淺談海洋管道鋪設(shè)方法

彭洋洋(中國石油集團工程設(shè)計有限責(zé)任公司北京分公司 北京 100085)

海洋管道，是指鋪設(shè)于水面以下，全部或部分的懸跨在海床上或放置于海底、埋設(shè)于海底土中的管狀設(shè)備。其作用是將海上油、氣田所開采處來的石油或天然氣匯集起來，然后通過管道輸往陸上油、氣庫站。海洋油、氣管道的輸送工藝與陸上管道基本相同，但海洋油、氣管道的鋪設(shè)方法卻與陸上管道相差較大。

一、海洋管道工程的特點

1.施工投資大。在一般海域中鋪設(shè)一條中等口徑的海洋管道需要一支由鋪管船、開溝船和10余只輔助作業(yè)的拖船組成龐大的專業(yè)船隊。此外，還需要供應(yīng)材料、設(shè)備和燃料的船只等。租用專業(yè)船隊的費用是海洋管道施工中的主要費用，由于這一費用較高，致使海洋管道施工費用比陸上同類管道要高1-2倍。

2.施工質(zhì)量要求高。不論是在施工期間或投產(chǎn)以后，海洋管道若發(fā)生事故，其維修比陸上管道維修困難的多，因此，海洋管道施工更要確保質(zhì)量。

3.施工環(huán)境多變。海況變化劇烈而迅速，如風(fēng)浪過大，施工船隊難以保持穩(wěn)定。在這種情況下，往往須將施工的管道下放到海底，待風(fēng)浪過后再恢復(fù)施工。

4.施工組織復(fù)雜。海洋管道施工中，管道的預(yù)制，船隊的配件、燃料和淡水的供應(yīng)等，都需要依靠岸上的基地，船隊位置和移動方向的確定，有的也依靠岸上基地的電臺給予緊密配合。因此，海洋管道施工具有海陸聯(lián)合組織施工的特點。

二、海洋管道的鋪設(shè)方法

海洋管道按其使用目的可分為外輸管線、油田內(nèi)部轉(zhuǎn)運管線、平臺與外輸管的連接管線、水或化學(xué)品運輸管線等類別。綜合國內(nèi)外的海洋管道施工經(jīng)驗，海洋管道的鋪設(shè)方法有托管法、鋪管船法和圍堰法。

1.托管法

介紹什么是托管法？根據(jù)托管位置不同可將托管法分底拖法、近底拖法和浮拖法。三種方法適用的水深不同，目的是為了防止波浪對管線的破壞。

（1）底拖法。底拖法是將管道沿海底拖至預(yù)定位置。

（2）近底拖法。近底拖法是用浮筒和鐵鏈?zhǔn)构艿榔胶庠陔x開海底預(yù)定高度拖至預(yù)定位置。

（3）浮拖法。浮拖法是采用浮筒使管道浮在水面拖至預(yù)定位置。為控制漂浮的管道，除首拖輪外，在尾部還需要牽制船。

2.鋪管船法

鋪管船法是海底管線鋪設(shè)應(yīng)用最廣泛的一種方法。鋪管船鋪管實際是以鋪管船為中心組成的鋪管船隊，并配備必要的設(shè)備和機具，由供應(yīng)船從陸上供應(yīng)單節(jié)管或雙節(jié)管，該管節(jié)的焊接、涂層均已在陸上加工好，由鋪管船上的起重設(shè)備將這些管段吊放至鋪管船甲板上，船上由焊接，檢驗，涂裝作業(yè)站組成流水線。流水線上有鋼管夾持裝置，托管架，張緊器，起重設(shè)備和定位設(shè)備等。在流水線上把管節(jié)一根一根的接長，并做好接口處理，然后邊加工邊利用托管架將管道徐徐鋪設(shè)至海底。

鋪管船進(jìn)行鋪管作業(yè)需要有一整套施工機具和船舶與之配合，其中包括拖帶、運輸、定位、交通、聯(lián)絡(luò)、測量、潛水等工作船舶，管道埋設(shè)時還需挖溝船等。

按照鋪設(shè)方式不同又分為J型鋪管法、S型鋪管法、卷筒式鋪管法。

（1）J型鋪管法。J型鋪管法是目前最適于深海鋪設(shè)管道的方法，由于鋪設(shè)過程中管道呈現(xiàn)大J型而得名，該方法在鋪設(shè)過程中借助于調(diào)節(jié)托管架的傾角和管道承受的張力來改善管道的受力狀態(tài)，達(dá)到安全作業(yè)的目的。

（2）S型鋪管法。S型鋪管法是目前鋪設(shè)海底管道最為常用的方法。由于是在一個水平線上作業(yè)，不僅安全穩(wěn)定而且效率高。這種鋪管法一般在開始作業(yè)前，需要將一個錨定位在海床上，然后將錨纜引過托管架并系到第一根管子的端部。管道在托管架的支撐下，自然的彎曲成S型曲線。

（3）卷筒式鋪管法。卷筒式鋪管法是將管道在陸地預(yù)制場上接長，然后卷在專用滾筒上，送到海上進(jìn)行鋪設(shè)施工的方法。

3.圍堰法

淺海灘涂靠近海岸的地區(qū)，沿著管道路由兩側(cè)建造圍堰，使得圍堰區(qū)不受潮流、波浪的影響，以便管道分段拖位就位，落潮時排掉圍堰內(nèi)的海水，進(jìn)行管道接口，然后采用水陸兩用的挖溝設(shè)備進(jìn)行挖溝埋管，回填土施工完畢后將圍堰拆除。

三、海洋管道鋪設(shè)方法的比較

海洋管道施工方法的選擇取決于綜合因素，主要包括管道勘察、管道設(shè)計、地形地貌、社會環(huán)境因素和技術(shù)經(jīng)濟論證等。下面主要結(jié)合中緬油氣管道Fletcherhayes海峽穿越管道鋪設(shè)工程實例進(jìn)行鋪設(shè)方法比較及選擇。

中緬油氣管道Fletcherhayes海峽穿越管道鋪設(shè)工程由北京興油工程項目管理公司監(jiān)理，印度PLL（旁及勞德）E PC承包商負(fù)責(zé)施工，海洋管道起始于緬甸皎漂地區(qū)Made島，穿越Fletcherhayes海峽后，連接Kabian島路上管線，線路長度約5.51K m，1016 mm天然氣及813 mm原油管道并行敷設(shè)，間距50米，管道設(shè)計壓力均為10 M Pa，最大水深約24米。

表1 Fletcherhayes海峽穿越管道鋪設(shè)工程鋪設(shè)方法選擇

近底拖法不受海底地形影響，減小了與海底的摩擦力，從而減小了拖運馬力和管線涂層的磨損對海床條件有限制本工程水深范圍1-22米，海床起伏大，不宜采用近地拖法浮拖法所需拖船牽引力小，與海底沿線的條件無關(guān)受波浪和海流產(chǎn)生的動力影響較大本工程海流較大，不宜采用浮拖法J型鋪管法本工程海域水深范圍1-22米，不宜采用J型鋪管法不需要船尾托管架；管道脫離角度非常接近垂直，張力較小只有一個焊接站，速度慢，效率低；所有操作都是在垂直方向上完成，穩(wěn)定性難保證S型鋪管法管道在水平方向采用單或雙接頭進(jìn)行裝配，效率高；對海況適應(yīng)能力和持續(xù)作業(yè)能力比較強必須處理比較大的張力，鋪管船的資源相對缺乏；動遷費、租船費較高新加坡C U BE R船離現(xiàn)場較近，采用S型鋪管法

本工程海峽較長，且來往船只多，馬徳島碼頭工程交叉影響，不宜采用圍堰法卷筒式鋪管法本工程為大口徑管道，不宜采用卷筒式鋪管法焊接作業(yè)大部分在陸地可控環(huán)境中完成；張力相對較小、效率和成本相對較低圍堰法施工便利；不受波浪、海流影響需要岸上基地的支持；對鋼材的塑性性質(zhì)要求較高，管徑相對較小工程量大、工期長；對環(huán)境的影響大；圍堰的施工難度大；圍堰費用高

中緬油氣管道Fletcherhayes海峽穿越管道鋪設(shè)工程（特點，水深，要求等）

通過以上共7種鋪設(shè)方法的比較，結(jié)合中緬油氣管道Fletcherhayes海峽穿越管道鋪設(shè)工程本身的特點，我們最終選擇S型鋪管法。

結(jié)束語

建設(shè)海洋管道工程規(guī)模大、投資多、使用船舶機具多，各類施工方案也都存在自身的優(yōu)缺點，因此施工方案尤為重要。

[1]孫掌權(quán)，層次分析法在海底管道方案優(yōu)選中的應(yīng)用研究【D】。天津大學(xué)，2004年.

[2]宋玉鵬、孫永福、劉偉華，海底管線穩(wěn)定性影響因素分析【J】,海岸工程，2003年02期.

[3]馬良海底油氣管道工程 北京 海洋出版社1987.