劉爽

摘要：在進(jìn)行海底管道運行維護(hù)的作業(yè)時，需要合理規(guī)劃承擔(dān)的經(jīng)濟(jì)成本，避免出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)成本過高等問題。因此，本文根據(jù)可能影響海底管道運行維護(hù)技術(shù)的具體因素，通過建立合適的數(shù)學(xué)模型，分析海底管道運行維護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本情況，選擇合適的海底管道運行維護(hù)管理模式，旨在最大程度上提高海底管道運行的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：海底管道；運行維護(hù)；經(jīng)濟(jì)成本

隨著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，海底管道作為連接陸地和海洋的樞紐更加廣泛地應(yīng)用于海洋油氣勘查、海底礦產(chǎn)資源開發(fā)、海洋工程建設(shè)等領(lǐng)域。由于海底管道所處環(huán)境的特殊性，例如，高壓、低溫、強化學(xué)腐蝕等，使得其檢測和維護(hù)具有較大難度和風(fēng)險。因此，如何有效地檢測和維護(hù)海底管道，確保安全運行，成為當(dāng)前研究的熱點和難點。

一般來說，海底管道的檢測和維護(hù)主要涉及以下兩個方面：

第一是海底管道的地形測量。這是海底管道檢測的首要任務(wù)?？梢酝ㄟ^地形測量技術(shù)，例如，聲納測量、衛(wèi)星遙感、深海測礦機等手段，全面測量和記錄海底管道的位置、長度、直徑、深度，以此確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

第二是海底管道的物理性質(zhì)檢測。海底管道所處環(huán)境的惡劣性質(zhì)和放置時間都可能影響其性能，需要定期檢測管道物理性質(zhì)，例如，強度、疲勞、腐蝕等。常用的方法包括超聲波檢測、X射線檢測、磁力檢測、電流泄漏檢測等。

在建設(shè)海底管道項目中，檢測和維護(hù)海底管道具有重要作用。這是一項非常復(fù)雜且運行成本相對較高的工作，只有全面提高作業(yè)質(zhì)量，嚴(yán)格控制經(jīng)濟(jì)成本，才能推動項目更好地發(fā)展。當(dāng)前，部分海底管道運行項目中會由于經(jīng)濟(jì)成本控制失誤出現(xiàn)的資源浪費，給企業(yè)帶來了不小的損失。本文將通過數(shù)學(xué)建模的方式，全面分析海底管道運行維護(hù)技術(shù)背后的經(jīng)濟(jì)成本問題，力爭以較小的經(jīng)濟(jì)投入，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益，全面提高海底管道運行維護(hù)質(zhì)量，降低海底管道運行維護(hù)成本。

一、海底管道運行維護(hù)技術(shù)的數(shù)學(xué)建模

（一）海底管道運行維護(hù)前期的經(jīng)濟(jì)成本模型

為了更好地分析海底管道運行維護(hù)過程中的相關(guān)經(jīng)濟(jì)成本問題，可以對海底管道運行維護(hù)階段的經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。本研究的數(shù)學(xué)建模如下所示：

其中，Wi為整個海底管道運行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本的全體評價值，aij為海底管道運行維護(hù)過程中各個項目因素的比重情況，Wj為海底管道運行維護(hù)過程對各個項目因素的評價情況。

例如，在海底管道運行維護(hù)的工程作業(yè)中，各項資金的投入和支出、不同階段的項目運行費用以及在各個階段可能出現(xiàn)的風(fēng)險意外等因素都屬于aij代表的項目因素。

在使用上述數(shù)學(xué)模型分析數(shù)據(jù)時，相關(guān)的管理人員可以根據(jù)實際情況，合理選擇各個項目因素的比重情況，例如，把不同項目因素的比重值設(shè)定為1～22之間，以此更好地確認(rèn)在海底管道運行維護(hù)階段，作業(yè)施工所需的實際經(jīng)濟(jì)支撐，可以更合理地控制和把握項目的經(jīng)濟(jì)成本，避免出現(xiàn)資金支出超標(biāo)等問題。

（二）建立數(shù)學(xué)模型的實際價值

在海底管道運行維護(hù)的過程中，數(shù)學(xué)建模可以很好地衡量作業(yè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)成本之間的平衡。也就是說，在進(jìn)行海底管道運行維護(hù)時，需要滿足一定的質(zhì)量需求，即評估海底管道的適用性、相容性和耐久性，以此避免海底管道運行維護(hù)階段出現(xiàn)質(zhì)量安全問題。

同時，在引入嚴(yán)格的質(zhì)量安全因素控制的基礎(chǔ)上，海底管道運行維護(hù)項目對經(jīng)濟(jì)成本的預(yù)算可能會超出一定范圍。因此，必須嚴(yán)格控制海底管道運行維護(hù)階段的經(jīng)濟(jì)成本問題，將每一項資金都花費在合理的作業(yè)中，以實現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)回報。

二、海底管道運行維護(hù)技術(shù)的檢測、測試等經(jīng)濟(jì)成本因素

要想利用數(shù)學(xué)模型合理控制海底管道運行維護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本，必須了解海底管道運行維護(hù)階段影響經(jīng)濟(jì)成本的各項因素，并進(jìn)行合理的分析和預(yù)判，進(jìn)而加強經(jīng)濟(jì)成本控制。

（一）海底管道介質(zhì)組分

在探析海底管道介質(zhì)組分對經(jīng)濟(jì)成本影響時，相關(guān)的管理人員需要全面分析對應(yīng)的檢測單位、管道取樣的位置、取樣方法以及管道取樣的時間等因素。

（二）腐蝕檢測技術(shù)

不同于地面管道運行維護(hù)技術(shù)，在海底管道運行維護(hù)作業(yè)中，管道更容易受到腐蝕，相關(guān)的管理人員必須全面考慮腐蝕因素，并進(jìn)行綜合分析，以此制定更好的經(jīng)濟(jì)成本預(yù)測方案。

一般來說，在腐蝕檢測的過程中，相關(guān)的管理人員常常會使用腐蝕掛片法、檢測管段法、電阻探針法等檢測技術(shù)檢測分析海底管道的具體情況。在海底管道運行維護(hù)的過程中，腐蝕檢測人員要定期對海底管道進(jìn)行腐蝕檢測。而在腐蝕檢測的過程中，除了基本的設(shè)備成本費用之外，還會涉及腐蝕檢測人員費用、腐蝕檢測材料費、水下作業(yè)機器人費用等。檢測人員所用的檢測手段不同，費用也會有所不同。因此，要想更加合理地控制費用成本，管理人員還要根據(jù)實際情況，選擇合適的檢測方法，以此降低檢測成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（三）外部檢測費用

在海底管道運行維護(hù)的過程中，相關(guān)管理人員要從外部對海底管道進(jìn)行質(zhì)量檢查，產(chǎn)生的費用被稱為外部檢測費用。就當(dāng)前的外部檢測手段而言，工作人員往往會采用勘察船巡邏檢測、潛水員直接下水檢測或水下機器人下水檢測等多種方式進(jìn)行質(zhì)量檢查。不同方式對應(yīng)的檢查費用有所不同，一般來說，如果作業(yè)深度不超過水下50m，可以采用潛水員直接下水檢查的方式，費用較低，檢查結(jié)果較準(zhǔn)確，可以滿足外部檢測需求。如果作業(yè)深度超過水下50m，可以采用水下機器人檢查的方法，雖然成本較高，但可以確保檢查作業(yè)的安全。如果作業(yè)深度更深或水下情況更為復(fù)雜，需要水下機器人配合勘察船，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，但經(jīng)濟(jì)成本也會大幅度增加。

（四）內(nèi)部檢測費用

除了對海底管道進(jìn)行日常外部檢測之外，相關(guān)的工作人員還要對管道進(jìn)行內(nèi)部檢測。一般來說，在檢測海底管道時，要根據(jù)海底關(guān)鍵的現(xiàn)場情況制定可行性檢測方案，采集相關(guān)的數(shù)據(jù)，做好應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)前，可以采用的內(nèi)部檢測方案主要有幾何變形檢測、超聲波檢測、電磁波檢測等，并搭配相應(yīng)的檢測儀器使用。

根據(jù)海底管道的實際情況，評估檢測周期和檢測頻率。根據(jù)海底管道的具體位置和情況，判斷內(nèi)部檢測的頻率和時間，根據(jù)海底管道的情況得出評估結(jié)果。隨著檢測頻率和檢測時間的增加，相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)成本也會增加。

（五）海底管道犧牲陽極有效性檢測費用

由于海水具有一定的腐蝕性，當(dāng)海底管道埋入海水時，要為海底管道搭配犧牲陽極。借助犧牲陽極的腐蝕，可以在一定程度上延長海底管道的使用壽命。同時，海底管道的維修人員要定期檢測犧牲陽極的質(zhì)量情況，也會消耗一定的經(jīng)濟(jì)成本。

一般來說，檢測海底管道的犧牲陽極時，可以從以下兩個方面著手：第一，檢測海底管道犧牲陽極的現(xiàn)狀，例如，犧牲陽極上面是否被海洋中的各種生物覆蓋，是否遭遇嚴(yán)重的海水腐蝕或出現(xiàn)嚴(yán)重的鈍化問題等。第二，檢測海底管道犧牲陽極的電路是否出現(xiàn)異常，例如，犧牲陽極的開路電位是否正常，陽極的輸出電流是否正常，犧牲陽極能否為海底管道進(jìn)行電連接等。

在這方面的檢測作業(yè)中，除了基本的設(shè)備費用之外，還要根據(jù)犧牲陽極的實際情況，安排后續(xù)的定點檢測。

（六）維修費用

在海底管道的日常運行和維護(hù)過程中，管理人員要定期維修海底管道，例如，管理人員要定期在海底投放管道支撐物，避免海底管道出現(xiàn)坍塌等問題；定期拍照記錄海底管道的情況，分析不同階段海底管道的具體情況，以便及時維修與更新海底管道；通過水下機器人定點維護(hù)海底管道，以此確保海底管道順利運行。

在這些基礎(chǔ)的維修維護(hù)中，每一項作業(yè)都會產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)成本。管理人員要根據(jù)海底管道的實際情況，做出最優(yōu)的成本預(yù)算，以較低成本換取較大收益，在充分保障海底管道質(zhì)量的前提基礎(chǔ)上，為企業(yè)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，降低日常開銷。

（七）海底管道警示管理費用

在海底管道的運行維護(hù)過程中，還要定期對海底管道進(jìn)行警示管理。例如，工作人員需要用直升機從全局監(jiān)控海底管道的具體情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常，必須立刻進(jìn)行維護(hù)處理。同時，可以利用巡檢船或守護(hù)船對海底管道進(jìn)行定期定點警示管理，以此保障海底管道的運行穩(wěn)定。

在這個過程中，無論是直升機設(shè)備的使用，還是巡檢船或守護(hù)船的使用，都會為海底管道運行維護(hù)工作帶來一定的經(jīng)濟(jì)成本。同時，在對海底管道進(jìn)行警示管理時，還要支出一定的人員費用，避免影響海底管道運行維護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本情況。

三、海底管道運行維護(hù)技術(shù)的應(yīng)急相應(yīng)因素

除了上述的海底管道運行維護(hù)的檢測成本之外，相關(guān)管理人員還要準(zhǔn)確分析和判斷海底管道運行維護(hù)技術(shù)的應(yīng)急成本，以此更好地控制海底管道運行的經(jīng)濟(jì)成本，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益最大化。

（一）事故地點的定位查詢

一般來說，在海底管道運行維護(hù)的應(yīng)急預(yù)案中，需要采用衛(wèi)星定位、直升機定位、水下機器人定位等方法對事故地點進(jìn)行定位查詢。只有找到海底管道事故的發(fā)生地點，才能更好地分析和判斷后續(xù)情況。

在海底管道維修過程中，事故地點的定位查詢至關(guān)重要，因為任何維修和修復(fù)工作都必須在準(zhǔn)確的位置進(jìn)行。在判斷事故地點時，操作人員可以從以下方面著手：第一，確定海底管道地形。在確定事故地點前，要全面測量海底管道地形，確定管道的位置、長度和深度等參數(shù)，可通過聲納測量、衛(wèi)星遙感等技術(shù)來實現(xiàn)，然后比對收集的數(shù)據(jù)與管道原始設(shè)計圖，以此確定具體位置。第二，檢測管道狀態(tài)?？刹捎昧鳒y儀、磁力檢測儀、超聲波儀器和攝像機等設(shè)備，了解管道出現(xiàn)的問題、損壞程度以及位置。第三，使用海洋探測和調(diào)查儀器。檢測海底管道，可通過聲納回波、磁場梯度和電性等參數(shù)找到管道位置。

相關(guān)的管理人員可以根據(jù)海底管道事故的具體情況，選擇合適的定位查詢手段，在較快、較準(zhǔn)地判斷海底管道事故發(fā)生地點的基礎(chǔ)上，降低經(jīng)濟(jì)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

（二）事故點的檢測

當(dāng)海底管道的作業(yè)人員準(zhǔn)確檢測到事故發(fā)生地點之后，需要檢測事故點。事故點檢測指的是作業(yè)人員檢測海底管道的內(nèi)部和外部，一般來說，內(nèi)部檢測是檢測海底管道的徑向是否變形、管道是否開裂，外部檢測是檢測海底管道的電極情況、管道沉陷情況等問題。

（三）事故事態(tài)的評估

在海底管道運行維護(hù)的過程中，海底管道作業(yè)人員需要評估事故事態(tài)，當(dāng)采集完相關(guān)的數(shù)據(jù)后，全面評價海底管道，給出最終的管道運行維護(hù)方案。在評估海底管道事故事態(tài)情況時，要利用相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行可靠性分析和安全性分析，具體情況具體分析，選擇合適的評估方案，控制經(jīng)濟(jì)成本。

第一，評估管道損壞程度。在事故發(fā)生后，確定管道受到的損害程度，通過采用流測儀、磁力檢測儀、超聲波儀器和攝像機等設(shè)備監(jiān)測管道狀態(tài)，以此制定維修和修復(fù)計劃。第二，評估受影響地區(qū)。海底管道事故可能影響周圍的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)，可以讓海洋科學(xué)家和環(huán)境科學(xué)家等專業(yè)人員進(jìn)行實地調(diào)查，以此確定維修和修復(fù)的優(yōu)先級和進(jìn)度。第三，評估管道應(yīng)急響應(yīng)計劃。在事故發(fā)生之前，要有緊急響應(yīng)計劃，以此確保在事故發(fā)生后立即采取行動。評估應(yīng)急響應(yīng)計劃需要專業(yè)人員的專業(yè)知識和技能，但需要注意的是，維修和修復(fù)工作的成功與否主要取決于應(yīng)急響應(yīng)計劃的質(zhì)量和有效性。

（四）海底管道應(yīng)急維修

在海底管道運行維護(hù)時，作業(yè)人員可以采用的應(yīng)急維修方案主要有水上維修、水下維修、機械維修等方式，可以快速解決海底管道遇到的應(yīng)急問題，確保經(jīng)濟(jì)效益。與此同時，還要學(xué)會根據(jù)實際情況，合理選擇海底管道應(yīng)急維修方案和需要的運行維護(hù)設(shè)備，降低運行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本。

四、結(jié)語

綜上所述，建立數(shù)學(xué)模型可以分析影響海底管道運行維護(hù)技術(shù)的因素，提出合理的管控措施，制定良好的海底管道運行維護(hù)方案，以此充分保障海底管道質(zhì)量安全，降低海底管道運行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本。

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