海洋工程油气管线的设计优化工艺

2022-12-12

随着经济社会的快速发展, 海洋油气管道具有不可替代的重要作用。海洋油气管道一般就是指海洋管道, 指的是在海洋区域内运输石油和天然气的管道。它的主要独特作用在于将海底开采出的丰富的油气资源从油气开采平台送往FPSO或陆地处理终端。而当今的海洋工程管道又存在着这样或那样难以避免的问题, 故优化海洋工程管线的设计具有十分重要的借鉴意义。

一、当前海洋工程油气管线的现状

海洋工程油气管线与陆地油气管线在很多方面十分相似, 但它在管线存在的外界环境、自身结构、材料介质等方面迥然不同。目前的海洋工程油气管线, 材质科技含量高, 装备较齐全, 它本身具有的安全性能较高, 且它抵抗海水腐蚀能力十分强, 逐渐在油气运输中发挥显著作用。但是不可否认的是, 我国的海洋油气管线由于其起步晚、欠缺专业的高新技术等原因存在诸多问题, 与国际先进水平存在一定的差距, 我们要努力缩小这差距, 优化我们的工程油气管线设计。

二、海洋工程油气管线存在的问题及原因

1. 工程施工的投资大及原因

工程施工的投资大主要包括人员、时间、金钱的耗损大, 有时需采用进口材料, 代价相当高, 主要原因如下: (1) 需要供应纳米、防腐蚀等高尖端材料, 材料的成本较高。 (2) 使用专业船队进行勘测、铺设和维护管线的费用十分高, 是架设海底管线的主要花费。 (3) 勘测、铺设和维护管线的专业设备处于前沿水平, 引进和购买的费用高。

2. 工程质量难以保证及原因

海洋管道处于海域这样一个特殊的环境, 工程质量难以保证的主要原因有: (1) 我国海洋油气管线运输的是海洋油气田内的稠油, 容易发生管线停滞, 无法正常使用, 甚至发生爆炸等严重后果。 (2) 一旦发生事故后难以维修和完善。 (3) 海水易腐蚀和冲击, 管线运输面临不稳定的危险状态。

3. 工程施工的存在环境险恶多变及原因

工程施工环境险恶多变, 在于海洋状况变化多端而迅猛剧烈, 又难以预测、加以防范。具体情况:海浪冲力大, 对施工船和队员均有影响;海风剧烈, 使铺设管道操作难;海洋生物在遇到紧急海况时, 可构成巨大威胁等等, 存在险恶环境时, 往往需要将海面工程搁置, 转移至海底, 待风险消除时, 再恢复施工。

4. 施工组织复杂及其原因

管道的预测、初步制定、供应淡水和燃料、装备船队, 制定线路等等, 均需有一个缜密的团队来一一设定, 组织相当之困难;海洋上一切管道设计均需与岸上基地保持紧密联系, 如保持无线电、网络等时刻联系, 必须具有意义完备的海路组织系统, 只有如此才能保证管线的安全设计和运行。

三、优化海洋工程油气管线问题的对策

针对我们所详细解剖的问题, 我们可以想出如下规避和防范的问题和对策。

1. 优化海上定位系统

目前的海上定位系统主要是无线电定位系统, 依靠陆地上的电台发射微波信号, 存在速度慢和误差等问题, 我们可以通过卫星导航全球定位系统 (GPS) 、GPS定位系统光学仪器测定法、声呐法来优化海上定位系统, 只有具备一个完善的海上定位系统才能推测海风海浪、预制管线的最佳位置、确定铺设船队的方向和路线等重要工程, 才能克服险恶环境的不利影响, 保证工程质量, 省时省力。

2. 采用新型的深水加半潜式铺管船

目前一般铺设管道只使用半潜式铺管船和深水铺管船。半潜式铺管船只能潜入浅海区域, 不支持深海管道铺设, 具有局限性。而深水半潜式铺管船则可以克服局限, 以其优良的性能、大面积、潜水深, 抗风浪能力突出等特点, 可以缩短施工周期、降低作业风险, 与时俱进地适应设计和安装海洋内油气管线的复杂和困难。

3. 采用牵引法加开沟作业方法

近年来, 牵引法是铺设管线的常见做法, 应用最广, 它将管线割裂成管段, 在较平静的海洋环境下, 牵引预定地点, 一一对接, 形成线路, 它的便利之处在于无需铺管船和开沟, 省时节力。但是在风浪等险恶的海洋环境下无法适应, 这时我们需要综合开沟船的使用再加以牵引, 具体如下, 利用开沟铺管船加以牵引, 深入海洋环境复杂区域, 先铺管后开沟或后铺管先开沟, 通过开挖材质坚硬的海底, 铺设不易裸露的管线, 使其藏于海底淤泥中, 降低海水腐蚀和冲击力构成的风险, 是一项重要而安全的措施。

4. 利用互联网平台技术深化海浪和水流研究

众所周知, 海洋管道的设计是一项施工组织极其复杂的工程, 也是面临十分险恶环境的艰巨任务。而海浪和水流又直接影响着管道的施工和操作, 我们必须摆脱海浪和水流的干扰, 以加快施工周期、保证施工安全, 简化操作程序等。

为此, 我们必须加强海浪和水流的勘测, 深化对其两者的研究。详细勘察不同施工海域内不同类型的风浪, 它们发生的频率, 延续的时间, 发生的周期, 海浪的大小和高度, 方向等等, 综合考虑所研究到的资料, 作为选择施工时间、方向和路程、施工速度的参考和依据。采用和互联网平台相连接的海浪记录仪来勘测和记录海浪。另一方面, 施工前, 我们要掌握水流的规律来规避风险, 如水流的方向, 横向和垂直的分布力度和大小, 减小铺设管道的阻力和增强管道的稳定性, 防止其断裂或运行时爆炸。利用互联网平台技术深化海浪和水流研究来克服施工复杂状况, 建立一个完备的施工方案。

结论

经济社会的快速发展导致陆上油气资源的急剧减少, 使得各国越来越加强对海洋油气资源的重视, 这是不可避免的一个趋势。因此, 作为海洋油气资源运输的重要枢纽即油气管道的设计和铺设尤为重要, 针对海洋油气管线存在的问题, 我们提出优化的具体对策, 促进海洋油气管线朝高科技、高性能方向大步发展, 对海洋油气事业发展发挥着举足轻重的作用, 优化海洋油气管线设计工艺可上升到提高综合国力的角度。

摘要：在当今新形势下, 优化海洋工程油气管线十分重要。针对其存在的工程施工的投资大、工程施工的存在环境险恶多变、施工组织复杂、工程质量难以保证, 我们给出优化海上定位系统、采用新型的深水加半潜式铺管船、采用牵引法加开沟作业方法、利用互联网平台技术深化海浪和水流研究等对策, 促进海洋油气事业的发展。

关键词：铺管船,油气管线,施工,优化