海底油氣（qì）管道是（shì）怎樣建成的？有哪些鋪設海底管道的方法？

海底油氣管道是（shì）什麽樣的？

海管是鋪（pù）設在海底，連續輸送油、氣、水的（de）管道。打個比方：海上（shàng）的油氣設施都是一（yī）個個有價值（zhí）的“點”，隻有通過油氣管道這樣的（de）“線”將“點”連接（jiē），才能構成完整的係統，發揮生產係統的整體價值。海（hǎi）底管道主要有平管、膨脹彎（wān）管、立管等種類。海（hǎi）底（dǐ）平管平鋪於海底，是海底油氣輸（shū）送的（de）主（zhǔ）力軍。膨脹彎管用（yòng）於連接海底（dǐ）平管與立管。受海水溫差的影響（xiǎng），鋼管存在著熱脹冷縮的現象，膨脹彎管可以補償海管長度的變化。立管是海底（dǐ）處於垂直狀態的管道，連接海底平管與海上的生（shēng）產設施（shī）。深水區立管通常以自由狀態（tài）立（lì）於水（shuǐ）中，例如頂部預張力立管（TTR）、鋼懸鏈（liàn）立管（SCR）、柔性立管、塔式立管等。另外（wài），跨接管也必不可少，它是連接采油樹與生產管（guǎn）匯的。根（gēn）據（jù）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，理論上產量越大（dà），管徑越粗。

為了防止深水低溫高壓形成的水合物堵塞海（hǎi）管，需要使用保溫管道；而海上稠油需在平台加熱後輸送，所以需要采用熱（rè）油輸送工藝和保溫管道結（jié）構。電（diàn）伴熱海管就給（gěi）海管加上了“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、抗侵蝕能力、重力要求以及在焊接時的性能。目前一般采用碳鋼API 5L X56及以上。

有哪些（xiē）鋪設海底管道的方法？

完成一條海底管道，設計考慮因素（sù）繁多（duō），而安裝施工更是要克服千難萬險。首先是作業環境處於海洋，不僅作業空間嚴重受限，海況的複雜多變也會給正常施工帶來極大的挑戰。另外，海底環境複雜，並非一馬平（píng）川，它由各種地（dì）形地貌組成，例如高聳的海山、起伏的海（hǎi）丘、綿長的海嶺、深邃的海溝（gōu）等等。我們並不能像在陸地上鋪設管道那樣改造海底的地貌，所以無論在設計還是施工過程中，鋪設海底管道考（kǎo）慮的因素就非常複雜（zá）了。海底低溫、高壓、高鹽度、暗流湧動，水合物阻塞、管道腐蝕、衝擊損耗等難題會（huì）持續存在。這些（xiē）問題的同時存在使得鋪設海底油氣（qì）管道不僅是（shì）工程難題（tí），同時又是科學難題。

那（nà）麽，海底管道是如何鋪成的呢？對於施工（gōng）作（zuò）業而（ér）言，水深是（shì）最大的影響因素，根據水深不同，鋪管（guǎn）作業迥異。

（1）離岸近、水淺的地方，可以用絞車直接將海管拉上陸地。

（2）淺海區、離岸遠（yuǎn）的地方可以通過鋪（pù）管船一（yī）邊下放、一邊焊接的方式鋪管。主要采用S-Lay（S型鋪設法（fǎ））：海底管道通過船尾的托管架入水，形（xíng）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（hǎi）管，像是一個大夾子夾住海管。托（tuō）管架則用來控製海管的鋪設方向（xiàng）。此外，受海上作業空間限製，鋪設海管（guǎn）需要（yào）一支專業的船隊相互配合完成施（shī）工，成本（běn）也要比同等情況下的陸地高出（chū）1～2倍。

（3）在深水（shuǐ）區進行鋪管作業，水（shuǐ）深增加，導致（zhì）施工難度呈指數級增長。海管長度增（zēng）加，導致重量增加，需要（yào）鋪管（guǎn）船承（chéng）受更大的張（zhāng）力，此時采用J-Lay方式施（shī）工。J-Lay（J型鋪設法）：海（hǎi）管以接近垂（chuí）直的形態（tài）離開鋪管船，沿垂彎段向下，直至鋪入海底，管線整體呈“J”型（xíng），適用於幾百米至幾千米的深海區域。

（4）隨著新技術的不斷發展，海（hǎi）上鋪管作業形式也（yě）再不斷進步。對於管徑小、強度稍弱的海管，可以在陸地上製造好直接卷於滾筒（tǒng）上（shàng），使用鋪管船運至海上鋪設，這種作業方式稱為Reel-Lay（卷管式鋪管作（zuò）業）。目前，卷管式鋪管船可以分為水平式和垂直式（shì）兩種。水平式（shì）卷管鋪管船（chuán），其轉動軸垂（chuí）直於鋪管船甲板，采用S型鋪設（常用於淺水），常（cháng）用於鋪設臍帶（dài）纜；而垂直式卷管鋪管船，其轉動軸與（yǔ）鋪管船甲板（bǎn）保持水平，采用J型鋪設，常用於深水。當然最終（zhōng）選擇哪種作業方式，不僅要考慮水深，還要結合作業周期、作業（yè）成本等綜合因素。

海（hǎi）管在海底的鋪設步驟

以最常見的S型鋪管作業方式為例，詳細介（jiè）紹海底管道是如何（hé）建成的。

（1）準備階段。準備階段包括鋪管船就位、安裝托管（guǎn）架、倒（dǎo）海管、海管起始連接（jiē）以及安裝海管的起始封頭。淺水區一般將起始接頭固定在導管架上（shàng），然（rán）後開始鋪管，這種方法比較經濟。

（2）海管焊接作業。海管需要被一根一根（gēn）焊（hàn）接在一起，然後下放到海底。焊接工序（xù）至關重要：通過滾輪輸送至加工車間（jiān），然後進行坡口加工、管端消磁、管段（duàn）預（yù）熱、焊（hàn）口組對、各種焊接（封底焊（hàn）、填充焊、內部焊、蓋帽焊）、無損探傷、噴砂、塗覆密封、發（fā）泡等十幾（jǐ）項工序。

（3）海管入水。鋪管船向前移船，海管入水。海管管端（duān）到（dào）達著泥點後，邊焊接邊鋪設，進入正常鋪管作業階段。當鋪管過程中遭遇惡劣天（tiān）氣，或是突發其他意外（wài）情況影響到鋪設海管正常（cháng）作業時，需要臨時（shí）棄管。棄管時要焊接臨（lín）時棄管頭，通過A/R絞車鋼絲連（lián）接。

（4）結束平鋪管段作（zuò）業。在海底（dǐ）管線（xiàn）鋪設到立（lì）管安裝位置附近時，結（jié）束鋪設作業，與棄管作業步驟相同。

（5）立（lì）管、膨脹彎的連接（jiē）。海（hǎi）管平（píng）鋪段作業結束，此時（shí）需要水下測量（liàng）平鋪（pù）段海（hǎi）管與立管之（zhī）間的距離，定（dìng）製膨脹（zhàng）彎管。膨脹彎管采（cǎi）用法蘭連接的方式。淺水區域可以人工潛水進行後續連接工作，水（shuǐ）深大於50米時，采用飽和潛水作業。

（6）海管清（qīng）管試壓（yā）、排水。完成所有（yǒu）管線連接後，需要（yào）進行清（qīng）管試壓的（de）工作。清管作業是為了清洗管內壁、測（cè）量管線（xiàn）是否有（yǒu）屈曲變形。常用的儀器是清管器。試驗壓力一般需要超過設（shè）計壓力，以測試水下連接點（diǎn）是否（fǒu）泄（xiè）漏，之後對（duì）海管進行排水或幹燥作業。

（7）海（hǎi）管保護和（hé）固定。海管（guǎn）沉放到海底後，波浪、海流以及（jí）附近船舶拋錨都會危（wēi）及到海管的安全，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，可以采用挖溝（gōu）機挖溝掩埋。方法是挖溝機下放至海底，騎放在海（hǎi）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（rán）後（hòu）掩埋回填。②采用水泥墊塊、固定壓塊等（děng）保護（hù）措施。水泥墊塊（kuài）、固定壓塊等（děng）製造（zào）、鋪設成（chéng）本高，因此隻在立（lì）管、膨脹彎管等連接（jiē）處使用（yòng）。

（8）管道修複。即（jí）使保護再（zài）周（zhōu）全（quán），也難以完全杜絕海管發生堵塞、泄露，失效（xiào）的情況。一旦發生（shēng）海管堵塞，可以先使用清管球進行清管作業。對於海管（guǎn）發生腐蝕、泄漏或清管（guǎn）球不能疏通的管段，采取切斷破損（sǔn）海管，重新更換連接。水深較淺區域，可以打撈上來重新焊接。海水較深區域，采用ROV水下作業，切斷海管，使用法蘭、卡箍等機械（xiè）方式連接。至（zhì）此，一條完整的海管鋪設作業順利結束（shù）。

我國海底管道產業起步較晚，但經過20餘年的發展，我國海底管道鋪（pù）設能力取得了長（zhǎng）足的進步。據統計，我國（guó）海洋石油已經建成了81個（gè）油氣田，鋪設的海洋管道長度超過6000公裏。

鋪管船

鋪管船是海底管道（dào）施工（gōng）的重要工具，在海洋設施建造方麵起著舉足輕重（chóng）的作用。鋪管船的形式較為多樣，既有純粹的鋪管（guǎn）船，也有起重能力超（chāo）強（qiáng）的起重鋪管船；從船體上看，有駁船式（shì）、普通船型式和半潛式。

目前CNOOC已經具備7艘專業鋪管船，分別是HYSY201、HYSY 202、藍疆（jiāng）、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（zuò）業線，一條主線兩條輔線（xiàn）。其餘鋪管船均為單作業線，並且作業線（xiàn）均在右（yòu）舷。我國現有的鋪管船均采（cǎi）用S型鋪管（guǎn）法。

目前國內淺水區域開發日趨飽和，未來趨勢是向南海深水發展（zhǎn）。相比而言，美國墨西哥灣、北非和巴西水域水深較深，相關企業很（hěn）早（zǎo）就（jiù）開展了深水技術的研究，這些國家深水鋪管技（jì）術已經較為成（chéng）熟。而中國海洋油氣事業一直（zhí）集中於（yú）淺水，作業階段S-Lay鋪管（guǎn）技術應用較（jiào）多。隨著近幾年張緊器扭矩能力的提（tí）升，S-Lay鋪（pù）管水深作業能力在不（bú）斷進步，但Reel-Lay和J-Lay施工（gōng）技術才是開發深水重點研究（jiū）的方向。（文：孟偉 來源：《石油（yóu）知識》）

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