海底管道课件

1.0 前言我国自1985年在渤海埕北铺设第1条海底管道以来，现已有138条海底管道投入运行（2007年统计数字）。

由于受当初管理理念和技术条件的制约，据2007年统计目前现有的138条海底管道仅有11%左右能做到定期通球，大部分海底管道在铺设完成通球后再未进行过管道通球，这给管道的生产和安全造成了严重的威胁。

2007年中海油海底管道清管通球情况统计海底管道不能进行通球存在多种原因，除特殊因素外，其原因主要可以归纳概括为管道系统内部影响因素和管道系统外部影响因素两大类。

管道系统内部影响因素主要包括管道本身、附件、介质等因素对管道通球造成的影响，管道系统外部影响因素主要包括清管器的选择及通球程序等对管道通球可行性造成的影响。

这两方面的影响因素将在下文进行详细论述。

2.0 引用文献⏹GB 50251 输气管道工程设计规范⏹GB 50253 输油管道工程设计规范⏹SY/T 6597-2004 钢质管道内检测技术规范⏹SY/T6383-1999 长输天然气管道清管作业规程⏹Q/SY 93-2004 天然气管道检验规程⏹Q/SY JS0054-2005 钢制管道内检测执行技术规范⏹ASNT ILI-PQ-2003：管道内检测员工的资格⏹国质检锅[2003]108号《在用工业管道定期检验规程》⏹国家经济贸易委员会令[2000]第17号《石油天然气管道安全监督与管理暂行规定》⏹NACE_RP0102 In-Line Inspection of Pipelines⏹ASME B 31.8S-2001: Managing System Integrity of Gas Pipelines3.0 管道通球的目的海底管道通球主要有以下5个目的：3.1 内腐蚀控制①可以清除管道中引起腐蚀的碎屑；②可以提高防腐剂抑制剂的效果；③可以排除管道的低洼处的可能引起腐蚀的积液。

3.2 清除管道中的碎屑、杂质等以提高管道输送效率管道中碎屑、杂质的积累会降低管道的输送效率，而通过管道通球操作，除去管道中的碎屑、杂质，可以提高管道的输送效率。

中国海洋大学本科生课程大纲一、课程介绍1•课程描述（中英文）：海洋油气管道工程是针对船船与海洋工程专业本科生开设的专业知识教育层面必修课。

该门课程介绍海洋油气开发工程中的管道工程规划、海上油气集输及贮运工艺设讣与计算、海底管道的结构型式、海底管道在各种荷载作用下的强度与稳定性设讣、海底管道在波浪水流等环境荷载作用下的稳定性问题、海底管道的防腐要求与设计以及常用海底管道的施工工艺。

通过本门课程的学习，使学生了解海洋管道工程的行业发展状态；掌握海洋管道工程设计的基本方法和施工技术；熟悉行业标准和规范；具备从事海洋管道工程结构设计、施工和管理的专业素质和技能。

Offshore oil and gas pipeline engineering is a compulsory course for undergraduates majoring in naval architecture and ocean engineering・ This course introduces pipeline engineering planning, offshore oil and gas gathering, transportation, storage and transportation process design and calculation, structure type of submarine pipeline, strength and stability design of submarine pipeline under various loads, stability of submarine pipeline under wave current and other environmental loads, anticorrosion requirements and design of submarine pipeline and common subsea pipeline constiuction technology. Through the study of this course, students can understand the development status of offshore pipelineengineering industry, master the basic methods and constmction technology of offshorepipeline engineering design, be familiar with industiy standards and specifications, and have professional quality and skills for stnictural design, constmction and management of offshore pipeline engineering・2.设计思路：本课程以海洋油气管道从设计、分析到施工安装、防腐等具体环节为主线，结合先修课程中的受力分析、强度与稳定性校核等基础知识。

海洋工程中的海底管道设计与施工随着人类对能源的需求日益增长，海洋工程已经成为人们解决能源供应问题的重要手段之一。

海底管道作为海洋工程的重要组成部分，其设计与施工的质量关系着整个海洋工程的成功与否。

本文将就海底管道的设计与施工两个方面进行介绍。

一、海底管道设计1、设计要点海底管道的设计需要考虑多方面的因素，如水深、海底地形、海洋气象、海水质量等。

具体来说，有以下几个方面的要点：（1）管径与壁厚管径与壁厚是影响海底管道技术经济指标的主要参数，也是管道工程的关键技术。

其主要考虑的因素有要输送的介质、输送量、输送的距离、输送管道的形式等，同时还要考虑管道的水深与海底地形情况等因素。

（2）材料选择海底管道的材料选择需要考虑多方面的因素，如强度、耐腐性、耐磨性、焊接性、耐温性等。

根据输送的介质不同，材质的选择也不同，如输送石油和液化天然气时，需要选择高强度、耐腐蚀、耐高压的管道材料。

（3）管道布置管道布置是根据管径、水深、海底地形和输送要求等多方面考虑，最终确定管道的方案和路线。

为了保证管道的安全、牢固和长期稳定，需要进行合理的管道支撑和固定。

2、设计方法海底管道的设计方法目前主要有两种，一种是全计算方法，即通过大量的数学模型计算，确定合理的方案；另一种是实验方法，即通过对海底管道进行试验和实际检验，确定其强度和稳定性。

两种方法各有特点，需要根据具体情况选择。

二、海底管道施工1、施工条件海底管道施工需要考虑多种因素，如气象条件、海洋水文条件、海底地形条件、设备条件等。

针对不同条件的影响，需要采取不同的防范措施。

2、施工方法海底管道施工的方法主要有两种，一种是采用陆上钢管的连焊方法，另一种是采用下沉的方法。

前者通常适用于浅水区，后者则适用于深水区。

下沉法施工的过程主要包括：先完成管线铺设和拼装，然后将管道通过浮船等设备运输到指定位置，然后通过局部浸水或负气压吸力，使管道沉入海底。

根据浸水量或负气压的大小，可以实现管道的定位、安装和测量等操作。

探测技术▏掩埋海底管道探测方法及新技术应用研究在海洋油气资源开发中，最常用和有效的油气输运方法是使用海底管道进行输送，因此，随着海洋油气资源的不断开发，海域内所铺设的海底管道数量越来越多，密度不断增高，种类越来越复杂。

这些海底管线长期在海洋复杂环境下工作，出现悬空、平面位移、管体损伤等情况，与原始设计状态有很大差异，但未得到精确探测与校核，存在很多事故隐患，对环境和生产造成极大的威胁。

因此，准确探明海底管道的状态和位置，评价其安全风险，对于预防和排除安全隐患非常重要。

另一方面，我国的海底管道铺设历史已有数十年，目前早期的海底管道已经或者即将超过其设计使用年限，对于到期的海底管道处置提上议程，搁置海底肯定不是办法，最好的办法还是将其捞起后集中处置，为便于打捞，准确探明其位置和状态也非常必要。

目前国内外探测海底管道的方法很多，通常有人工潜水探摸、ROV 技术、测深技术(包括多波束测深)、侧扫声呐、海洋磁力仪、浅地层剖面仪等。

这些方法和技术，大部分是对出露海底的管道有很好的探测效果，而对于掩埋的海底管道探测手段相对单一而不系统，准确探测掩埋海底管道的埋深和状态仍然是世界性难题。

针对这一问题，本文将探讨掩埋海底管道探测方法和新技术应用，提出综合的探测建议。

一、掩埋海底管道探测方法掩埋海底管道的探测，目前实际应用的手段不多，主要是磁力探测和浅地层剖面仪探测，以后者为主要手段。

⒈ 磁力仪探测海洋磁力仪是在磁法勘察基础上发展起来的，是一种测量地球磁力场精度很高的磁场测量设备，是地球物理调查的重要内容，特别是在海洋地球物理调查中，大面积地震调查比较困难，所以磁法勘察就更为重要。

世界各国对海洋调查越来越重视，磁法勘察仪器也得以快速发展。

经过几十年的发展，海洋磁力仪在灵敏度、分辨率和精度等方面有了很大提高，并出现了多种类型的海洋磁力梯度仪。

磁力仪利用岩土介质之间的磁性差异所引起的磁场变化来查明海底构造或解决其他地质问题。

海底管道液体运输中的管道振动和疲劳分析海底管道承担着将石油、天然气等重要能源从海上开采场地输送到陆地的重要任务。

然而，在运输过程中，海底管道往往会遭受到来自海洋环境的振动力和外界荷载的作用，这些因素导致了管道的疲劳问题。

为了确保海底管道的安全可靠运行，进行管道振动和疲劳分析变得至关重要。

管道振动是指管道受到外界激励时的振动现象。

海洋环境中存在着波浪、涡流、海底地震等导致管道振动的因素。

这些振动力会对管道产生应力集中和疲劳破坏的风险。

因此，准确地分析管道受到的振动力对于确定管道的运输能力和寿命具有重要意义。

管道疲劳是指由于外界荷载作用，管道内部产生的应力循环导致管道材料发生破裂的现象。

疲劳问题是海底管道运输过程中最严重的问题之一。

长期以来，疲劳问题导致了很多管道事故和能源泄漏事故的发生，造成了巨大的经济损失和环境污染。

因此，对管道的疲劳行为进行分析和评估，以设计出更安全可靠的管道系统，具有重要的现实意义。

在进行管道振动和疲劳分析时，需要考虑多种因素。

首先，需要对管道受到的外界激励进行准确的建模和分析。

这包括波浪、涡流、震动等因素的考虑。

其次，需要对管道的结构特性进行准确的描述，包括材料性质、几何形状、支撑方式等。

此外，还需要考虑管道的运行环境，如水深、海底地质条件等因素。

对于管道振动的分析，可以采用数值模拟方法。

通过有限元分析等技术，可以模拟和预测管道受到的振动力，并对其产生的应力和位移进行计算。

此外，还可以采用试验方法，通过在实验室中进行管道模型的振动试验，获取实际振动数据，并对其进行分析和评估。

对于管道疲劳的分析，可以采用应力循环法。

通过对管道受到的应力循环进行计数和评估，可以确定疲劳寿命和疲劳破坏的风险。

同时，还可以采用裂纹扩展法，通过模拟裂纹的扩展和破裂行为，对管道进行疲劳寿命估计和可靠性评估。

除了对管道振动和疲劳进行分析外，还可以采取一系列的措施来减小振动和延长疲劳寿命。

比如，在设计阶段就考虑减震措施、选择合适的材料、优化管道结构等。

2 海底管道风险因素根据前面的我国海底管道事故类型统计，对海底管道具体事故进行分析总结，可知我国海底管道面临的风险依次为腐蚀因素、第三方损坏因素、地质因素和其他因素，具体海底管道风险因素如表1所示。

表1 我国海底管道风险因素表腐蚀因素内腐蚀硫化氢二氧化碳水外腐蚀海水温度海水酸碱度海水含盐度海底土壤周边生物第三方损坏因素渔业活动航道活动挖沙作业、挖泥作业打捞作业勘探作业地质因素海流土壤海冰地震其他因素管理制度因素管道本体质量因素信号装置故障因素2.1 腐蚀因素海底管道的腐蚀根据腐蚀发生在管壁的相对位置，分为内腐蚀和外腐蚀，海管内腐蚀和外腐蚀具有各自的特点和成因[7]。

海管内腐蚀是发生在管道内壁的腐蚀现象，海管内腐蚀发生的原因主要是由于管内输送介质中含有硫化氢、二氧化碳、水等杂质，这些杂质与管道内壁的铁元素发生化学或电化学反应，将固态的铁变成铁离子，导致管道内壁发生壁厚减薄的现0 引言与铁路、公路、水运等其他运输方式相比，管道运输是最绿色的运输方式，具有其他运输方式不具有的优势，如管道运输运输量大、运输效率高、损耗较少、节省运输成本、便于管理等一系列优点，在全球能源运输中占有举足轻重的地位。

海底管道系统一般包括大型钢质海底管道、泵站或压缩机站、供电和通讯系统等组成部分[1]。

海底管道是海洋石油、天然气的重要运输方式，连接着海洋油气开采平台和陆地相关冶炼、净化和存储相关设施，通过海底管道，海上油田的整个生产、冶炼和运输等环节被连接成为一个统一的整体[2-4]。

同时海底环境和陆地环境相比，具有特殊性，海底管道运行中面临的环境比陆地管道更为复杂，除了陆地管道经常面临的风险因素外，海底管道还面临海底环境复杂等因素，如海底管道周边有海流、海冰、海底生物等作用。

此外，海底管道由于处于水面以下，海底管道的日常监测检测、修护保养和应急抢修等工作都比陆地管道类似工作的开展难度大。

我国目前开发的油气资源大多位于近岸海域，如果油气管道发生泄漏，首先是油气资源的流失，造成金钱损失，管道泄漏会影响下游用户，造成二次影响。

海底管线冲刷与防护_电力水利_工程科技_专业资料海底管道冲刷悬空与防护霍俊波 21150933101 2015级水利工程一、背景介绍人类的发展离不开对能源的开发和利用。

对于不能或不需要在原地进行利用的资源，常常要采取输运的方式，将能源运输到合适的地方进行加工、利用。

所以，选择运输方式很重要。

对于流体，常见的输送方式有装入容器中进行车辆运输，或者在流体生产地与需要地之间连接管道，进行管道运输。

车辆运输的方式具有灵活、但是运行成本较高的特点，适合用量较小、急用、或者珍贵物品的运输。

相对而言，管道运输的投资成本比较大，方式不如车辆灵活，但是后期运行、管理方便，输送能力大，在石油、天然气、水等基础能源的运输方面有着重要的应用。

最早的管道应用是排水管，人们利用排水管将废水排入河流或海洋中。

管道在海底的应用，可以追溯到1947年建立在墨西哥湾的一条深6m，离岸17m的浅水管道，该管道至今仍在使用。

在我国，海底管道的应用起步较晚。

1973年，我国在山东省黄岛附近铺设了3条链接海底到岸上的输油管道。

又于1985年在埕岛北部油田铺设了连接两个海洋平台之间的海底管道。

1987年，通过引进国外铺设船，我国在深海中进行了管道铺设。

1994年，我国自行研发了铺设船，可以进行深海管道的铺设。

自此，海底管道应用在我国蓬勃发展起来。

由于海底管线所处的海洋环境非常恶劣、直接受到波浪潮流等作用，存在着很多不稳定因素，运行中的管道发生破坏的案例在世界范围内不胜枚举，由于管道内部输着原油、天然气等资源，每一次管道破坏事件都会带来巨大的经济损失及环境污染等严重的后果。

在管道应用日益广泛的当代，管道的破坏事故却有增无减。

我国海底管道的发展时间不足50年，也发生过很多管道破坏事件。

2000年，东海平湖内某段管道在波流冲刷作用下导致失效；2003、2009年埕岛油田段发生过由于悬空而引发的管道断裂；2007年，我国南海涠洲海底管道因为腐蚀而发生泄漏；2011年，渤海蓬莱的石油钻井平台处抛锚滴漏造成管道破裂，发生了溢油事故，对当地环境带来了严重后果。

海底管道铺设方案背景介绍海底管道是一种将水下产油、气等物质运输到陆地或岛屿上的通道，是现代海洋工程的主要组成部分。

海底管道的铺设需要考虑多种因素如海底地形、水深、沉积物等，因此需要制定可行的铺设方案。

管道材料选择先要选择合适的海底管道材料，一般采用的是金属、聚乙烯、纤维等材料。

常用的有碳钢管、不锈钢管、玻璃钢管、以及一些特殊的新型材料。

海底地形与水深铺设海底管道的首要问题是海底地形与水深，因为地形和水深的不同会对铺设管道方式、材料、工程类型和风险等造成很大影响。

通常，水深较浅或者平坦的海底更容易进行管道铺设。

在不同的海底地形中，有浅海（200m以下）、中深海（200m-1000m）和深海（1000m以上）等不同的区域，各区域均有相应的管道铺设方式。

管道铺设方式预制并沉放预制并沉放是指在陆地上预制海底管道结构，然后把他们运输到海上沉入海底。

预制并沉放是适用于浅海及平坦海底的铺设方式，由于是把管道整体抛到海底，因此就能减少潜水时间和风险。

海底埋设在海底埋设管道的方式最常见，适用于较浅的海水以及地形平坦的海底。

这种方法的优点是铺设的管道在水下素来不受波浪以及风暴的打扰，因此它的稳定性与可靠性都非常高。

动态铺设对于比回水流更平稳的较深海域，最为常用的就是动态铺设管道。

动态铺设的方法则是把管道从船上卷起，然后逐次释放下去并向海底倾斜放置。

风险与预防措施在铺设海底管道的过程中，一定要注意风险因素，并采取相应的预防措施。

很多因素会影响海底管道的铺设过程，比如天气、海浪、沙漠化、沉积物等等，以及管道本身在运输过程中可能会发生的潜在问题。

为了规避这些风险，可以在管道压力进行测试之前进行权威认证，确保管道完全符合安全和可靠的标准。

此外，在铺设过程中特别要注意以及保持与管道相关的所有设备的良好状态，定期进行检查和保养。

结论海底管道的铺设方案需要针对实际情况如水深、海底地形、材料选择、风险预估以及预防措施等因素进行全面的考虑。

海底管道清管试压浅析1.引言清管试压工作是在海底管线连接完成后，对整条海底管线的一个综合性的检验与测试。

清管的目的在于清除海管内的小型杂物以及清洗管内壁、测量管线是否有屈曲。

试压的目的在于试验整条管线的抗压能力，检查管线焊道是否合格以及测试水下连接点是否泄露。

清管试压通常参照的标准有ASME B31.4或者ASME B31.8、API RP1110以及DNV 2000等等。

2.管线清管2.1概述在清管试压工作开展之前，必须有一份完整的、经业主和第三方审批的清管试压程序可执行。

并且，有一份周全的应急方案以供参考。

清管准备工作可以分为清管设备、清管介质和清管球三方面来准备。

清管设备的选择必须根据现场的实际情况加以选择。

以PL19-3海管项目（06年）为例，由于管径小，管线较短，所以选择了一台50m3/h清管泵。

清管介质通常是淡水或者是加了防腐剂和缓蚀剂的海水。

清管球的数量一般根据管线的长短进行选择。

以PL19-3 16”海管为例，考虑到管线存放时间少，比较新，只采用了三个球清管：两个清管球和一个测量球。

2.2清管准备各种清管设备、仪表证书必须经现场业主和第三方代表确认并许可后方可进行。

打球方将一事先加工好的清管发射器焊接在立管管口处（对于法兰连接形式的，可以用事先加工的法兰和发射器焊接在一起，然后用螺栓把整体发射器和立管法兰固定在一起）。

接球方须将一清管接收器（或临时接球网）安装在立管管口，并预留足够的空间收球。

清管人员连接清管设备和管线后就可以进行清管了。

(清管流程如图2.1)2.3注水清管对于用三个球清管的，放球的顺序一般为清管球、清管球、测量球。

整个清管过程如下：1）启动清管泵，排空管线中的空气。

2）放入一清管球，控制注水泵的流量使得球在管中的速度控制在0.5m/s-2m/s之间。

3）接着向管中注入150m线性长度的水量，停泵，放入第二个清管球。

4）以同样的程序放入测量球，在确认球均已顺利打进的情况下，开泵进行正常的清管工作。