不論海上油氣田采用何種方案開(kāi)發(fā)，都需要將油氣從地層內部輸送至平臺、FPSO或陸上終端，鋪設海底管道是最直接、有效的輸送方式。海底油氣管道是海洋油氣生產(chǎn)系統的“生命線(xiàn)”。世界上最長(cháng)的海底管道是挪威到英國的Langeled管道，全長(cháng)1200公里，2007年投入運營(yíng)。管道所處海域的深度世界紀錄是2775米，是由“Solitaire”號鋪管船創(chuàng )造。目前，我國鋪設的海底油氣管道超過(guò)了6000公里，最長(cháng)的海底管道是崖城13-1氣田，輸氣管道長(cháng)778公里。

海底油氣管道是什么樣的？

海管是鋪設在海底，連續輸送油、氣、水的管道。打個(gè)比方：海上的油氣設施都是一個(gè)個(gè)有價(jià)值的“點(diǎn)”，只有通過(guò)油氣管道這樣的“線(xiàn)”將“點(diǎn)”連接，才能構成完整的系統，發(fā)揮生產(chǎn)系統的整體價(jià)值。海底管道主要有平管、膨脹彎管、立管等種類(lèi)。海底平管平鋪于海底，是海底油氣輸送的主力軍。膨脹彎管用于連接海底平管與立管。受海水溫差的影響，鋼管存在著(zhù)熱脹冷縮的現象，膨脹彎管可以補償海管長(cháng)度的變化。立管是海底處于垂直狀態(tài)的管道，連接海底平管與海上的生產(chǎn)設施。深水區立管通常以自由狀態(tài)立于水中，例如頂部預張力立管（TTR）、鋼懸鏈立管（SCR）、柔性立管、塔式立管等。另外，跨接管也必不可少，它是連接采油樹(shù)與生產(chǎn)管匯的。根據油田產(chǎn)出物（油、氣、水）和產(chǎn)量的不同，選擇相應管徑和結構的海管，理論上產(chǎn)量越大，管徑越粗。

為了防止深水低溫高壓形成的水合物堵塞海管，需要使用保溫管道；而海上稠油需在平臺加熱后輸送，所以需要采用熱油輸送工藝和保溫管道結構。電伴熱海管就給海管加上了“暖寶寶”。為了增加管道的穩定性，混凝土配重海管應運而生。

海管的材質(zhì)不同決定了海管的生產(chǎn)成本、抗侵蝕能力、重力要求以及在焊接時(shí)的性能。目前一般采用碳鋼API 5L X56及以上。

有哪些鋪設海底管道的方法？

完成一條海底管道，設計考慮因素繁多，而安裝施工更是要克服千難萬(wàn)險。首先是作業(yè)環(huán)境處于海洋，不僅作業(yè)空間嚴重受限，海況的復雜多變也會(huì )給正常施工帶來(lái)極大的挑戰。另外，海底環(huán)境復雜，并非一馬平川，它由各種地形地貌組成，例如高聳的海山、起伏的海丘、綿長(cháng)的海嶺、深邃的海溝等等。我們并不能像在陸地上鋪設管道那樣改造海底的地貌，所以無(wú)論在設計還是施工過(guò)程中，鋪設海底管道考慮的因素就非常復雜了。海底低溫、高壓、高鹽度、暗流涌動(dòng)，水合物阻塞、管道腐蝕、沖擊損耗等難題會(huì )持續存在。這些問(wèn)題的同時(shí)存在使得鋪設海底油氣管道不僅是工程難題，同時(shí)又是科學(xué)難題。

那么，海底管道是如何鋪成的呢？對于施工作業(yè)而言，水深是最大的影響因素，根據水深不同，鋪管作業(yè)迥異。

（1）離岸近、水淺的地方，可以用絞車(chē)直接將海管拉上陸地。

（2）淺海區、離岸遠的地方可以通過(guò)鋪管船一邊下放、一邊焊接的方式鋪管。主要采用S-Lay（S型鋪設法）：海底管道通過(guò)船尾的托管架入水，形成S形曲線(xiàn)鋪入海底。在鋪管作業(yè)過(guò)程中，船上需要有3樣神器——張緊器、托管架和焊接作業(yè)線(xiàn)。張緊器用來(lái)固定海管，像是一個(gè)大夾子夾住海管。托管架則用來(lái)控制海管的鋪設方向。此外，受海上作業(yè)空間限制，鋪設海管需要一支專(zhuān)業(yè)的船隊相互配合完成施工，成本也要比同等情況下的陸地高出1～2倍。

（3）在深水區進(jìn)行鋪管作業(yè)，水深增加，導致施工難度呈指數級增長(cháng)。海管長(cháng)度增加，導致重量增加，需要鋪管船承受更大的張力，此時(shí)采用J-Lay方式施工。J-Lay（J型鋪設法）：海管以接近垂直的形態(tài)離開(kāi)鋪管船，沿垂彎段向下，直至鋪入海底，管線(xiàn)整體呈“J”型，適用于幾百米至幾千米的深海區域。

（4）隨著(zhù)新技術(shù)的不斷發(fā)展，海上鋪管作業(yè)形式也再不斷進(jìn)步。對于管徑小、強度稍弱的海管，可以在陸地上制造好直接卷于滾筒上，使用鋪管船運至海上鋪設，這種作業(yè)方式稱(chēng)為Reel-Lay（卷管式鋪管作業(yè)）。目前，卷管式鋪管船可以分為水平式和垂直式兩種。水平式卷管鋪管船，其轉動(dòng)軸垂直于鋪管船甲板，采用S型鋪設（常用于淺水），常用于鋪設臍帶纜；而垂直式卷管鋪管船，其轉動(dòng)軸與鋪管船甲板保持水平，采用J型鋪設，常用于深水。當然最終選擇哪種作業(yè)方式，不僅要考慮水深，還要結合作業(yè)周期、作業(yè)成本等綜合因素。

海管在海底的鋪設步驟

以最常見(jiàn)的S型鋪管作業(yè)方式為例，詳細介紹海底管道是如何建成的。

（1）準備階段。準備階段包括鋪管船就位、安裝托管架、倒海管、海管起始連接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，然后開(kāi)始鋪管，這種方法比較經(jīng)濟。

（2）海管焊接作業(yè)。海管需要被一根一根焊接在一起，然后下放到海底。焊接工序至關(guān)重要：通過(guò)滾輪輸送至加工車(chē)間，然后進(jìn)行坡口加工、管端消磁、管段預熱、焊口組對、各種焊接（封底焊、填充焊、內部焊、蓋帽焊）、無(wú)損探傷、噴砂、涂覆密封、發(fā)泡等十幾項工序。

（3）海管入水。鋪管船向前移船，海管入水。海管管端到達著(zhù)泥點(diǎn)后，邊焊接邊鋪設，進(jìn)入正常鋪管作業(yè)階段。當鋪管過(guò)程中遭遇惡劣天氣，或是突發(fā)其他意外情況影響到鋪設海管正常作業(yè)時(shí)，需要臨時(shí)棄管。棄管時(shí)要焊接臨時(shí)棄管頭，通過(guò)A/R絞車(chē)鋼絲連接。

（4）結束平鋪管段作業(yè)。在海底管線(xiàn)鋪設到立管安裝位置附近時(shí)，結束鋪設作業(yè)，與棄管作業(yè)步驟相同。

（5）立管、膨脹彎的連接。海管平鋪段作業(yè)結束，此時(shí)需要水下測量平鋪段海管與立管之間的距離，定制膨脹彎管。膨脹彎管采用法蘭連接的方式。淺水區域可以人工潛水進(jìn)行后續連接工作，水深大于50米時(shí)，采用飽和潛水作業(yè)。

（6）海管清管試壓、排水。完成所有管線(xiàn)連接后，需要進(jìn)行清管試壓的工作。清管作業(yè)是為了清洗管內壁、測量管線(xiàn)是否有屈曲變形。常用的儀器是清管器。試驗壓力一般需要超過(guò)設計壓力，以測試水下連接點(diǎn)是否泄漏，之后對海管進(jìn)行排水或干燥作業(yè)。

（7）海管保護和固定。海管沉放到海底后，波浪、海流以及附近船舶拋錨都會(huì )危及到海管的安全，影響最為嚴重的是漁業(yè)活動(dòng)，漁船拋錨、漁網(wǎng)破壞法蘭連接點(diǎn)等等，所以需要采取一定的保護措施：①針對平管段，可以采用挖溝機挖溝掩埋。方法是挖溝機下放至海底，騎放在海管上，抬起海管，開(kāi)始挖溝，像是耕田用的犁，深度為1～2米，然后掩埋回填。②采用水泥墊塊、固定壓塊等保護措施。水泥墊塊、固定壓塊等制造、鋪設成本高，因此只在立管、膨脹彎管等連接處使用。

（8）管道修復。即使保護再周全，也難以完全杜絕海管發(fā)生堵塞、泄露，失效的情況。一旦發(fā)生海管堵塞，可以先使用清管球進(jìn)行清管作業(yè)。對于海管發(fā)生腐蝕、泄漏或清管球不能疏通的管段，采取切斷破損海管，重新更換連接。水深較淺區域，可以打撈上來(lái)重新焊接。海水較深區域，采用ROV水下作業(yè)，切斷海管，使用法蘭、卡箍等機械方式連接。至此，一條完整的海管鋪設作業(yè)順利結束。

我國海底管道產(chǎn)業(yè)起步較晚，但經(jīng)過(guò)20余年的發(fā)展，我國海底管道鋪設能力取得了長(cháng)足的進(jìn)步。據統計，我國海洋石油已經(jīng)建成了81個(gè)油氣田，鋪設的海洋管道長(cháng)度超過(guò)6000公里。

鋪管船

鋪管船是海底管道施工的重要工具，在海洋設施建造方面起著(zhù)舉足輕重的作用。鋪管船的形式較為多樣，既有純粹的鋪管船，也有起重能力超強的起重鋪管船；從船體上看，有駁船式、普通船型式和半潛式。

目前CNOOC已經(jīng)具備7艘專(zhuān)業(yè)鋪管船，分別是HYSY201、HYSY 202、藍疆、濱海109、HYSY286、HYSY289和HYSY291。HYSY201是我國首條深水鋪管起重船，具有三條作業(yè)線(xiàn)，一條主線(xiàn)兩條輔線(xiàn)。其余鋪管船均為單作業(yè)線(xiàn)，并且作業(yè)線(xiàn)均在右舷。我國現有的鋪管船均采用S型鋪管法。

目前國內淺水區域開(kāi)發(fā)日趨飽和，未來(lái)趨勢是向南海深水發(fā)展。相比而言，美國墨西哥灣、北非和巴西水域水深較深，相關(guān)企業(yè)很早就開(kāi)展了深水技術(shù)的研究，這些國家深水鋪管技術(shù)已經(jīng)較為成熟。而中國海洋油氣事業(yè)一直集中于淺水，作業(yè)階段S-Lay鋪管技術(shù)應用較多。隨著(zhù)近幾年張緊器扭矩能力的提升，S-Lay鋪管水深作業(yè)能力在不斷進(jìn)步，但Reel-Lay和J-Lay施工技術(shù)才是開(kāi)發(fā)深水重點(diǎn)研究的方向。（文：孟偉 來(lái)源：《石油知識》）