施工技术：海底管道可靠性设计方法及施工程序编制方法

　　施工技术：海底管道可靠性设计方法及施工程序编制方法

　　摘要：管道自身缺陷作为影响海底管道安全性、可靠性最为主要的原因，因此加强对管道的评估是保证海底管道安全可靠的重要措施。其次是施工设计方案作为另一影响海底管道安全的原因，通过对海底管道可靠性设计才能够确保海底管道安全性。基于此，对海底管道可靠性设计方法及施工程序编制方法进行分析和探讨。

　　关键词：海底管道；可靠性设计；程序编制；分析

　　现目前，我国对石油的勘探和开发已经到达一定程度，并朝着高原、沙漠、深海等区域勘探，海洋在地球上占据较大的面积，对海洋石油开发也具有十分重要的意义。海底管道作为运输油气最为便捷、经济的方式，无论是对油气生产，还是对油气的提炼和储存都起到重要作用。在本文中，对海底管道设计方法、施工程序及方法进行详细的分析，确保海底管道在方案设计和施工程序编制上都有一定的可靠性。

　　1海底管道设计方法

　　在当前，海底管道设计方法主要有：（1）极限状态，主要是对管道的承载能力、强度、使用寿命进行设计和评估，然而由于该项方法缺乏一定的依据标准和验收标准，使得这项设计方法在实际中进行运用和推广存在一定的难度；（2）工作应力，这一方法主要是将安全系数大小作为管道设计的主要指标，而对安全系数进行设置很多时候是仰赖于工作经验，因此存在很强的主观性[1]。这两种海底管道设计方法都存在材料本身缺陷和运输耗损缺陷，这些缺陷也直接影响到海底管道的使用寿命。因此，实际在对海底管道设计中，需要将这些因素进行综合考虑，并制定出契合施工环境的可靠方案，只有这样才能够确保管道施工顺利展开。

　　2设计阶段对缺陷进行评估

　　在海底管道设计阶段，需要对使用到的所有材料缺陷进行评估，其中包含了运输、安装过程中可能受到自然、人力等因素导致，使得材料出现裂痕、腐蚀等情况，并对这些材料开展科学、准确的评估[2]。通过评估之后，对海底管道施工过程中可能出现的安全隐患进行判断和预设，并制定预防方案，以便后期有选择的进行使用。据相关调查发现，影响海底管道使用寿命主要原因在于裂纹和腐蚀。

　　2.1对裂纹评估

　　对裂纹进行评估可以分为四个阶段，即初始裂纹、临界裂纹、含裂纹管道预测和剩余寿命。其中初始裂纹主要是指在对管道寿命进行计算时，其寿命最大与裂纹大小相关，并可以借助无损探伤法进行测量。同时裂纹的种类有很多，涉及到管道内部、表面、单独、密集等等，在实际计算时，也需要对裂纹量化处理，将其转换成为体积、规则型的裂纹缺陷。在运用无损探伤法测量时受到计算公式的影响，长裂纹和短裂纹扩展寿命应当分开进行计算，最后再将结果总和。临界裂纹则是在海底管道承受了较大的压力，并且没有出现漏油、断裂等情况允许出现的最大裂纹大小。而含裂纹的海底管道寿命，则需要结合初始裂纹和临界裂纹尺寸对裂纹的扩展速度进行计算，最后计算寿命[2-3]。

　　2.2对腐蚀评估

　　在对海底管道设计阶段，也需要充分考虑管道的防腐措施，防腐措施的制定也需要结合实际腐蚀情况确定，针对海底管道腐蚀缺陷设计阶段进行评估主要体现在以下两方面：（1）构建海底管道腐蚀预测模型，在海底管道的设计阶段，就需要对管道腐蚀进行研究，并且考虑到随着运营海底管道变化，构建出与之相契合的预测模型；（2）海底管道防腐措施及腐蚀裕量，在选择模型之后，结合海底管道相关资料确定腐蚀参数，然后再结合腐蚀量确定最终的防腐措施[3]。

　　3编制海底管道施工程序及方法

　　海底管道施工程序及方法需要根据海洋实际情况进行编制，编制所遵循的标准是选择最为有利于海底管道施工的方法进行铺设，这些方法包含了：

　　3.1底拖法

　　这一方法在海底管道施工中进行应用，要求管道充分与海底进行接触，并且在开展施工之前需要对海底实际情况进行勘探，同时对安装的现场进行探查，其中包含了海洋的断面、土壤情况、障碍面等进行详细的探查，最后运用拖轮牵引管道在海底拖行。

　　3.2浮拖法

　　在海底管道施工中采用浮拖法首先就需要借助挖泥船，又或者是水陆两用的挖掘机在测量好的位置对管沟进行挖掘，并且结合挖掘好的管沟尺寸在海岸作业线制定管道，然后通过下水运送装置将制定好的管道借助于浮筒漂浮在海面上，同时由拖船牵引管道的一端，直到将管道传送到铺设的海面，再利用浮筒对管道到达海地平面的位置进行定位，最后将管道放到管沟中，并井然有序的进行铺设[4]。

　　3.3近底拖法

　　近底拖法与浮拖法应用原理较为接近，其不同之处在于近底拖法需要运用拖轮在前施加前行力，然后运用小的牵引船发挥牵制作用，并且将多个浮筒连接到管道上，由托运器为管道提供浮力，同时在浮筒的下方安装链节，以确保管道与海床的距离，也对管道浮力起到平衡的作用。通过这一方式，管道在浮力作用下与海床之间保持着一定的高度，在这一高度下可以实现对管道移动和有效铺设。

　　3.4铺管船法

　　铺管船在海底管道施工中，主要是用于管道铺设的船只。作为海底管道铺设运用最为广泛的方法，包含了J形铺设方法、卷筒式铺设方法和S形铺设方法，并且在铺设的过程中根据动力和锚泊两种方式对管道进行定位[4-5]。

　　3.5围堰法

　　围堰法较常运用到浅海区管道铺设，运用这一铺设方法可以沿着管道的铺设线路两侧建造围堰，也就可以避免在管道铺设过程中不会遭受到潮汐、波浪等影响，当海水回落时也能够将围堰中的海水拍掉。然后对管道接口进行连接，最后运用挖掘设备对管沟进行挖掘，再对管道进行填埋。当海底管道施工完毕后再对围堰进行拆除。

　　3.6漂浮法

　　采用漂浮发对管道进行铺设，首先在海岸上就需要将管子焊成比较长的管段，并且在管段上系上浮筒，然后将这些管段拖往管道铺设的地点，在拖运的过程中也需要注意受到风浪的影响导致管线出现弯曲的情况。可以运用驳船拖住需要铺设的管段，直至与下一端准确焊接为止。最后按照工艺顺序解掉浮筒，并将管子放至到海底，直到管道铺设完成。

　　3.7垂直或大角度悬链式

　　运用这一方法对管道进行铺设，管道的形状呈现为J ，因此又将这一方法称为J型铺管法，该种方法比较适合应用于：（1）需要较短的出油管道将海底井口与处理措施相互连接，如果采用传统的铺管方式所耗费的成本较多；（2）在进行深水管道铺设时，要限制过度弯曲，这就需要较长的托管架在其中发挥作用，通常情况下，是运用半潜式钻井平台的井架将连接好的管段吊起为垂直的状态，直到管线在到达海底之后，将钻井平台脱离钻井的位置，使得管道呈现为悬链线状，在拖船的移动下，将管段连接连接起来并放到海底[5]。

　　结语：在本文中，对海底管道可靠性设计方法及施工程序编制方法进行分析和探讨，主要是从海底管道可靠性设计方法展开，并对设计阶段对缺陷评估进行详细的阐述，最后对编制海底管道施工程序及方法进行阐述，在海底管道实际施工中做好周密部署，确保海底管道方案设计和施工程序编制具有可靠性。

　　参考文献：

　　[1]韩文海, 周晶.腐蚀海底管道可靠性分析[J].石油学报,2015,(4):516-520.

　　[2]徐东永.海底管道可靠性设计方法及施工程序编制方法[J].中国新技术新产品,2011,(4):62.

　　[3]王秋妍, 王立航, 刘伟.随机有限元法在海底管道可靠度中的应用[J].油气田地面工程,2017,(8):39-42.