深水海底管道铺设技术研究进展

海底管道工程设计与施工技术研究
海底管道工程是连接陆地与海洋的重要交通通道，随着现代工程技术的不断发展，海底管道工程设计与施工技术也越来越受到重视。

涵盖了各种方面，包括管道材料的选择、海底地形的测量、设计方案的优化等等。

在这篇论文中，我们将深入探讨海底管道工程设计与施工技术的相关问题，并提出一些解决方案。

首先，海底管道工程设计与施工技术的研究是一个复杂而细致的过程。

在设计方面，我们需要考虑到海底地质条件、水深、海底生物环境等多种因素，以确保管道能够安全、稳定地运行。

此外，管道的材料选择也是至关重要的，不同的海域环境需要不同材质的管道来适应。

其次，在施工技术方面，海底管道工程也面临诸多挑战。

比如，在海底地形复杂的地区，施工人员需要利用先进的技术手段来确保管道的准确铺设。

此外，海洋环境的不可预测性也给施工工作带来了一定的困难，比如恶劣天气可能导致工程延误等问题。

在实际项目中，海底管道工程设计与施工技术的研究已经得到了广泛的应用。

例如，我国南海地区海底油气管道的建设，就充分展现了先进的设计和施工技术。

海底管道工程设计与施工技术的研究不仅可以促进海洋资源的开发利用，还可以推动海洋工程技术的进步。

梳理一下本文的重点，我们可以发现，海底管道工程设计与施工技术
的研究是一个具有重要意义的课题，我们需要加大研究投入，不断完善设计方案和施工技术，以应对日益严峻的海洋环境挑战。

通过不懈的努力和持续的研究，相信海底管道工程设计与施工技术将会取得更大的突破，为我国海洋事业的发展做出更大的贡献。

科技成果——深海海底管线卷管式铺设关键技术成果简介海底油气资源开采包括探油、采油、运输等三大环节，海底管线是油气运输重要手段，目前深远海海底管线的铺设技术是制约我国深远海油气资源开采利用的关键瓶颈之一。

海底管道是深水油气田开发工程建设的一个重要组成部分，须采用深水铺管作业船及船载铺管设备进行安装。

目前国内还不具备该类工程船舶的设计能力，深水海底管道铺设技术的研究也刚刚起步，现有工程设计能力、设备状况和作业能力等都不能满足我国开发深海油气资源的战略发展要求。

因此，对深水海底管道铺设技术的研究是非常必要的，也符合我国石油工业向深海进军的战略要求。

卷管式铺管法是一种在陆地预制场地将管道接长，卷在专用滚筒上，然后送到海上进行铺设的方法。

卷管式铺管法铺设效率高、费用低、可连续铺设、作业风险小。

卷管式铺管船既可以用于深海，也可用于浅海，但是管道直径不宜过大。

一般而言，因受自身承应力的限制，用于卷管式铺管的而言，因受自身承应力的限制，用于卷管式铺管的钢质管管径最大不能超过406.4mm。

随着技术的进步，目前已有少数卷管式铺管船突破了这个限制。

国内尚没有自主开发的卷管式铺管系统，由于核心技术的封锁，必须走消化吸收、自主研发的道路。

在缺乏设计技术资料的情况下，开展实验室模拟试验工作，有助于更好地了解卷管式铺管过程甄别核心影响因素，为自主设计研发卷管式铺管系统提供科学依据。

1、开发大型的整管弯管模拟装置，能实现多次反复弯曲，建立管道反复弯曲大变形能力的测试方法；2、研究确定大变形管道的焊接方法，开发高效焊接工艺；3、研究管道焊接无损检测技术；4、研究大变形焊接管道的性能评价方法，建立基于应变的工程临界评估技术。

针对深海油气输送管道“卷管式”铺设，技术成果形成集焊接、检验、安全性评估为体系的大变形管道成套高效焊接解决方案。

卷管式铺管法铺管效率高，费用低；适合于深水区域的管道铺设；卷管最大管径为457.2mm，最大作业水深可达1800m。

深水海底管道铺设技术研究进展+李志刚, 王琮, 何宁, 赵冬岩摘要：海底管道作为最重要的海洋石油天然气的运输方式，发展速度逐步加快，对于海底管道的铺设方法和主要铺设工具——铺管船，也提出了更高的要求。

本文介绍了目前普遍使用的几种铺管方法以及世界先进的不同类型铺管船的发展和使用情况，并作了比较与讨论。

作者认为我国在铺管技术以及铺管船的研发及应用方面与国外先进水平相比存在相当大的差距，特别是在深海铺管技术方面差距更为明显，应当充分学习消化已有的成功经验，开展相关领域的研究工作。

关键词：深水, 海底管道, 铺管方法, 铺管船An Overview of Deepwater Pipeline Laying TechnologyLI Zhi-gang, WANG Cong, HE Ning, ZHAO Dong-yan,(Offshore Oil Engineering Co., Ltd., Tanggu, Tianjin)Abstract: The subsea pipeline, regarded as the most important transportation way of offshore oil and gas, is developing rapidly. Consequently, the pipe laying techniques and vessels are considered as critical and characteristic in its application. In the context, the latest deepwater pipeline laying technologies and the various advanced pipe laying barges are introduced and the corresponding comparison and discussion are presented as well. The authors suggest that China should absorb and digest the internationally advanced pipeline laying techniques and pipe laying facilities to make up for the gap existed in the research and application of pipeline laying technologies, especially in the deepwater field.+国家863计划资助课题(2006AA09A105)。

动态分析在深水海底管道S型铺设中的研究与应用随着石油和天然气的开采水平不断提高，深水海底管道的铺设技术也越来越受到关注。

S型铺设是一种常用的深水海底管道铺设方式，可以有效地应对海底地形的变化和地质条件的复杂性。

动态分析技术在深水海底管道S型铺设中发挥着重要作用，可以为工程设计和施工提供可靠的支持。

本文将重点探讨动态分析在深水海底管道S型铺设中的研究与应用。

首先，深水海底管道S型铺设的动态分析原理需要了解。

在海底管道的铺设中，受到海流、海浪、地质灾害等外部环境因素的影响，管道可能会出现偏移、沉降、振动等问题，进而影响到管道的安全性和稳定性。

动态分析技术可以模拟管道受到外部环境作用时的响应情况，通过数值模拟和计算，预测管道在不同工况下的受力情况，并指导相应的设计和施工措施。

其次，动态分析在深水海底管道S型铺设中的应用十分广泛。

在S型铺设过程中，管道需要经过弯曲、拖曳、卸料等复杂的操作，容易受到外部环境的干扰。

动态分析可以分析管道在不同工况下的受力变形情况，评估管道的安全性和稳定性，并优化施工工艺和方案。

此外，动态分析还可以辅助设计师在管道铺设中选择合适的材料和结构，确保管道在复杂环境下的可靠性和耐久性。

另外，动态分析还可以为深水海底管道S型铺设提供数据支撑。

通过动态分析技术，可以得出管道在不同工况下的受力情况、应力分布、振动频率等重要参数，为设计师提供可靠的数据支持。

这些数据可以用于管道的优化设计、材料选择、施工工艺确定等方面，有效提高管道的安全性和可靠性。

总的来说，动态分析在深水海底管道S型铺设中的研究与应用有着重要的意义。

通过动态分析，可以为深水海底管道S型铺设提供可靠的技术支持，预测管道在复杂环境下的受力情况，指导设计和施工工艺的优化，确保管道的安全性和稳定性。

未来，随着深水海底管道的发展和技术的不断创新，动态分析技术将发挥更加重要的作用，为深水海底管道S型铺设提供更加全面和精准的支持。

海底管道下沉与铺设技术研究与应用海底管道下沉与铺设技术是一种在海洋环境下实施管道铺设的方法，主要用于输送油气、水和电力等资源的管道系统。

它在能源交通和海洋发展方面具有重要意义，可以促进国际贸易、加强经济合作，同时也为海洋的可持续利用提供了动力。

本文将对海底管道下沉与铺设技术进行研究，并探讨其在实际应用中的问题和前景。

海底管道下沉与铺设技术的研究是为了解决海洋资源开发和利用过程中的难题而进行的。

传统的管道铺设技术需要大型施工船和昂贵的设备，而海底管道下沉与铺设技术则可以通过在海洋底部进行施工并利用自然力将管道下沉至预定位置，从而减少了施工成本和时间。

该技术的应用领域广泛，不仅用于油气输送和供水管道，还用于海底电力输送和海水淡化工艺。

海底管道下沉与铺设技术的核心是下沉过程中的控制和定位。

在管道下沉过程中，需要确保管道的准确下沉到指定的位置，并且保持正确的水平和垂直状态。

为了实现这一目标，研究人员采用了各种先进的技术手段，如定位系统、水下机器人和潜水员辅助作业等。

这些技术手段的应用可以提高下沉过程的准确性和效率，降低施工风险，并减少对海洋环境的影响。

海底管道下沉与铺设技术的应用也面临一些挑战和困难。

首先是施工环境复杂，海洋底部常常存在大量的泥沙和岩石等障碍物，这给下沉和铺设过程带来了困难。

其次是海洋环境的恶劣条件，如潮汐、海浪、水流和海底地形的不平坦等，也对施工造成了不利影响。

为了应对这些挑战，研究人员不断改进和创新技术手段，例如使用先进的材料、开发新的装备和改进工艺流程等。

海底管道下沉与铺设技术的应用前景非常广阔。

随着能源需求的增长和能源贸易的扩大，海底管道下沉与铺设技术将发挥越来越重要的作用。

以天然气管道为例，通过海底管道的输送可以打破先前依赖陆上管道的限制，降低运输成本，并且可以实现全球范围内的天然气资源开发和利用。

此外，海底管道下沉与铺设技术也可以应用于海洋发电和海洋勘探开发等领域。

因此，继续加强海底管道下沉与铺设技术的研究和应用具有重要意义。

海底管道铺设工程施工中的施工工法创新与优化海底管道铺设工程是一项庞大而复杂的工程，它对施工工法的创新与优化提出了挑战。

本文将从施工工法创新与优化的角度，探讨海底管道铺设工程中的相关问题，并提出相应的改进措施和建议。

海底管道铺设工程中最关键的问题之一是管道的稳定性和可靠性。

传统的施工工法中，通常使用液压或机械方式将管道铺设在海底，此种方法受限于施工船只的基本原理，对海底地形和复杂情况的适应性较差。

为了解决这一问题，可以考虑引入新的施工工法。

一种创新的施工工法是利用机器人和无人机技术进行管道铺设。

这种工法可以在海底地形复杂或受限的情况下，通过机器人进行精确的导航和操作，有效提高施工效率和质量。

同时，无人机可以用于对施工现场进行实时监测和影像采集，提供有关海底管道铺设的可靠数据。

这种创新的施工工法除了提高施工效率和质量外，还可以减少人力资源的使用和环境污染，符合可持续发展的要求。

除了引入新的技术，施工工法的优化也是提高海底管道铺设工程质量的关键。

施工过程中，需要考虑到管道的稳定性、管道与海底地质条件的适应性、以及海底生态环境的保护等因素。

在施工前，可以进行详细的地质勘探和潮汐、水流等海洋环境的测量和预测，以确定最佳的管道铺设位置和角度。

在施工过程中，可以采用特殊的管道材料和加强措施，确保管道的稳定性。

同时，也应加强施工现场的监测和管理，及时发现和解决问题，确保施工质量。

另一个需要考虑的问题是施工工法对海洋生态环境的影响。

海底管道铺设工程往往需要穿越海底生态环境敏感的地区，如珊瑚礁、海草床等。

为了保护海洋生态环境，可以采用施工工法的优化措施。

一种可行的优化措施是采用水下挖掘机进行施工。

水下挖掘机可以进行精确的挖掘和安装工作，减少对海洋生态环境的破坏。

同时，可以采用柔性管道材料，减少对生态环境的影响。

此外，施工前应进行充分的环境影响评估，并制定相应的应对措施和监测计划，确保施工过程对海洋生态环境的影响降到最低。

海底管道铺设工程施工中的施工方法与工艺技术创新随着全球海洋资源的开发利用日益深入，海底管道铺设工程已成为海洋工程领域中不可或缺的重要环节。

海底管道铺设工程的施工方法与工艺技术创新，对于提高工程质量、降低施工成本和保护海洋生态环境具有重要意义。

本文将介绍海底管道铺设工程施工中的一些新方法和技术创新。

首先，海底管道铺设工程施工中的水下作业技术创新是重要领域之一。

传统的海底管道铺设工程需要大型的施工船只和潜水员进行施工，在涉及深海施工的情况下，存在施工困难和人员安全隐患的问题。

近年来，随着机器人技术和遥控技术的发展，越来越多的无人机、遥控机器人和自动化设备被应用于海底管道铺设工程中。

这些技术的应用不仅提高了施工效率，还减少了人员的危险性。

例如，无人潜水器可以在深海中进行管道铺设和维护工作，有效降低了施工成本和人员损失。

其次，海底管道铺设工程施工中的材料技术创新也是一个重要方面。

传统的海底管道铺设工程通常使用金属材料，如钢管和铜管。

然而，金属材料存在着腐蚀和寿命较短的问题，在海洋环境中容易发生损坏。

为了解决这些问题，工程技术人员开始使用新型的高分子材料进行海底管道铺设工程。

这些高分子材料具有良好的耐腐蚀性、耐压性和耐磨性，能够更好地抵抗海洋环境的侵蚀，并延长管道的使用寿命。

此外，还有一些材料技术的创新，如阻燃材料的应用，可以提高管道的安全性能，减少火灾事故的发生。

另外，海底管道铺设工程施工中的施工方法创新也是一个重要的方面。

传统的海底管道铺设工程需要采用拖曳法和翻圈法进行管道铺设，这些方法存在运输和安装困难的问题。

为了解决这些问题，一些新的施工方法被提出并得到应用。

例如，泵送法和喷射法可以将管道直接泵送或喷射到目标位置，避免了传统方法中的运输和安装问题。

此外，还有一些施工方法的创新，如定向钻孔法和水下隧道法，可以在无需开挖大型沟槽的情况下完成管道铺设工作，大大减少了施工工程的破坏和环境污染。

此外，海底管道铺设工程施工中的工艺技术创新也是不可忽视的方面。

海底管道铺管施工安装方法研究摘要：海底管道铺管施工安装是海洋工程领域的一项重要技术，用于将各种管线系统铺设在海底地形中。

海底管道施工的安全和有效性对于保障海洋资源开发和利用具有重要意义。

因此，研究海底管道铺管施工的安装方法是至关重要的。

基于此，以下对海底管道铺管施工安装方法进行了探讨，以供参考。

关键词：海底管道；铺管施工；安装方法；研究引言海底管道铺管施工是一项关键的海洋工程技术，广泛应用于油气开发、能源输送、海洋通信等领域。

它是将管道系统安全并有效地铺设在海底地形中的关键过程，直接影响到海洋工程的可靠性和持续运营。

1海底管道铺管施工的重要性海底管道铺管施工是海洋工程中的重要环节，具有以下几个方面的重要性：1.能源供应：海底管道是输送海洋能源资源（如石油、天然气）到陆地或其他地点的主要通道。

通过海底管道的铺设和施工，能够实现可靠、安全的能源供应，满足人们对能源的需求。

2.经济价值：海底管道的建设和运营可以带来巨大的经济价值。

海洋资源开发和海底管道的铺设促进了相关产业的发展，推动经济增长和就业机会的创造。

3.环境保护：海底管道作为能源输送的重要通道，能够减少陆地上的温室气体排放和污染物的排放，对环境保护具有重要意义。

通过有效而可持续的海底管道铺设施工，可以减少对陆地生态系统的破坏，保护海洋生态环境。

4.地缘政治稳定：海底管道的铺设和运营涉及不同国家和地区之间的合作和关系。

通过海底管道的建设，能够促进国际能源合作和地缘政治的稳定，减少地区冲突和能源供应的不确定性，维护国家和地区的利益。

5.科技创新：海底管道铺设施工需要使用先进的技术和设备，促进了相关科技领域的创新。

在海底管道施工的过程中，需要解决各种复杂问题，包括海洋环境下的布置、防腐保护、安全监测等方面，推动了相关技术的发展和创新。

2海底管道铺管施工安装问题分析海底管道铺管施工安装是一个复杂的过程，可能面临以下一些常见问题：1.地形复杂性：海底地形可能非常复杂，存在山脉、峡谷、沉积物等不同的地质条件。

海底管道铺设工程施工中的管道回填与固化技术研究随着海洋资源的不断开发利用以及能源需求的增长，海底管道铺设工程已经逐渐成为了现代化社会中不可或缺的工程项目。

在海底管道铺设工程中，管道回填与固化是其中的重要环节，直接关系到工程的安全性、可持续性和环保性。

因此，针对海底管道回填与固化技术进行深入研究，对保障工程的长期稳定运行具有重要意义。

一、海底管道回填技术研究与应用1.方法与材料选择海底管道回填技术的选择主要依据海底管道的材料、环境条件、回填材料的稳定性和可用性进行。

一般选择的回填材料包括砂、碎石、混凝土等。

砂是最常用的回填材料，因其具有较好的渗透性和自重成型能力。

而为了增强管道周围土壤的稳定性，可以使用混凝土进行回填。

2.回填过程控制在海底管道回填过程中，需要严格控制回填材料的浆液浓度和排放速度，以保证回填材料能充分填充管道周围空间，并迅速凝固固化。

此外，还需要注意控制浆液的流动性，以避免管道周围的松散土壤被冲刷。

3.技术创新目前，随着技术的发展，一些新型的回填材料和工艺也被引入到海底管道回填中。

例如，一些具有佳达利效应的高分子材料，可以在管道周围形成可固结的屏障，增加管道的稳定性和抗外力能力。

二、管道固化技术研究与应用1.固化材料选择在海底管道施工中，固化材料的选择十分重要。

一方面，要考虑固化材料与管道材料的相容性；另一方面，还要考虑固化材料的硬度、耐久性和环保性。

目前，常用的固化材料有聚合物树脂、环氧树脂和聚合水泥等。

2.固化过程控制管道固化过程的控制主要包括固化材料的混合比例、触变性能以及固化时间等。

通过合理的控制这些参数，可以确保固化材料在管道周围形成坚固的保护层，提高管道的抗压强度、抗腐蚀性能和防水能力。

3.技术创新为了提高固化效果和施工效率，一些新型的固化技术也在不断研究中。

例如，采用纳米材料和纳米涂层的固化技术，可以显著提高固化材料的性能，增加管道的使用寿命。

三、海底管道回填与固化技术研究的挑战与展望1.环境影响海洋环境的复杂性使得海底管道回填与固化技术的研究面临着很多困难和挑战。

深海海底管道建设与维护技术研究深海海底管道的建设与维护是海洋工程领域的重要课题，它对于国家能源战略和海洋资源开发有着重大意义。

本文将对深海海底管道建设与维护技术进行研究，探讨其应用、挑战和发展方向。

在深海地区，海底管道是传输油气、水、电力和信息等重要资源的主要方式之一。

由于深海环境的极端恶劣特性，如高压、低温、海底地震、海底沉积物移动等，深海海底管道建设与维护面临许多挑战。

为了确保管道的安全运行和高效利用，科学技术人员们开展了广泛的研究工作。

首先，深海海底管道的建设需要考虑设计和材料选择。

高品质的管道设计与材料也是确保海底管道安全运行的重要措施。

为了满足设计要求，抗应力开裂、腐蚀和高温性能可以进一步改进。

此外，进一步分析管道对地震和其他自然灾害的抗性，并在设计中加入相应的自适应措施，以提高其抗震性和防灾能力。

其次，深海海底管道的施工技术是实现管道建设的核心环节。

深海海底管道施工的要求更为复杂，需要克服水深、水压和海底地貌等挑战。

目前，常用的施工方法包括浮式平台架设、水下焊接、定向钻探、管道铺设等。

在施工期间，科学技术人员们还需要开展难题解决研究，如如何在复杂海底地质条件下准确判定钢管的进程定位和保持偏差较小等。

第三，深海海底管道的维护技术对于管道的长期运行至关重要。

深海环境的恶劣条件使得管道容易受到腐蚀、损坏和海底地震等自然灾害的影响。

因此，定期检查和维护管道是必不可少的。

目前，测量技术、检测技术和维修技术等方面的研究进展迅速，如超声波检测、电磁检测、水下机器人技术等。

这些技术可以有效地检测管道的健康状态并准确发现潜在问题，为维护工作提供了有力的支持。

此外，深海海底管道建设与维护还面临一些挑战和未来发展方向。

首先是环保问题。

深海海底管道建设和维护会对生态环境带来一定的影响，如底栖生物的生存和海底地质的稳定性。

因此，在管道建设和维护过程中需注意环保问题，并采取相应的措施减小对环境的影响。

其次是管道的智能化发展。

海洋工程中海底管道施工与维护技术研究海洋工程是指在海洋中进行各种工程活动的学科领域，其中海底管道施工与维护技术是海洋工程中的一项重要研究内容。

海底管道是连接陆地与海洋的通道，用于输送油气、水源、电力等重要资源，对于国家的能源安全和经济发展起到了至关重要的作用。

本文将着重探讨海洋工程中海底管道施工与维护技术的研究进展和应用。

在海底管道施工方面，技术研究主要集中在以下几个方面：首先是管道敷设技术。

目前主要采用的是潜水敷设和自由敷设两种方式。

潜水敷设是通过潜水员在水下进行操作，将管道连接好后，利用船只将管道下沉到海床上，然后通过液化气体将管道埋设在海床上。

自由敷设则是将管道从船上往海底放下，然后由海水的浮力将其沉入海底。

此外，还有研究自动化敷设技术，利用机器人进行管道敷设，提高施工效率和管道质量。

其次是管道连接技术。

由于海洋环境的特殊性，管道连接需要具备耐高压、耐腐蚀和耐温变等特点。

目前主要采用的连接方法有焊接、机械连接和胶接。

其中，焊接是最常用的方法，可以保证连接的牢固性和密封性。

机械连接则利用特殊的接头将管道连接起来，具有重复使用的优势。

胶接是一种相对较新的连接方法，利用特殊的胶黏剂将管道连接，具有灵活性和抗震性。

第三是管道维护技术。

由于海洋环境的变化和管道的长期使用，管道的维护十分重要。

主要包括巡检、修复和防腐等方面。

巡检是通过ROV（遥控操作无人潜水器）等设备进行的，利用摄像头等装置对管道进行定期检查，及时发现并修复管道的破损。

修复技术主要包括局部修复和整体更换两种方式，局部修复是对管道的某一部分进行修复，而整体更换是将损坏的管道进行更换。

防腐方面主要采用喷涂防腐、涂覆防腐和阴极保护等技术，以延长管道的使用寿命。

海洋工程中海底管道施工和维护技术的研究不仅关乎国家能源安全和经济发展，对于保护海洋生态环境也有重要意义。

一方面，海底管道的敷设和维护需要克服海底地形复杂、水下能见度低等困难，通过技术手段减少不必要的破坏和浪费。

海工水泥固定海底管道技术的研究进展随着深海石油开发的不断深入，海底管道作为石油输送的重要工具，扮演着举足轻重的角色。

然而，由于海洋环境的复杂性和海底地形的多样性，海底管道的安装和固定一直以来都是一个具有挑战性的任务。

海工水泥固定技术在解决海底管道稳定性问题方面具有重要的作用，本文将对海工水泥固定海底管道技术的研究进展进行探讨。

海工水泥是一种特殊的水泥胶浆，其具有高强度和高耐久性的特点。

在海洋环境下，海工水泥可以通过注入管道间隙并自行硬化，形成坚固的基底，从而固定管道，保证其稳定性。

然而，由于深海环境的复杂性，海工水泥固定技术面临着一系列挑战。

首先，海工水泥在深海环境下的固化过程需要考虑温度和压力的影响。

在高温和高压的环境下，水泥的固化时间可能会延长，从而导致施工周期的延长。

因此，研究人员需要寻找适合深海环境的水泥材料，并优化施工工艺，以提高施工效率。

其次，海工水泥固定技术需要考虑管道与海底地形的适配性。

海底地形的不平整和多变性会影响水泥的流动性和固化效果。

为了解决这个问题，研究人员开展了一系列实验和模拟研究，以了解海工水泥在不同地形条件下的固定效果，并提出了相应的改进措施。

此外，海工水泥固定技术还需要考虑海洋环境对水泥性能的影响。

海洋环境中存在大量的海水、海洋生物和潮汐等因素，这些因素可能会影响水泥的化学性能和力学性能。

因此，研究人员需要进行海洋环境下的水泥性能测试，以评估水泥固定效果的稳定性和持久性。

除了上述挑战，海工水泥固定技术还需要解决管道间隙填充的问题。

海底管道的间隙通常是不规则的，填充水泥需要一个合适的方法来确保填充均匀且充实。

针对这一问题，研究人员提出了各种填充方法和工具，以提高填充效果和施工质量。

目前，海工水泥固定技术已经在海洋工程领域得到广泛应用。

大量的实际工程案例证明，海工水泥固定技术能够有效解决海底管道稳定性问题，保障海洋工程的安全运行。

然而，仍然需要进一步的研究和改进，以满足深海环境下的更高要求。

海底管道铺设工程施工中的施工技术与工艺改进与创新海底管道铺设工程是一项重要且复杂的任务，它涉及到诸多技术与工艺的应用，需要各方面的协同合作。

随着科技的不断发展，施工技术与工艺在海底管道铺设工程中也不断进行改进与创新，旨在提高工程效率、降低成本、增强工程安全性。

本文将围绕施工技术与工艺进行探讨与分析。

首先，防腐技术是海底管道铺设工程中至关重要的一项技术。

由于海水中丰富的盐分和氯离子等物质的存在，海底管道会受到不同程度的腐蚀。

因此，在施工过程中采用一种高效的防腐技术显得尤为重要。

近年来，一种被广泛应用的技术是外层涂覆防腐。

它通过在管道表面喷涂一层耐腐蚀性较强的涂料，起到隔绝海水和管道之间的作用。

此外，还有一种相对新颖的方法是在管道的内侧涂覆一层耐腐蚀的聚合物涂料。

这种内层涂覆防腐技术可以更好地保护管道内壁，防止腐蚀物质进一步侵蚀。

其次，定位技术也是海底管道铺设工程中的重要环节。

在施工过程中，对管道的准确定位是保证施工顺利进行的基础。

传统的定位方式主要依赖于声纳和超声波技术，但在复杂的海底地形中，这些技术存在一定的局限性。

为了改善定位精度，一种先进的定位技术被引入，即差分全球定位系统（DGPS）。

DGPS是一种通过与测量站连接来纠正全球定位系统（GPS）误差的技术。

它能够提供更高的定位精度，并且对环境和海底地形的变化有较好的适应性。

第三，施工中的连接技术也是关键的一环。

海底管道铺设工程中需要进行许多管道段的连接，连接技术的质量直接影响到管道的安全和可靠运行。

在过去，常用的连接方式是焊接。

然而，传统的焊接技术在管道连接中存在着一些问题，例如对材料的要求较高、工序复杂、施工周期长等。

为了克服这些问题，新的连接技术不断涌现。

例如，螺纹连接技术通过在管道的两端加装螺纹接头，简化了连接工序，同时提高了连接的可靠性。

另外，部分海底管道工程采用了焊接和螺纹连接相结合的方式，通过充分利用各种连接方式的优点来提高施工效率。

海底管道铺设工程施工中的施工技术难题与解决方案探讨引言：随着现代社会国民经济的发展，对能源资源的需求不断增长，海底油气资源的开发已成为国际能源市场的热点。

海底管道铺设作为一种重要的海洋工程施工方式，承担着能源输送和生态环境保护的任务。

然而，海底管道铺设工程在施工过程中面临着诸多技术难题，如工程设计复杂、施工现场环境恶劣等。

本文将对海底管道铺设工程施工中的施工技术难题与解决方案进行探讨。

一、施工技术难题分析1. 工程设计复杂海底管道铺设工程的设计受到多方面因素的制约，如水深、地质条件、海洋生态环境等。

尤其是深水区域，由于水压较大，对管道的材料和结构提出了更高的要求。

此外，管道铺设的路径规划也需要综合考虑海底地形、水深、水流等因素，确保管道的稳定性和安全性。

2. 施工现场环境恶劣海底管道铺设工程常常发生在恶劣的自然环境中，如大风、海冰、波浪和海洋生物等。

这些因素给施工带来了很大的困扰，容易导致设备损坏、施工进度延误甚至工程质量事故。

3. 施工工艺复杂海底管道铺设工程需要借助大型船舶和专业设备进行，施工工艺相对复杂。

例如，钢管铺设需要使用液压吊装设备进行测量、定位、卸载和布置，而焊接工艺需要考虑到水下环境的腐蚀和防护措施。

4. 安全管理挑战海底管道铺设工程的施工涉及到许多安全风险，如工人安全、设备安全和环境安全等。

施工现场需要完善的安全管理措施，包括培训工人的安全意识、定期检查设备的状态以及在施工前进行详细的安全评估。

二、施工技术难题解决方案1. 利用先进的工程设计与技术手段通过采用先进的工程设计软件和技术手段，能够更加准确地评估和预测施工过程中可能遇到的问题。

利用模拟软件可以对海底管道的布置路径进行优化，降低施工风险。

同时，采用新材料和先进的管道结构设计，能够提高管道的抗压能力和耐腐蚀性，提高工程的可靠性和稳定性。

2. 强化施工现场管理在施工现场，加强对恶劣天气因素的预测和监测，做好风雨预警和海洋生物迁徙的观测工作，及时采取应对措施，确保施工的顺利进行。

深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势①陈晓东1,孙 锟1,张西伟2,彭 勇1,杨 盛1,刘 文1(1.深圳海油工程水下技术有限公司,广东 深圳 518000;2.海洋石油工程股份有限公司,天津 300450)摘要 柔性管是深水油气田开发的重要水下设施,其铺设作业是海洋油气田建设的关键环节㊂垂直铺设是一种高速㊁高效的深水柔性管铺设技术,已经在国内外深水油气田开发工程中得到广泛应用㊂对比两种典型的水下柔性管铺设方式 水平铺设和垂直铺设,分析了垂直铺设在深水柔性管铺设中的优势㊂总结垂直铺设系统的分类及系统构成㊁结构与布局特点㊁设计建造厂商情况,在此基础上展望了垂直铺设系统未来的发展趋势以及国产化建议,以期为我国自主发展深水柔性管垂直铺设系统装备提供有益参考㊂关键词 深水柔性管;柔性管铺设;垂直铺设系统;铺管船;国产化中图分类号:T E 95 文献标识码:A 文章编号:20957297(2023)002208d o i :10.12087/oe e t .2095-7297.2023.02.04T e c h n i c a l S t a t u s a n d D e v e l o p i n g Tr e n d o f V e r t i c a l L a y S y s t e m f o r F l e x i b l e P i p e L a y i n gC H E N X i a o d o n g 1,S U N K u n 1,Z H A N G X i w e i 2,P E N G Y o n g 1,Y A N G S h e n g 1,L I U W e n 1(1.C O O E C S u b s e a T e c h n o l o g y C o .,L t d .,S h e n z h e n G u a n g d o n g 518000,C h i n a ;2.O f f s h o r e O i l E n g i n e e r i n g C o .,L t d .,T i a n ji n 300450,C h i n a )A b s t r a c t F l e x i b l e p i p e s a r e i m p o r t a n t f a c i l i t y f o r o f f s h o r e o i l a n d g a s d e v e l o p m e n t .V e r t i c a l l a y i n g t e c h n o l o g yi s a h i g h -s p e e d a n d e f f i c i e n t m e t h o d f o r f l e x i b l e p i p e s l a y i n g o p e r a t i o n ,w h i c h h a s b e e n w i d e l y u s e d i n d e e pw a t e r d e v e l o p m e n t p r o j e c t s i n t h e w o r l d .T h e a d v a n t a g e s o f v e r t i c a l l a y i n g i n d e e p w a t e r i s a n a l y z e d b y c o m p a r i n gt h e t w o t y p i c a l l a y i n g m e t h o d s f o r f l e x i b l e p i p e s .T h e t y p e a n d s y s t e m c o m p o n e n t s ,s t r u c t u r a l a n d l a yo u t c h a r a c t e r i s t i c s ,a n d s u p p l i e r s f o r d e s i g n i n g a n d m a n u f a c t u r i n g v e r t i c a l l a y i n g s y s t e m a r e s u m m a r i z e d .T h e f u t u r e d e v e l o pm e n t t r e n d a n d l o c a l i z a t i o n s u g g e s t i o n s o f v e r t i c a l l a y i n g s y s t e m i s a n a l yz e d ,w h i c h c a n p r o v i d e a u s e f u l r e f e r e n c e f o r t h e i n d e p e n d e n t d e v e l o p m e n t o f v e r t i c a l l a y i n g s y s t e m e q u i pm e n t i n C h i n a .K e y wo r d s d e e p w a t e r f l e x i b l e p i p e ;f l e x i b l e p i p e l a y ;v e r t i c a l l a y s y s t e m ;p i p e l a y v e s s e l ;l o c a l i z a t i o n 0 引 言海底柔性管以其耐腐蚀㊁易弯曲㊁动态响应好㊁疲劳强度高㊁适用水深范围广等特点,以及铺设周期短㊁可回收并可重复利用㊁中短距离应用工程造价更低等钢管无法比拟的优势,在海洋石油㊁天然气工程领域中的应用越来越广泛[1㊁2]㊂柔性管的海上铺设需要配备大型的船舶及铺设装备㊂张印桐等[3]分析全球F l e x -L a y 铺管船发展现状,指出F l e x -L a y 铺管船正向专业化和多功能化方向发展,为我国F l e x -L a y 铺管船发展提供借鉴㊂谢鹏[4]㊁高原[5]㊁侯静[6]等介绍了柔性管缆竖直铺设的方法㊁关键装备㊁安装技术㊁作业流程㊁应用研究和国内外发展现状,指出海洋柔性管缆竖直铺设作业中应重点关注的关键技术问题㊂孙国民等[7]总结和研究了深水R e e l 型铺设关键装备和技术,分析了我国R e e l型铺设技术发展的不足,提出了后续发展建议,为后期我国自主发展R e e l 型铺设装备和技术提供了①作者简介:陈晓东(1987),工程师,硕士研究生,现从事海洋油气开发水下结构物㊁柔性管缆㊁系泊系统等结构安装设计工作㊂第10卷 第2期2023年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E Q U I P M E N T A N D T E C H N O L O G YV o l .10,N o .2J u n .,2023第2期陈晓东,等:深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势㊃23㊃有益参考㊂在2017年以前,国内海洋油气田的柔性管铺设施工一直采用水平铺设方式㊂水平铺设方式下,柔性管在下水桥处受到 拉力弯矩侧压 的耦合载荷作用,因柔性管强度条件的限制,铺设水深往往局限在300m以内,严重制约了柔性管在我国深水油气田的应用及发展㊂为了满足深水油气开发和海上施工需求,2017年,国内首套325吨大型深水垂直铺设系统完成安装调试工作[8],实现了深水柔性管的自主安装设计㊁自主安装施工,形成了3000m 水深柔性管的铺设能力㊂同年,该套设备在文昌9 2/93/103气田群项目实现了国内首次柔性管的垂直铺设作业,柔性管外径6寸,水深100~ 130m㊂在2020年和2021年,该套垂直铺设系统完成进一步的施工突破,分别在流花162/202/ 212油田实现420m深水动态柔性管的安装作业,在陵水172大气田实现1500m超深水柔性管的安装作业㊂对于适用于深水柔性管安装的垂直铺设系统,国内目前有哈尔滨工程大学㊁海洋石油工程股份有限公司和中国石油大学等少数单位开展了相关研究[9㊁10],还都停留在初步设计和原理样机制造的阶段㊂哈尔滨工程大学研究团队对垂直铺设塔架进行了缩比设计,验证了塔架原型与缩比模型之间的相似性,并通过模型实验对塔架在管道铺设时的危险区进行了模型实验,验证了铺设塔架的安全性[11]㊂而国外公司,包括豪氏威马(H u s i m a n)公司㊁国民油井华高(N O V)公司㊁荷兰皇家I H C公司㊁法国I M E C A公司等,具备成熟的垂直铺设系统设计及建造能力㊂本文基于工程实践经验,总结了水平和垂直两种典型的柔性管铺设方法,通过优缺点和铺管特点对比分析,明确了垂直铺设在深水柔性管铺设的优势,进而归纳总结了垂直铺设系统的分类及系统构成㊁结构与布局特点㊁设计建造厂商情况等内容,并在此基础上分析了垂直铺设系统未来的发展趋势以及国产化建议,以期为我国自主发展深水柔性管垂直铺设系统装备提供有益参考㊂1柔性管铺设方法1.1水平铺设方法水平铺设是指储存在作业船存储装置里的柔性管,经过舱口㊁导向装置㊁张紧器㊁工作平台㊁下水桥等设备,实现管道入水的一种方法㊂张紧器为管道提供水平夹持力,采取水平布置方式,如图1所示㊂水平铺设时柔性管可采用水平,或者与水平方向成小于60ʎ的仰角进入张紧器到达下水桥,如图2所示㊂图1水平铺设示意图F i g.1S c h e m a t i c d i a g r a m o f h o r i z o n t a l l a y i ng图2水平铺设侧视图F i g.2S i d e v i e w o f h o r i z o n t a l l a y i n g水平铺设的优点如下:①铺设方式较为灵活,能够根据不同作业船舶甲板特点进行布置;②铺设张力小,铺设作业设备和船舶资源易于获取;③适用于浅水柔性管铺设;④柔性管可以在船舶尾部㊁左舷或者右舷入水,入水方式灵活;⑤对吊机能力要求低;⑥作业效率高,经济性好;⑦能够用于同时铺设两根或多根背负式管道的情形㊂水平铺设的缺点如下:①所需设备资源多,占用主甲板空间面积大,对作业船舶的主甲板作业面积有较大需求;②不易安装柔性管附件,如动态柔性管浮子㊁配重㊁管卡㊁限弯器和防弯器等;③不适用于深水铺设;④不适用于柔性管月池入水;⑤一般需要饱和潜水配合工作;⑥设备装船固定工作量大;⑦需要根据不同船舶特点设计下水桥,常存在下水桥改造工作量㊂1.2垂直铺设方法垂直铺设是指储存在作业船存储装置里的柔性管,经过舱口导向装置㊁垂直铺设系统(塔顶导向装置㊁对中装置㊁张紧器等)㊁月池或者舷侧空间等设备,实现管道入水的一种方法㊂张紧器为管道提供㊃24㊃海洋工程装备与技术第10卷竖向夹持力,采取竖直布置方式,如图3和图4所示㊂图3 垂直铺设示意图F i g .3 S c h e m a t i c d i a g r a m o f v e r t i c a l l a y i ng图4 垂直铺设侧视图F i g .4 S i d e v i e w o f v e r t i c a l l a y i n g相对于水平铺设方式,垂直铺设的优点如下:①张紧器能力强,适用于深水铺设;②塔架在船舶的位置决定了柔性管的入水位置,一般在月池入水,受风浪影响小;③装船固定工作量少;④有专门的工作平台,便于安装柔性管附件;⑤对作业船舶的主甲板作业面积需求少;⑥适用于大尺寸终端的柔性管铺设;⑦铺设效率高㊁速度快㊂垂直铺设的缺点如下:①需要定制的集成垂直铺管塔架和作业母船,资源不易获取,成本高;②不适用于浅水铺设;③对吊机能力要求高;④高空作业多;⑤在船舶设计时铺设方式一般已确定,不灵活㊂1.3 水平铺设和垂直铺设对比从管道类型㊁作业水深㊁铺设张力等多个方面对比垂直铺设和水平铺设,见表1㊂表1 垂直铺设和水平铺设方法对比T a b .1 C o m p a r i s o n o f t w o t y p i c a l l a y i n g me t h o d s 描述垂直铺设方法水平铺设方法作业水深能够达到3000m 一般小于500m 铺设张力一般大于50t 一般小于100t 两根或多根背负式管道同时铺设不适用适用(续表)描述垂直铺设方法水平铺设方法存储装置缆框/转盘/滚筒缆框/转盘/滚筒张紧器布置竖直布置水平布置导向设备下弯管器㊁塔顶导向装置㊁管缆定位器等甲板导向弧板㊁下水桥㊁托辊或者滚轮等弃置回收配备独立管道的弃置回收系统单独配备弃置回收绞车或者使用吊机回收或者弃置安装固定一般永久性放置在安装船舶上一般不是船舶的永久性设备管道入水位置月池或者船中舷侧船舶左舷㊁右舷或船尾甲板面积需求小大作业船舶定制化专用船舶海洋工程作业船吊机带有升沉补偿的大吨位吊机浅水作业吊机即可综上可知,水平铺设方法适用于浅水铺设,需要使用多种铺管设备,根据铺设要求进行甲板路由设计,以实现柔性管水平或者倾斜安全入水㊂为了解决深水铺设需求带来的大张力问题,将张紧器由水平转变为竖直方式,提供抱管张力,形成垂直铺设㊂也可以将高大的竖直铺管塔架小型化后,垂直铺设系统便能够适用于浅水作业,能够解决动员成本和经济性问题㊂2 垂直铺设系统2.1 分类及系统构成根据铺管塔架是否可以倾斜,可将垂直铺设系统分为倾斜式(见图5)和非倾斜式;根据张紧器数量,可将垂直铺设系统分为独立张紧器铺设系统(见图6)和多台张紧器铺设系统(见图7);根据铺管塔架顶部导向结构,可将垂直铺设系统分为导向槽式(见图8)和导向轮式㊂图5 550t 倾斜式垂直铺设系统(S u b s e a 7公司)F i g .5 550t t i l t a b l e f l e x -l a y s ys t e m (S u b s e a 7)第2期陈晓东,等:深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势㊃25 ㊃图6 75t 垂直铺设系统(M D L 公司)F i g .6 75t v e r t i c a l f l e x -l a y s y s t e m (M a r i t i m e D e v e l o pm e n t s)图7 340t 垂直铺设系统(S u b s e a 7公司)F i g .7 340t v e r t i c a l f l e x -l a y s ys t e m (S u b s e a 7)图8 150t 垂直铺设系统(O I 公司)F i g .8 150t v e r t i c a l f l e x -l a y s ys t e m (O c e a n I n s t a l l e r )垂直铺设系统可以是一个简单的系统,只包括张紧器和管卡;也可以是一个复杂的系统,包括张紧器㊁管卡㊁顶部吊机㊁管线对中装置㊁弃置回收系统㊁龙门吊㊁工作平台和拖拉绞车㊂国内首套深水垂直铺设系统(安装于海洋石油286船)如图9所示,系统构成包括结构塔架㊁1台325t 张紧器㊁1台400t 弃置回收绞车㊁1台100t 弃置回收备用绞车㊁360t 月池盖㊁1台路由张紧器㊁1台下弯管器㊁1台30t 起始绞车㊁3台10t 工作绞车㊁3台5t 工作绞车㊁塔顶导向装置㊁1台25t 塔顶吊机㊁2台塔底梁吊㊁1台30t 管缆定位器,以及液压动力站㊁全集成动力控制间㊁操作控制集装箱㊁照明系统㊁维修集装箱等㊂该套垂直铺设塔架结构总高度为39m ,宽为16m ,总重为940t㊂图9 垂直铺设系统构成( 海洋石油286船)F i g .9 C o m p o n e n t s o f v e r t i c a l l a y s ys t e m (H Y S Y 286v e s s e l )塔顶吊机用于辅助产品装载及产品附件等物品吊装;塔顶导向装置为一个旋转导向轮,用于柔性管导向;结构框架通过底部两个支撑腿和两个斜支柱保持垂直,采用销轴连接方式与船舶甲板固定;管缆定位器为夹钳式结构,用于产品与张紧器中心线对中;325t 张紧器为四履带张紧器,用于提供抱管能力;塔底梁吊安装于塔架底部,用于辅助甲板设备及产品附件等物品吊装;月池盖甲板承重能力为10t /m2,轨道带液压开启和关闭功能,抗海浪冲击能力为40k N /m2,可做工作平台使用,以安装柔性管附件;400t 弃置回收绞车系统含塔顶滑轮组路由系统,具备产品弃置和回收功能,以及在线结构物安装功能,满足最大3000m 水深工作要求;甲板辅助工作绞车包括:1台30t 产品初始化绞车,与塔顶吊机配合将产品装载至张紧器;2台10t ㊁3台5t 甲板工作绞车,用于产品导入㊁导出卷管盘及其他甲板作业㊂2.2 结构与布局特点2.2.1 结构集成复杂垂直铺设系统塔架是在高度方向上集成一体化的门式框架结构,以张紧器为中心部件,沿着甲板以上铺设管道路由中心线,向上或者向下搭载和集成相关铺管设备,实现柔性管及终端结构物的垂直安装功能㊂自上到下的设备为塔顶导向装置㊁管缆定位器㊁张紧器㊁月池盖等㊂塔顶吊机㊁弃置回收绞车系统以及塔底梁吊分布在塔架两侧㊂其余辅助设备如甲板导向槽㊁下弯管器㊁甲板绞车㊁储缆绞㊃26㊃海洋工程装备与技术第10卷车等,则根据铺设路由和铺管功能的要求合理分布在作业母船主甲板上㊂2.2.2功能匹配需求垂直铺设系统是一套融合了结构㊁机械㊁液压㊁电气等多个学科技术的海洋高端工程装备,根据购置方需求设计,以满足深水油气田开发需求㊂铺设水深和柔性管规格决定了张紧器设备最大夹紧力的需求,弃置回收绞车和月池盖则需相应匹配,其能力一般大于张紧器所能提供的夹紧力㊂张紧器的部署可以采用一套张紧器和一套临时悬挂抱卡的形式,也可以采用两套张紧器一用一备的方式,从而提供张紧器失效的应急预案㊂张紧器需要设计成两种模式:①工作模式,张紧器位于管道路由中心线上,抱紧柔性管提供夹紧力;②待机模式,张紧器位于管道路由之外,处于待机状态㊂另外,弃置回收绞车琵琶头和张紧器上边缘之间的竖向距离应满足大吨位索具部署和传递的要求,以实现柔性管末端的顺利下放㊂柔性管的弯曲半径决定了塔顶导向装置的半径需求,其余导向设备如甲板导向槽㊁下弯管器等也随之匹配㊂塔顶导向装置可以采用轮式或者槽式结构㊂轮式结构可以设计成液压摇摆的形式;槽式结构可以设计成模块化形式,便于更换㊂柔性管首末端结构的外形尺寸和重量决定了塔顶吊机吊装作业半径和起吊能力的需求㊂若作业母船配备了大型吊机,且其能力能够覆盖垂直铺设系统所在位置,则不必加装㊂一般塔顶吊机位于垂直铺设系统最高处,决定了整体塔架的高度㊂柔性管相关附件的外形尺寸和重量决定了塔底梁吊能力的需求㊂塔底梁吊作业半径应能覆盖张紧器下方工作平台,便于起吊和安装柔性管附属结构㊂塔底梁吊位于张紧器下方,距离月池盖或者作业母船主甲板的高度应大于柔性管附件及终端结构物的高度㊂2.2.3路由规划合理柔性管存储装置包括缆框式转盘㊁滚筒式转盘或者滚筒㊂柔性管从存储装置导出,经过导向设备或者工作台㊁塔顶导向装置㊁张紧器,以及位于工作平台或者月池盖附近的喇叭口入水㊂为了满足柔性管的铺设需求,必须从整个船舶主甲板空间考虑,基于管缆存储装置㊁月池㊁垂直铺设系统㊁船舶吊机以及其他辅助设备的位置,合理设计主甲板的铺管路由㊂为了有效控制柔性管形态,避免发生过弯,一般在主甲板设计路由的三维空间按照一定的方向和次序布置导向装置,如舱口处的半圆塔轮㊁甲板导向槽㊁导向弧板㊁下弯管器㊁塔顶导向装置㊁弧形挡板㊁管缆定位器等㊂在倒管作业期间,合理的倒管路由能够在保证倒管速度的前提下降低管道受损的风险;而在管道铺设期间,合理的作业设备布局和路由规划,能够有效提高施工作业的效率㊂2.2.4母船搭载协调垂直铺设作业母船主尺度趋于大型化,船长在122~207m,船宽在24~46m[3],船舶具备较大的装载能力;管线储量在400~9500t,配备100~900t 的主动升沉补偿吊机,铺管张力在90~650t,以满足深水垂直铺设的需要㊂垂直铺设系统整体重量和受风面积大,搭载在作业母船上,需要评估其在船的安装可行性㊂评估主要包括两个方面内容:①船舶稳性,需评估运输工况和铺设工况下的船舶稳性;②船体结构强度,需评估运输工况和铺设工况下的船舶总纵强度,同时需对诸如塔架结构基座支撑处㊁月池盖处㊁储存绞车基座处等位置的船体局部结构进行强度评估㊂垂直铺设系统一般会配备塔顶吊机,但是实际起吊能力较小,只能满足小吨位的首末端结构甲板操作㊂由于塔架在船舶的安装位置确定,并且塔架高度较高,因此对于作业母船吊机的位置㊁作业半径㊁实际钩头距离甲板的净高度有较高要求㊂2.3设计建造厂商目前,柔性管垂直铺设系统的设计方和建造方均为国外厂商,主要有豪氏威马公司㊁国民油井华高公司㊁荷兰皇家I H C公司㊁I M E C A公司等㊂以豪氏威马公司和I M E C A公司为主要供应商㊂豪氏威马公司[12]成立于1929年,总部位于荷兰斯希丹,最初主要进行钢结构的制造工作㊂1987年,与工程设计公司I T R E C合并,开启从概念设计到管道安装交付的自主创新之路㊂1996年,豪氏威马进军铺管市场并于1999年交付首台多功能铺管系统(安装于T e c h n i p公司的D e e p B l u e船上)和全球最大的J-l a y铺管塔(安装于S a i p e m7000船上)㊂2007年,位于中国漳州的生产基地正式投产;同年,豪氏威马的海底全套铺管系统获得荷兰海运设备协会颁发的海洋工程创新奖㊂2013年,豪氏威马交付了全球最大的(2000t)多功能铺管系统(客户H e e r e m a)㊂2017年,国内首套深水垂直软铺系统在豪氏威马漳州基地完成组装调试,作业母船为海第2期陈晓东,等:深水柔性管垂直铺设系统技术现状及发展趋势㊃27 ㊃洋石油工程股份有限公司的 海洋石油286船,如图10所示㊂在管道垂直铺设系统领域,豪氏威马公司的设计㊁制造能力位于世界前列,已成功交付了大量不同样式的垂直铺设系统,积累了从概念设计到设备交付运行等各方面的专业技术经验;能够根据客户需求量身定制,进一步研制出适合更深水域和处理大型管道终端设备的垂直铺设系统㊂图10 海洋石油286船325t 垂直铺设系统F i g .10 325t v e r t i c a l l a y s ys t e m f o r H Y S Y 286v e s s e l 国民油井华高公司是一家油气田钻探及生产设备和零部件制造商,也是全球最大的石油装备制造集团㊂该公司旗下的A m c l y d e N o r s o n E n g i n e e r i n g公司[13]设计并建造了一套张紧器能力为90t 的垂直铺设系统,如图11所示㊂该套系统最突出的优势是,模块化的设计能够使作业船舶在24~48小时内完成动复员工作㊂图11 国民油井华高公司90t 垂直铺设系统F i g .11 90t v e r t i c a l l a y s y s t e m (N O V c o m p a n y)荷兰皇家I H C 公司致力于专业海事领域的产品设计及制造的持续发展,是全球高效疏浚和采矿船舶及设备的市场领航者㊂该公司也提供垂直铺设系统[14],如图12所示,包括张紧器㊁塔架结构㊁导向装置㊁管道定位器㊁悬挂卡和工作平台,其他附属设备有存储转盘㊁甲板滑槽㊁张紧器和绞车㊂除了建造满足特定项目要求的定制系统外,还提供模块化租赁柔性铺设设备㊂2014年,I H C 公司[15]为S a p u r a 公司建造了两艘铺管船S a pu r a D i a m a n t e 和S a p u r a T o p a z i o ㊂通过为S a pu r a D i a m a n t e 建造550t 张紧能力的铺管塔,I H C 公司具备了垂直铺设系统的内部集成化能力㊂图12 荷兰皇家I H C 公司300t 垂直铺设系统F i g .12 300t v e r t i c a l l a y s y s t e m (R o y a l I H C c o m p a n y)I M E C A 公司成立于1946年,是一家法国公司,在核㊁航天㊁国防㊁铝㊁水电等行业起重㊁装卸设备的设计㊁制造㊁调试和维护方面一直处于领先地位㊂在过去的20年中,I M E C A 公司[16]开发了用于柔性管道㊁刚性管道㊁脐带缆的管缆铺设系统,如图13所示,其主要优势有:能够设计重心最低㊁重量最轻的铺设系统;最大抱管挤压能力超过200t /m ;铺设路由中心线的设备考虑最大开口,间隙可达2m和4m 直径㊂截至2016年[17],已为T e c h n i p 公司㊁S u b s e a 7公司㊁M C D e r m o t t 公司㊁T O P 公司和S a i pe m 公司等提供了9套垂直铺设系统㊂图13 法国I M E C A 公司垂直铺设系统F i g .13 V e r t i c a l l a y s y s t e m (I M E C A c o m p a n y)3 发展趋势及建议3.1 未来发展趋势结合国内外海上油气开发工程项目的需求,垂㊃28㊃海洋工程装备与技术第10卷直铺设系统的未来发展趋势总结如下: (1)模块化和可拆卸性随着柔性管铺设项目的增加,对普通工程船舶扩展柔性管铺设能力的需求正在逐渐增大,因而对于垂直铺设系统进行模块化设计成为一种趋势㊂(2)定制化由于不同作业船舶主尺度㊁甲板面积㊁承载能力㊁结构强度等性能不一,垂直铺设系统作为一种定制化的产品,需要船舶设计方㊁船舶使用方以及垂直铺设系统供应商三方充分的沟通和界面协调㊂(3)高性能随着海洋油气开采水深的增加,对于管道铺设系统的张力需求也迅速增大,垂直铺设系统的张紧器能力也越来越高㊂满足硬质管线和柔性管线铺设的多功能垂直铺设系统也是发展方向之一㊂(4)安全应急由于海上作业存在重大的风险,为了保证所铺设管道的安全,必须为垂直铺设系统的失效备有充分的安全应急预案㊂比如储缆盘失效,柔性管铺设需要立即停止,柔性管需要悬挂卡或由张紧器抱紧维持在原有位置;为了应对张紧器失效,垂直铺设系统设置两台张紧器,一用一备㊂3.2垂直铺设系统的国产化建议设计垂直铺设系统之时,应在充分了解作业母船能力的基础上,结合海上柔性管安装的特点和需求,合理规划铺设系统的设计参数,以达到作业母船和垂直铺设系统能力合理搭配㊂设计主要考虑两个方面:一是在安装船舶设计阶段,开展作业母船加装垂直铺设系统可行性评估,评估要考虑布置㊁稳性㊁结构㊁电气㊁控制㊁机械㊁液压等方面的要求,为垂直铺设系统预留做好界面设计;二是在垂直铺设系统设计阶段,组织安装单位和垂直铺设系统设计单位充分沟通,充分识别深水油气田开发的柔性管安装需求,以解决不同柔性管道的安装问题为核心,实现作业母船和垂直铺设系统功能的协调统一㊂为了实现垂直铺设系统的国产化,需要开展如下关键技术研究:①深水垂直铺设作业母船总体设计技术,以管道存储和垂直铺设两个核心功能为主,辅助设计吊机和水下机器人(R O V)功能,实现总体系统的设计和优化;②大吨位张紧器设计与制造技术,解决上位机系统设计㊁液压系统设计㊁伺服控制系统设计等难题,实现大吨位张紧器样机的研制和测试;③大吨位弃置回收绞车设计与制造技术,解决大吨位升沉补偿㊁张力控制系统设计等难题,实现深水绞车的研制;④垂直铺设系统一体化设计与制造技术,解决垂直铺设塔架结构设计㊁各组成设备选型设计㊁控制系统设计等难题,实现垂直铺设系统集成与研制㊂4结束语柔性管因其突出的优势在海洋油气开发项目中得到广泛应用,适用于深水柔性管铺设的垂直铺设系统在深水油气项目中的需求也大大增加㊂流花162深水油田和陵水172超深水气田的成功建设,标志着我国深水油气的开发技术突飞猛进㊂在这两个深水油气工程的柔性管缆铺设作业中,垂直铺设技术起到了至关重要的作用㊂目前,垂直铺设系统的设计及制造技术仍然被国外垄断,国产化任重而道远㊂本文总结了垂直铺设系统的分类及系统构成㊁结构与布局特点㊁设计建造厂商情况,并在此基础上分析了垂直铺设系统未来的发展趋势以及国产化建议,以期为我国自主发展垂直铺设系统装备提供有益参考㊂参考文献[1]郑杰馨.海洋非黏结性柔性管设计和分析的验证实验研究[D].大连:大连理工大学,2010.[2]高超,陈晓东,孙锟,等.柔性管道甩弯铺设分析[J].海洋工程装备与技术,2020,7(1):1320.[3]张印桐,梁富浩.基于柔性管线的F l e x-L a y铺管船的发展[J].船舶工程,2017,39(3):7782.[4]谢鹏,刘昊.海洋柔性管缆竖直铺设技术及其发展现状[J].海洋工程装备与技术,2019,6(6):771776.[5]高原.较深水柔性管缆铺设分析及安装技术研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2016.[6]侯静,高原,石锦坤,等.荔湾3-1气田深水脐带缆竖直铺设技术研究与应用[J].海洋工程,2018,36(5):134142. [7]孙国民,王辉,胡春红,等.深水R E E L型铺设关键装备和技术发展及展望[J].海洋工程装备与技术,2019,6(6):804809.[8]佚名.国内首套325吨深水垂直软铺系统完成安装调试[J].中国水运,2017,(7):78.[9]于文太,张忠林,梁学先,等.海底软管铺设系统设计与实验研究[J].机械设计与制造,2013,(12):2730. [10]穆永涛.软管铺设系统结构研究与动力学分析[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2018.[11]游小峰.深海柔性管道铺设系统动态特性分析与缩比实验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2021.[12]豪氏威马公司简介[D B/O L].20220511.h t t p s://w w w.h u i s m a n e q u i p m e n t.c o m/c n/a b o u t_h u i s m a n/h i s t o r y.[13]N O V v e r t i c a l l a y s y s t e m V L S w i t h c o m p o n e n t s(90T)f o ro f f s h o r e r i g s a n d m a r i n e p i p e l a y i n g v e s s e l s[D B/O L].20220511.h t t p s://w w w.n o v.c o m/p r o d u c t s/o f f s h o r e-l a y-。

海底管道铺设技术研究进展发表时间：2019-04-18T15:52:43.533Z 来源：《基层建设》2019年第6期作者：牛宝[导读] 摘要：近年来，我国对海洋资源的开采越来越深入，对海洋管道铺设的技术要求越来越高。

中海石油技术检测有限公司天津 300451摘要：近年来，我国对海洋资源的开采越来越深入，对海洋管道铺设的技术要求越来越高。

相应的，对大型装备制作工程提出了新的挑战，需要对深海乃至超深海的工程作业装备以及工艺技术进行更深入的研究。

越来越根据目前研究成果，本文重点讨论和研究了深水铺管船的铺管作业工艺特性。

本文的研究成果对完善和规范我国深水铺管作业工艺具备借鉴意义。

关键词：海底管道；铺设技术；研究进展引言在管线焊接施工形式当中，最初是进行手工电弧焊，后来发展到了半自动焊以及全自动焊。

在 20 世纪 70 年代后，自动焊接逐级得到了普及，而且是现在普遍所采用的管线铺设焊接方式，其能够很大程度的加强自动焊接技术的工作效率。

1.深水海底管道铺设法1.1 S型铺管法S型管道铺设，管道通过船尾的托管架放入水中，管道在进入海床的施工过程中形成 S形曲线，管线整体形态因呈 S形而得名，如图 1所示。

图1 S 型铺管法及铺管船示意图在铺设过程中，张紧器一端紧紧固定管道，并沿着托管架，将管道慢慢滑入水中。

张紧器的张力越大对应的托管架的尺寸越长，铺管船的铺管能力就越强。

通过调整铺管船的船尾以及托管架上安装的滚轮高度能够调节控制整个管道系统的受力情况。

海水中管道在受自身重力和托管架支撑力的作用下自然弯曲呈现为上弯段和下弯段的 S型，中间称为中间段。

在铺设时，为保证整个铺管过程的安全性，应将铺设中产生的应力载荷集中在管道的上弯段。

S- lay有较高的铺设效率，但随着水深的增加，S- lay对铺管设备性能的要求也越来越严格。

其中，托管架的尺寸越长对铺设过程越有利。

目前最深的水深纪录己接近3000m，而托管架长度己达到 140m。