海底管道铺管施工安装方法研究
浅析海底管道铺设
浅析海底管道铺设作者：王珏来源：《科教导刊·电子版》2013年第34期摘要随着科学技术的进步和人类对海洋石油资源认知水平的不断提高，海洋油气勘探开发已从浅海走向深海，本文主要结合海底管道铺设，分析不同方式海底管道安装的特点。
关键词海底管道铺设铺管船托管架中图分类号：TU81 文献标识码：A海底管道铺设主要有铺管船法、拖拉法和浮拖法。
铺管船法是利用安装在铺管船上的专用设备进行海底管道铺设的方法。
根据铺设方式和在水中的形状又分S型铺管法、J型铺管法和卷管法。
管线拖拉法又分为底拖法和浮拖法，通常用于管线的登陆铺设，区别是：底拖法是管线在海床面上进行拖拉；浮拖法是被拖拉的管线离开泥面，减少摩擦力。
从拖拉方向上区分，又分为海上拖拉法和陆上拖拉法，施工方法都是将管线焊接好，通过绞车或其它牵引设备将管线拖到设计位置。
浮拖法是在预制好管段上绑扎浮筒，使其浮在水中，再通过船舶等工具，将这段管线拖航到管线设计路由，最后将管线放到海底。
1铺管船法铺管作业我国的海底管道铺设大多是采用铺管船法铺设，具有抗风浪能力强、机动灵活、作业效率高等优点，它是以铺管船为中心和其他辅助船（如：抛锚船、交通船、测量船等）组成施工船队。
铺管船上装备各种铺管专用设备，例如：张紧器、收/放绞车、管道传送装置、对口装置、支撑滚轮、舷吊、托管架和定位设备等。
其中，托管架的作用是在铺管作业期间，管道由船上铺管滑道进水后由托管架的支承滚轮支承管道，管道铺设到海底后，以减少管道弯曲，增大铺管船的作业水深的能力。
托管架入水角度可通过其压载系统来控制。
在船甲板上设有一条铺管流水作业线，在作业线上完成管段对口、焊接、NDT、阳极安装、节点浇注马蹄脂、防腐等工序，每焊接1根管段，向前移船下放入水。
1.1型铺管法S型铺管法是目前最为常用的方法。
管道在托管架的支撑下，自然的弯曲成S型曲线，分为两个区域：上弯区是从甲板上的张紧器装置开始，经过滑道沿托管架向下延伸到管道不再由滑道或托管架支承的下拐点区域；下弯区是从拐点到管线在海床泥面的着地点的区域。
PE 管道特性及海底敷设施工方法
PE 管道特性及海底敷设施工方法1．PE 管特性PE 管密度比水小，下水前需要安装足够的配重块，才能使管道下沉和维持稳定[3] 。
与钢管道相比，PE 管道管材强度和硬度较低，耐磨性能差；管道刚度较小，具有很大的柔性。
目前海底PE 管道主要材料为PE100，允许抗拉强度仅为10MPa，因此很难采用带张力的敷管法施工。
PE 管在海水环境中的抗腐蚀性能优于钢管道，无需额外的防腐措施。
管道接头采用热熔连接，整体性好。
2．海底敷设施工方法目前常见的PE 管的海底敷设施工方法有水下拖管法、漂浮——下沉法和敷埋法。
（1）水下拖管法水下拖管法由钢管道海底敷设方法发展而来，一般适用于近海浅水区的PE 管道敷设。
敷设时先把PE 管在岸上对熔连接成连续长管，加上足够配重以保证管道始终沉在水底，然后用拖管船把管道拖下水，通过固定在管道前端的特殊拖拉头——“滑橇”确保管道在海床面顺畅滑动。
管道的焊接和安装均在岸上进行，可控性强，在拖航过程中出现恶劣天气弃管较为容易。
（2）漂浮—下沉法漂浮—下沉法是最常见的一种海底PE 管的敷设方法。
它充分利用PE 管密度小和可以熔焊的特点，可以实现几百米长的PE 管段一次性下沉至海底，大大减少了水下作业，施工速度快，效率高，因而被广泛采用。
PE 管采用漂浮—下沉法敷设的主要步骤如下：1）管道焊接、下水、拖运PE 管道在岸上拟定的组焊场地连接，将PE 管熔焊成几百米长无接头的长管段，边焊边安装配重块，然后将长管段两端用阀门进行封堵。
组焊场地设置下水滑道，长管段通过下水滑道逐步下水，漂浮在海面上。
然后用驳船拖运到指定位置。
2）长管段定位沉放管道浮运至沉放地点后，用GPS 定位，利用起吊船和工程驳辅助定位，将长管段的一端封堵阀门打开入水，使长管道灌入海水，另一端吊离水面并打开封堵阀门排气。
从一端开始，随着管道内不断进水而缓缓下沉，直到全部沉放就位。
3）长管段之间连接一段管道沉放后需要与下一管段进行连接，连接时可用吊船将前段管道连接段拉出水面，去掉封堵，同时将下一管段吊出水面，法兰对齐后进行螺栓连接。
深水S型海底管道铺设可接受标准研究
表 １ 上弯段 应变控 制简化标 准
管道 下弯段采 用应 力校核 （ 包含 托管 架末端 最后一 点支撑 ）： ｏ ＜０． ７× － ８
Ｌ
，
ｕ
．
Ｊ
， 。
当 到极 限状 态标 准和简化 标准 时 ，对 于铺 设分析 的下述 要求应 满足 这两种标 准 ： （） 应 当利用材 料 的实际非 线性应 力一 １ 应变 （ 或弯 曲． 曲率 ）关 系来做 出分析 ，见 图 ｌ 。
９ ６
学 术 沦文
向力和局 部卷轴 荷载 的影响 。需要考 虑刚 度变化 产生 的影响 （ 比如 ，联接 处或屈 曲防止 装置 的应变 集
中 ）。
对于 静态加载 加 １ 态加载 ，计 算应 变应 当满 足表 １ 的标 准 Ｉ。应变 应 当包括 所有 的影 响 ，包 － ． 动 中 Ｉ
括连 接处或 属 曲防止 装置 的刚度 变化 的影 响。
＋
ｗ ）
Ｙ
为弯矩 ；
ｗ ）Ｙ
为管 道抗弯 截面模 量 ；（ 为环 向应 力； ） － 为
式 中 Ⅳ 为轴 向应 力； 为管横 截面积 ；
最 小屈服 强度 ；利用系 数 ７对于 不 能控制 应变取０７ ，对于 能够控 制应变 取０９ 。 ７ ． ２ ．６ 该规 范４３ ．中指 出：基 于应力 校核 的Ｄ ．． ６ ２ ＮＶ１ ８ 规 范 ，在Ｄ ９１ ＮＶ２ ０ 规范推 出应 变控制 之 前一 直被 ００ 普遍采 用 。而 目前 ，随着 管道铺 设水 深不 断增大 ，管道铺 设过程 中允许管 道部分进 入 屈 曲，从而在 材
５ 卷 增刊 ２ Ｉ ２１ ０ ０年 Ｉ ２月
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造
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海底管道施工技术
海底管道施工技术研究摘要：海南8块海底管道工程是辽河石油勘探局重点项目，在认真研究分析了国内外海底管线施工技术的基础上，结合辽河海域的特殊海况及潮汐特点，经过多次调研论证，制定了一整套施工技术方案，经过精心组织、合理安排施工顺序、合理配备施工机具、人员，在保证安全、保证质量、保证进度的条件下，顺利完成海南8块开发海工建设海底管道工程。
关键词：海底管道管道发射导向器浮托海上组对海底挖沟海南8块位于辽东湾北部滩海地区，共有8口油气井，用DN50海底管道输送至人工岛。
渤海湾海域经常出现5～6级的大风天气，施工受风力的影响很大，对施工带来困难和危险。
1 施工工艺技术综合比较海底管线的铺设方法主要有两种：一种是拖管法，一种是铺管船法，其中铺管船法适合于水深5米以上海域作业，且需要有一整套施工机具和船舶与之相配合；拖管法是采用陆岸预制成段、轨道小车发送、拖轮拖至指定海域沉管就位的施工方法。
而辽河油田为滩海油田，特别是近岩海域，水深小于2m，铺管船无法进入，根据辽河滩海海域满潮为水、落潮为滩的这一特性，确定海底管线在海上运输采用拖管法，采用吃水浅、分体式作业船担任海底管道在海上拖航和焊接任务。
2 施工工艺主要内容2.1 海底管道陆地预制针对现场600米×14米的狭长预制场地研究并确定了每500米段的预制方法。
将单管组对焊接，确定100m最佳穿入长度，将100m工作管穿入100m套管之中，再实现5个100m管段与锚固件的整体焊接，再经试压通球。
试压合格后的500m管段进行整体吊装到发送轨道的发送小车上。
现场管线整体吊装采用5台吊装设备从管段一端吊起并分段交替将管段放置到小车上。
500m管段发送入海采用吊管机通过吊带，吊拉管段前部缓慢前行，通过前置导向器发送入海，在管段尾部通过钢丝绳和卷扬机调解发送速度。
小车在导向器前与管线脱离后掉入小车回收装置回收小车。
2.2 海底管道海上焊接在500m管段上均布绑扎一定数量的浮桶利用涨潮时进行拖航，到达预定位置后，将管道固定在临时固定桩上并解除浮桶，使管道下沉至泥面。
浅谈海底油气管道铺设方法、检测和维修
浅谈海底油气管道铺设方法、检测和维修摘要：随着国内外对于海洋油气资源的日益重视，海底管道事业也正处于一个蓬勃、快速发展的阶段。
海底管道铺设技术需要在海上建设各类采油平台、钻井以及油气资源的输送设施，为确保海底管道安全生产，应参照海底管道规范，对在役海底管道系统进行全面检测，及时采取维修措施，最大限度地避免管道泄漏事故的发生，这期间相关企业做了不少的研究和总结。
关键词：海底油气管道；铺设技术；海底管道检测；海底管道维修一、海底管道铺设方法1.铺管船法。
目前国际上使用最多铺管方法就是铺管船法。
这种铺管法需要安排一艘起抛锚拖轮或者多艘抛锚拖轮来支持铺管作业。
铺管船铺设法具有抗风浪能力强、适应性广，机动灵活和作业效率高等特点；根据铺管方式和管道在水中的形状包括：S型铺管法、J型铺管法和卷管法。
（1）S型铺管法。
目前海底管道铺设技术中应用最多的方法就是S型铺管法，这种方法一般要安排艘起抛锚拖轮或者多艘起抛锚拖轮来支持铺管，工程在展开之前，需将一个锚定位在海床上，然后将锚缆引过托管架并系到第一根管子的端口，通过托管架的支撑，它会自然的弯曲成“S”型曲线。
根据受力点的不同，可分为三个区域，即上弯段、中间段、下弯段。
上弯段一般是从铺管船上的张紧器开始向下延伸到管道脱离托管架支撑为止；下弯段是从拐点到管线在海床泥面的着地点这段区域；中间段一般较短，即上弯段和下弯段之间的部分。
目前，S型铺管技术可使用多条作业线进行管线预制，需要一个托管架，具有多个焊接站，随着水深的增加，托管架长度会增加、张力也会增大，但它的稳定性会减弱、风险也会增加。
（2）J型铺管法。
J 形铺管法( J-lay) 是自 20 世纪 80 年代以来为了适应铺管水深的不断增加而发展起来，是目前最适于进行深水海底管道铺设的方法。
现阶段，J型铺管法主要有2种类型：即钻井船J型铺管法和带倾斜滑道的J型铺管法。
在铺设过程中，通过借助调节托管架的管道和倾角承受的张力来改善悬空管道的受力状态，达到安全施工的目的。
海底管道安装分析及铺设工艺
海底管道安装分析及铺设工艺张捷，陈伟鹏（中交海洋建设开发有限公司， 天津 300457）[摘 要] 海底管道是海洋石油开发装备的重要组成部分，国内外海底管道建设市场巨大。
本文从管道分类入手，介绍海底管道基本情况，按照工程建设顺序，研究从设计到施工管道建设过程。
在海底管道铺设分析中介绍了管道安装分析方法及校核准则，举例说明了海底管道分析过程。
介绍了海底管道施工方法及施工工艺流程，合适的施工方法可以保证管道长期使用安全，同时可节约施工费用及施工工期。
有关理论分析可供同行参考，也可为类似工程提供借鉴。
[关键词] 海底管道；安装分析；校核准则；S-LAY铺管法；弃管与回收作者简介：张捷（1986—），男，湖北人，2009年毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业，硕士研究生，高级工程师，从事海洋工程设计与工程管理工作。
图1 管道截面图海底管道作为海洋油气田开发的重要组成部分，被喻为油气田的生命线。
海底管线安全可靠运行是海上油气田生产的根本保证，海底管道的安装至关重要，其施工质量直接影响海底管道长期运营[1]。
海底管道按照使用功能主要分为油气输送管道、排海污水管道、市政取排水管道。
按照管体构造形式分类：(1)双层钢管保温管道；(2)单层钢管保温管道；(3)非保温有混凝土配重管道；(4)非保温无混凝土配重管道；(5)管束；(6)挠性软管；(7)塑性管。
典型截面构造如图1所示[2]。
本文从管道分类入手，介绍海底管道基本情况，并按工程建设的顺序，研究从设计到施工管道建设过程。
1 海底管道铺设分析海底管道在铺设前需进行铺设分析，目的是对已经选定的铺管船等施工资源进行可行性校核，确保船舶设备满足铺管要求；同时确定托管架布置角度及支撑滚轮角度和高度，使管道处于最优受力状态，防止管道出现应力剧变情况，保证海底管道在铺设过程中的受力在规范允许范围内[3]。
1.1 海底管道强度校核标准海底管道铺设强度分析基于多个输入变量的模型，满足DNV-OS-F101的荷载抗力系数法校核准则[4]。
海底管道施工措施方案
海底管道施工措施方案1. 引言海底管道是沿海岸线或海底连接两个地点的管道系统，用于输送液体或气体。
在进行海底管道的施工过程中，需要采取一系列的措施来确保施工的顺利进行，并保证管道的安全稳定运行。
本文档旨在提供一种海底管道施工措施方案，以指导施工人员进行工作。
2. 施工前的准备工作在施工前，需要对海底管道进行详细的调查和评估，包括海底地质情况、水文气象条件、海底生物环境等。
同时还需要制定工程计划，明确施工的时间和工序，确定所需的人员和设备。
2.1 地质勘探地质勘探是为了了解海底地质情况，包括海底地层、地质构造、地下水位等。
可以通过使用声纳、地质雷达等设备进行勘探。
2.2 水文气象条件评估水文气象条件评估是为了了解海底水流、潮汐和风浪等情况。
可以通过使用流速计、温度计等设备进行评估。
2.3 海底生物环境评估海底生物环境评估是为了了解施工区域的海洋生物种类和数量，以便采取相应的保护措施。
可以通过使用潜水员进行观察或使用水下摄像机等设备进行评估。
2.4 工程计划制定根据前期的调查和评估结果，制定详细的工程计划，包括施工时间、工序、人员安排等。
2.5 人员培训对参与施工的人员进行必要的培训，包括安全操作规程、应急措施等内容。
3. 施工过程3.1 管道敷设根据工程计划，选择合适的敷设方法进行管道敷设。
常用的敷设方法有直接敷设和沉管敷设。
在选择敷设方法时需要考虑到地质情况、水文气象条件以及海底生物环境。
3.2 管道焊接管道敷设完成后，需要进行管道焊接。
确保焊接的质量和密封性，以确保管道的安全运行。
3.3 管道涂层对焊接完成的管道进行涂层处理，以防止腐蚀和损坏。
常用的涂层材料有防腐涂层和绝缘涂层。
3.4 管道保护对管道进行必要的保护措施，包括设置防护套管、防护网等，以保护管道免受外部冲击和损坏。
3.5 管道安装根据工程计划，使用合适的设备将管道安装到预定位置。
确保管道的牢固和稳定。
3.6 管道测试管道安装完成后，进行测试以确保管道的质量和可靠性。
海底管线工程施工方案
海底管线工程施工方案一、前言海底管线工程是一项复杂而重要的工程，对于海洋环境的保护以及海洋资源的开发都有着重要意义。
本文将就海底管线工程的施工方案进行详细描述，包括施工流程、施工方法、安全管理、质量控制等方面。
二、施工准备1. 项目概况本项目是一项海域深度约1000米的海底管线工程，需要从陆地到海底铺设一条直径为1米的管线，全长约100公里，主要用于输送天然气。
2. 施工组织为了保证施工的顺利进行，我们将成立一个专门的施工队伍，包括工程经理、施工人员、安全员、质量检验员等。
每个岗位的责任和工作内容都将明确规定。
3. 人员培训在施工前，我们将为施工人员进行必要的培训，包括海上作业技能、安全意识培训、急救技能培训等，确保他们具备必要的技能和知识。
4. 装备准备我们将根据施工的需要准备好必要的设备和工具，包括海底管道敷设设备、船只、浮标、安全装备等，以确保施工的进行。
5. 施工区域调查在施工前，我们将通过水下探测技术对施工区域进行详细调查，了解海底的地形、水深、地质情况等，为后续的施工工作做好准备。
6. 施工方案编制在对施工区域进行调查后，我们将根据实际情况编制详细的施工方案，包括敷设路线、施工方法、安全措施等内容。
三、施工流程1. 海底管线敷设首先，我们将利用专业的海底敷设船舶将管线运输到预定敷设区域。
然后，通过定位系统确保管线准确地敷设在海底。
2. 海底管线焊接在管线敷设完成后，我们将利用专业的焊接设备对管线进行焊接，确保管线的完整性和密封性。
3. 海底管线安装在管线焊接完成后，我们将对管线进行安装，包括连接管件、固定管线等，确保管线的稳定性和可靠性。
4. 海底管线测试在管线安装完成后，我们将对管线进行必要的测试，包括水压测试、泄漏测试等，确保管线的质量和安全性。
5. 海底管线保护为了保护管线免受外界影响，我们将在管线上安装必要的保护设施，包括防腐层、保护壳等，确保管线的长期稳定运行。
四、施工方法1. 船舶敷设法我们将采用专业的海底敷设船舶进行管线敷设，利用船上的定位系统确保管线的准确敷设。
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海底管道铺管施工安装方法研究
现如今，伴随着经济社会的不断发展，使得对于自然资源的开发利用的程度进一步加快，而开发资源的范围及规模也随着资源需求的增多而不断扩大其资源类型也逐步增多。
同时陆地资源随着获取数量的逐步增加导致了在社会发展进程中面临着越来越多的资源压力，使得人们把资源开发的视角转向了海洋，使得对于海洋资源的开发利用成为了当下社会资源结构中重要的组成部分，而海底管道铺管施工成为了链接海洋与陆地资源传输的重要途径之一，其安装施工社会公众所重点关注。
因此，加快海底管道施工方法的研究，加快相关技术研究的方向及力度，对于海洋资源的可持续循环利用及开发具有重要的影响意义。
标签：海底管道；铺设施工；探究方法
目前，由于受陆地能源资源使用数量急剧减少，勘探开采难度加大，资源本身的品质降低等因素的制约，使得人们对于资源开发及有效利用的主要场所，从陆地逐步走向了海洋，从原有单一获得包括海洋鱼类等食用型资源到现在扩大到海底发电、海底石油天然气等工业发展所需的动能资源，逐步形成了多元化的资源开发利用体系，而作为重要的资源输出方式，海底管道铺管的安装施工则成为了当下重点关注对象。
一、海底管道铺设施工的主要内容及特征
通过对海底管道铺设施工的实践过程中我们了解到，海底管道铺设施工的主要内容指的是通过将事先准备好的海底物资输送管线安装到海底物资采取区域并链接于海面及固定区域内海上资源采集设备，将海底所开采出来的天然气、石油等物资资源通过管道输送到路上或海面上制定的泊船或海上石油钻井平台储备设备[1]。
从工程运行结构上来看，与陆地的石油天然气开采方式和输送方式基本上相同，唯一不同之处就是在海面进行钻探开采所受到的影响因素要比陆地的要多很多，其主要的组成部分分为：干线管道、输送增加管道以及配套附属的增压设备等，而其所表现出来的特征主要存在于以下几个方面：
首先表现为系统的复杂性，相对于陆地管道安装铺设而言，海底的管道铺设所涉及的领域范围相对较广其复杂程度也相对较高，其中包含了设计方案的可实施性、机械设备人员施工受海况的影响程度、管道的预埋铺设地点的确定以及其质量的好与坏，形成了一个庞大的有机统一运行的物资输送体系[1]。
其次成本投资与施工安装质量较高，这也与其进行安装施工的环境因素有关，一方面由于前期进行安装施工准备的过程当中，受海况因素复杂多变的影响，在物资采购上对于船舶、机械、技术设计、维修保障等内容都是要以高标准的要求进行设置，以确保工程施工环境相对安全，其施工质量也能够得到保障；一方面海水、海浪、海域气候等因素，对于施工环境以质量的稳定性都带来了不小的困难和压力[2]。
第三、安全性能要求异常严格，其主要内容包含了两个方面，一方面主要指的是安全的施工环境为提高安装施工质量有着重要的保障，特别是海上天然气与石油钻探大多都是在海面进行，操作人员的安全则显得更为重要；一方面，安装施工安全性的高与低，则间接地对周边海域环境产生重要影响，因为进行石油开采本身来讲是对资源环境的变动，如没有相对安全的安装施工环境，不过关的施工操作以及对周边现状影响的评估则容易造成海域内环境的破坏[2]。
二、现阶段海底管道铺管安装方法的主要形式
目前，通过不断的安装施工实践和经验总结来看，现阶段存在的海底管道铺设安装方法主要是以不同的海况来进行选择划分的，简单来说主要是以海域的深浅程度来进行方法选用，一般来讲，在近海区域进行管道安装铺设作业其安装工程所考虑的因素较少，资金成本投入相对较少，更重要的是管道输送天然气或石油的方式，是近海开采过程当中所采用的主要形式被广泛的采用，主要表现为以下几种方式：
首先为托管法，顾名思义就是将安装作业所需要的管道在陆上组装场地按照事先规划设计的方案进行安装，拖管法中的管道一般在陆上组装场地或在浅水避风水域中的铺管船上组装成规定的长度，然后用起吊装置将管道吊到发送轨道上，再绑上浮筒和拖管头，用拖船将管道拖下水，按预定航线将管道就位、下沉，最后将各段管道对接，完成管道铺设全过程。
这也是目前在进行管道铺设过程中采用最为广泛的方法之一，通过长期的实践过程以托管方式为基础衍生出了包括浮拖、水下、离底、底托等四种不同的安装方式，其安装特征的区分主要是以作业海域范围内海水的深浅度进行划分的，而作为影响安装施工的具体因素主要表现为：管道的尺寸大小及质量、海况具体发生的变化包括潮汐等对其作业的影响、同时还有船舶使用等综合因素，简要来说就是随着海域深度的不断增加、海况复杂程度的不断加深，对于考虑安装工程的设计规划因素、船舶使用类型的选择等考虑因素的复杂综合性也就越来越深，其技术参数指标要求也越来越严格[3]。
其次则为卷管式铺设方法，其主要应用特点就是效率高、投资费用低、安全性高等因素，由于是将管道以卷管的方式通过专业的滚筒进行输送，使得在铺设效率上得到进一步提高，不会出现因海面风浪较大限制安装铺设连续性受到制约的情况，能够精准的将管道按照预定的铺设路线输送的指定的位置上，这也就使得在此过程中运输、铺设、安全性都得到了有效地提高，费用则比原有的铺设方法降低许多，但同时受船舶运载能力以及滚筒的承载力的影响，此类铺设管道方法的局限性在于管道的直径尺寸不高，由于该类方式是通过卷管的形式进行，管道尺寸过大容易造成管体重量超出滚筒和船舶的有限承载能力范围，该类安装方法所采用的管道尺寸较前者相对缩小[4]。
结语：
综上所述，加强对海底管道铺设安装方法的研究，可以在现有安装施工的实践中找到新的方法突破口，对原有的安装方法进行升级改造，创新出具有更好效率、安全性能更高、安装质量容易保障的海底管道铺设方法，从而进一步促进了
对于海底资源的开发利用效率，间接地促进了社会发展对于能源资源的需求。
参考文献
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