越技术处于国内第一、国际一流的的水平，国内陆上穿越创造了多项国内外穿越纪录。涉海定向转穿越方面，具有与国外公司合作的杭州湾陆一海定向钻穿越的基础。目前，管道局\n学兔兔www.xuetutu.com第36卷第8期李军等：管道局涉海管道工程技术情况分析穿越公司经过对涉海定向钻施工技术的研究，已经从技术上具备了海上定向钻施工能力，另外，还聘请了同外知名的涉海定向钻穿越专家做技术顾问，目前已跟踪有4个涉海定向钻项目，需具体的项目进行实践检验。4涉海在役检测4．1国外水平海底管道的检测方法可分为2类：一类是管外检测法，另一类是管内检测法。国外海洋管道检测技术发展比较成熟，外检测主要通过水下机器人进行检测，内检测主要以漏磁检测技术为主。目前，国外从事海洋管道检测技术的公司有ROSEN公司、GEPII公司、SIG公司、CHEVRON公司等。4．2国内水平目前，在外检测方面，中海油应用的较多，其所用水下机器人大多从国外购置。内检测方面，目前国内已有科研院所研制了针对小管径进行管内检测的“海底管道内爬行器”样机，可实现海底油气管道的实时定位检测，但还未形成产品投入工程应用。4．3管道局现状管道局检测公司已在前期针对带配重层管、双层管及不同铺设深水的海管在漏磁检测方面进行了技术研究，初步积累了一定的技术基础。下步将继续进行300m水深项目中的海洋管道检测技术研究项目，使该项目的研究成果能够切实指导下一步实际的海洋管道检测技术服务。5涉海抢险5．1国外水平在海洋管道维抢修方面，国外海底管道维抢修技术起步较早，目前已从浅海发展到深海领域，并且手段多样、技术成熟。如TDW、FURMANITE、OILSTATES、WACHS、OCEANEERING、SUB—SEA7等公司都具有3O余年的丰富的海底管道维抢修工程经验，其中OILSTATES公司成功进行了140多次海底管道维修作业，最大水深达1615m，管线工作压力达10．5MPa，最大管径1067mm。目前，世界先进的海底管道维抢修核心技术均为国外公司所掌握，装备性能和作业能力已达到水下3000m的深度。5．2国内水平我国目前海底管道维抢修技术也在不断的探索和发展，国家“863”项目针对海底管道维修研制水下干式维修舱，最大潜水深度可达60m，也只能满足60m以内海洋管道的维修任务，但现在还未在工程上进行实施。5．3管道局现状管道局抢险中心仅在2011年与中海油合作完成了华德石化浅海管线干式舱内开孔封堵作业，目前尚处于起步探索阶段。只初步掌握水深10m以内的干式修复技术，且干式作业舱由外单位安装，与国外先进企业相比差距很大。海底管道的开孔封堵、切割、机械连接器等技术还垄断在国外工程公司手中，只有真正掌握了这些先进技术，才能突破海底管道维抢修技术瓶颈，从容面对海底管道突发事故，保障油田生命线的安全运行。6管道局海底管道施工技术攻关准备情况目前，管道局六公司正依托正在进行的坦桑尼亚管道项目，针对其中海管建设的关键技术问题，开展科技攻关，拟开展3O～150m水深海底管道S～LAY铺管船法施工技术、全自动焊接施工、戴维吊布置分析和海上联头吊点受力分析研究；海底管道悬跨支墩安装施工分析研究；海底管道底拖和离底拖施\n学兔兔www.xuetutu.com油气管道工程2014年8月工工艺研究以及补口装备配套设计及应用等6项科研课题，提升管道局在海洋管道施工的竞争能力。6．1水深30～150m海底管道S—LAY铺管船法施工技术研究以“中油管道601”铺管船为主体及坦桑尼亚海底管线工程为依托，通过之前的《海底管道铺设应力分析软件》对该铺管船在3O～150m水深范围海洋管道敷设能力分析研究，同时进行该铺管船的作业线相关设备的能力测试，并形成在3O～150m水深范围内该铺管船可施工的最大管径报告及扩展该铺管船能力的相应建议书，提升管道局在30～150m海洋管道施工的竞争能力。该次研究的成果如能应用在正在改建的“中油管道601”铺管船上，将能充分发挥其铺管作业性能，使该船能满足国内外众多海底管道项目施工需要，应用前景广阔。6．2海底管道悬跨支墩安装施工分析研究该次研究在坦桑海底管线路由调查结果及管道局在海管悬跨施工技术空白的背景下，通过对海底管道悬跨支墩安装施工技术和方法的研究，掌握在水深变化较大、海床不平整的情况下采用海底管道悬跨支墩安装施工技术，能安全有效的进行海洋管道设计施工能力，形成较为系统的海洋管道施工技术方案，提升管道局在海洋管道施工的竞争能力。根据目前坦桑尼亚海管路由及水深调查显示，在施工中可能会采支墩安装方案，研究成果将直接应用在该项目中。6．3S—LAY铺管船全自动焊接施工研究该次研究在管道局推广全自动焊接技术前提下，以“中油管道601”为主体，参考并比对坦桑尼亚海底管线半自动焊接工艺，对目前铺管作业线各工位作业能力进行衡量，同时通过模式试验的方法对铺管船全自动焊接进行模拟，达到对全自动焊接作业线相关设备能力选则及各工位工序的合理化布置的目的。形成一套有效的铺管船全自动焊应用技术，增加海上施工效率，提升管道局在海洋管道施工的竞争能力。该次研究成果如能应用在正在改建的“中油管道601”铺管船上，将能充分发挥其铺管作业性能，提高焊接效率，使该船能满足国内外众多海底管道项目施工需要，应用前景广阔。6．4海底管道底拖、离底拖施工工艺研究依据坦桑尼亚海底管线工程，研究可行的施工方案，达到科研成果的推广应用的目的，使管道局在海洋管道底拖、离底拖施工技术更为成熟。提升管道局在海洋管道施工的竞争能力。研究成果可直接应用在坦桑尼亚海底管线项目近岸段施工中。6．5铺管船戴维吊布置分析和海上联头吊点受力分析该次研究以“中油管道601”为主体，在目前该铺管船戴维吊位置布置不完善的情况下，通过之前已开发海管联头计算软件对铺管船的戴维吊位置进行分析计算，形成铺管船戴维吊的合理化布置及相应的结构加强方案，来指导铺管船戴维吊现场施工，使该铺管船具备最优的海上联头配备，发挥出该铺管船海上联头的最佳性能，提升管道局在海洋管道施工的竞争能力。该次研究成果如能应用在正在改建的“中油管道601”铺管船上，将能充分发挥其铺管作业性能，使该船能满足国内外众多海底管道项目施工需要，应用前景广阔。6．6坦桑尼亚海洋管道补口装备配套设计及应用该次研究针对坦桑尼亚海管项目海洋管道技术补口规定，发挥防腐公司补口技术优势，如中频预热热缩带补口、聚氨酯机械化补口已广泛应用于西三线。这些补口技术大多应用于陆地，如何采用局内现有技术装备应用到海洋管道补口。该次研究需要联合局内单位如研究院等对现有的补口技术进行设备整合，开发出一套先进的海洋管道补口专业化设备，并对材料进行优选，根据不同的工程特点，采用不同的材料，开发出了相应的海底管道补口施工工艺。[编辑]龚丹