李成鋼 張敬安 鄭輝 肖治國(guó) 吳義濤

【摘要】海底管道懸跨的產(chǎn)生有諸多原因，波浪和海流的沖刷、異常潮流和暴風(fēng)的作用、土壤性能的改變和海底的凸凹不平都很容易使管道產(chǎn)生懸跨。當(dāng)海底管道出現(xiàn)懸跨后，使得海底管道的運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)劇增，嚴(yán)重影響海上油氣的安全生產(chǎn)。因此采取合理的方法對(duì)海底懸跨管道進(jìn)行維護(hù)治理顯得尤為重要，國(guó)內(nèi)外采用了多種海底管道懸跨防治和維護(hù)措施。本文總結(jié)了海底管道懸跨維護(hù)方法，以期為海底管道懸跨的維護(hù)提供指導(dǎo)性參考。

【關(guān)鍵詞】海底管道 沖刷 懸跨 維護(hù)

海底管道被譽(yù)為海上油氣田開發(fā)的生命線，是一種高效、經(jīng)濟(jì)可靠的油氣輸送方式，實(shí)踐已經(jīng)證明，管道輸送是海洋油氣運(yùn)輸?shù)淖钣行Ш妥畎踩妮斔头绞健?/p>

海底的地形和地質(zhì)構(gòu)成，波浪與海流的作用，海底沙波或沙丘運(yùn)動(dòng)以及土壤性能的改變等等，都會(huì)引起管跨的發(fā)生。無(wú)論管跨由何原因產(chǎn)生，只要到達(dá)臨界懸空長(zhǎng)度，軸向過(guò)載應(yīng)力和渦激振動(dòng)會(huì)對(duì)管道的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅；另外，懸跨管道失去了土壤的掩埋，在遭受墜物或拋錨沖擊時(shí)更易受到損傷，加之懸跨的管道直接曝露于海床表面，容易與漁船拖網(wǎng)發(fā)生干擾、拖掛現(xiàn)象，甚至在拖拉下發(fā)生位移、屈曲。因此，尋找一種切實(shí)可行的管道懸跨治理方法，對(duì)保證海底管線在役期間的安全運(yùn)行具有重要意義。

1 海底管道懸跨的維護(hù)與治理

針對(duì)海底管道懸跨這一重大安全隱患，國(guó)內(nèi)外采用了多種海底管道懸跨防治和維護(hù)措施，常用的措施有重新挖溝埋管法、填埋覆蓋法、水下支撐法、加重法、降流促淤法等方法。

1.1 重新挖溝埋管

重新挖溝埋設(shè)法可以消除管道懸跨的支撐肩，將管道沉降到?jīng)_刷深度以下，從而避免自由懸跨的發(fā)生。根據(jù)所采用的挖溝設(shè)備不同又分為犁式挖溝法和噴射式挖溝法。如圖1所示。海底管道挖溝埋設(shè)，能避開、減輕或防止管道損傷或使損傷的危險(xiǎn)減至最少，因而世界各國(guó)都對(duì)管道埋設(shè)有一定要求。海底管線的埋深取決于多種變量，其中包括波浪氣候、沉積物的大小、潮流沖蝕和土壤液化的可能性，以及未來(lái)擴(kuò)建航道、工程的重要性和管道損壞的環(huán)境影響等因素 。

1.3 水下支撐法

水下支撐法是在懸空段設(shè)置支承支架，以減少海底管道的振動(dòng)，它可防止懸空管道由于渦激振動(dòng)引起的管道斷裂。主要的方法有：

2005年，國(guó)內(nèi)學(xué)者發(fā)明了一項(xiàng)專利技術(shù)——海床泥沙截留、促淤積防沖刷裝置。如圖10所示。該裝置包括柔性輕質(zhì)浮簾、浮體、過(guò)沙窗口和重梁，其中浮簾的下緣捆綁在一個(gè)安放在床面的重梁上以使其固定，浮體設(shè)在浮簾上緣以保證浮簾不倒伏在床面上，在浮簾底部一定高度位置處開有矩形過(guò)沙窗口。

1.6 其他修復(fù)方法

撓性軟管作為海上油氣輸送手段近年來(lái)得到了廣泛的應(yīng)用，主要用于作為油氣輸送的立管、海底管線，也用于跨接管，在我國(guó)南海和渤海均有應(yīng)用。如圖12所示。

軟管具有撓性大，考疲勞能力強(qiáng)，易安裝且可重復(fù)利用的特點(diǎn)。當(dāng)海床受到?jīng)_刷時(shí)，軟管可以依靠本身的重力，自然下垂并附著在海床上，防止進(jìn)一步的懸空，這就避開了渦流激振對(duì)管道的影響，保證海底管道的安全運(yùn)行。但對(duì)于已建成投產(chǎn)的海底管線，更換軟管必須在管線停產(chǎn)的情況下方可實(shí)施，另外如存在海底管線與其它海底構(gòu)筑物的交叉，實(shí)施起來(lái)較為困難；軟管專營(yíng)性強(qiáng)，成本高；抗外來(lái)沖擊載荷能力弱。因此該種方法主要應(yīng)用在新建海底管線在海底的懸空控制對(duì)策[11]。

2 結(jié)束語(yǔ)

海底管線在鋪設(shè)于海床表面以后，由于種種原因，不可避免的會(huì)出現(xiàn)懸跨現(xiàn)象。這種現(xiàn)象嚴(yán)重威脅海上油氣的安全生產(chǎn)。因此，必須加大海底管道的監(jiān)測(cè)，檢測(cè)和保護(hù)力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)海底管道的懸跨問(wèn)題，根據(jù)海管所處海洋環(huán)境條件，采取合適的海底管道懸跨維護(hù)措施，確保海底管道服役期間的安全運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介

李成鋼，男、漢族、山東人，碩士學(xué)位，經(jīng)理 ，現(xiàn)于中海油田服務(wù)股份有限公司工作。