海底输油管线线路问题与保护方法研究

杨泽林，张世富，胡永攀，韩 凯

（1. 解放军后勤工程学院 军事供油工程系， 重庆 401331； 2. 解放军后勤工程学院 国家救灾应急装备工程技术研究中心， 重庆 401331）

海底输油管线线路问题与保护方法研究

杨泽林1，张世富2，胡永攀2，韩 凯1

（1. 解放军后勤工程学院 军事供油工程系， 重庆 401331； 2. 解放军后勤工程学院 国家救灾应急装备工程技术研究中心， 重庆 401331）

由于近年来的不断开发，陆上油田的产量和质量不断降低，使得海上采油成为石油勘探开发的重要阵地。在海上石油开发过程中，海底输油管线是完成石油运输的重要途径。就海底输油管线展开探讨，分析海底输油管线的优缺点和铺设方式，研究海底输油管线在线路选择过程中遇到的问题，总结海底输油管线的相关保护方法，旨在为相关技术人员提供参考，提升海底输油管线的安全性，达到降低泄漏和安全事故的发生率的目标，保障海上石油开发安全与效益，推动海上石油开发的持续健康发展。

石油开发；海底输油管线；线路问题；保护方法

随着陆上石油资源的开发和利用，陆上石油资源的储量和质量逐渐下降，尤其是石油开采中，出现高水量石油和特高含水量石油，影响石油的质量。针对这类情况，近年来通过加强和研究海洋石油的开发，有效的提升了石油开发效率和质量。海底输油管线是完成海上采油输运的有效途径，但是，海底输油管线在实际的运用中，容易受到一些外界因素的影响，导致海底输油管线线路安全受到影响，从而产生安全隐患[1,2]。

因此，本文对海底输油管线线路问题展开探讨与分析，并结合海底输油管线的工程实例，选择适宜的管线保护措施，提高海底输油管线的安全性和稳定性。

1 海底输油管线介绍

1.1海底输油管线

海底输油管线是指敷设在海底的石油管线，借由闭合与封闭的管道，完成对石油的输运。

图1 海底管线结构图Fig.1The structure chart of submarinepipeline

其是辅助海上石油开采的重要部分，主要完成开采后的石油输运任务。海底输油管线能在海底连续地输送大量油料，有效提高石油输运的效率以及输运距离，是目前最快捷、安全和经济可靠的海上油气运输方式，也是推动海上石油开采的重要途径。海底管道可以根据具体运送介质可以分为输油管道、油气管道和输气管道等[3]。根据海底管道的结构，又可以分为单层管道和双层保温管道，如图1所示。

1.2 海底输油管线的优缺点分析

1.2.1 海底输油管线的优点

海底输油管线与船运比较，具有许多优势：（1）海底输油管线具有运输能力强和运输效率高的特点，能够满足海上石油开采的基本需求；（2）海底输油管线具有较高的适应性，可以结合不同的水下情况，选择适宜的布置方式，进而完成输油任务；（3）自然环境对输油管线的干扰较小，不会受到海上储油设施容量和油轮运量限制，确保海上石油开采的效率；（4）海底输油管线铺设距离较长，可以进行远距离运输，减少了运输时间和次数。（5）海底输油管线输送量大，可以长期稳定连续运行，为海上石油开发利用提供基础保障。

1.2.2 海底输油管线的缺点

海底输油管线在具备优势的同时，不可避免的存在一些劣势，而这些劣势则是影响海底输油管线运输能力和运输安全的主要因素。主要有：（1）海底输油管线需要布置在海底，且需要一定埋深，导致海底输油管线的日常维护和管理效果不够理想，增加维护的难度；（2）如果海底输油管线出现渗漏的情况，导致渗漏点的维修难度大，增加石油的损失量，造成对周边环境的污染；（3）受到海底输油管线布置因素的影响，处于潮差或是波浪破碎带，就可能会受到海浪、潮流或是海中漂浮物的影响，导致海底输油管线受到冲击和撞击，严重时可能会导致海底输油管线出现破裂和泄露的情况。

1.3 海底输油管线的铺设

（1）需要加强对海底基本情况的分析。通过适宜的勘测技术，完成对海底地形和地质条件的分析。针对地质资料获取，可以采取 GIS 技术、GPS 技术和 RTK技术等，完成对地质资料的获取。在具体探测中，通过 GPS 技术获取准确的数据资料，借由GIS 技术构建适宜的数据模型，根据模型完成对海底输油管线线路设计。

（2）选择适宜的管线铺设方式。通常情况下，海底输油管线的铺设方式，可以采用牵引法铺设、卷筒船铺设和铺管船铺设等方式 。其中主要以铺管船铺设方法的应用范围最广，图2为铺管船铺设方式的具体铺设流程图。

图2 铺管船铺设方式流程图Fig.2 The flow chart ofpipelaying barge laying way

（3）开沟作业。铺管完成后，需要合理的实施开沟作业，主要在尽可能接近管线的位置进行土方开挖，并减少土方的开挖量。然后将管线置于开挖后的沟内，最后完成填方。借由开沟作业，实现对管线的保护[5]。

2 海底输油管线线路问题分析

结合某海上油田的基本情况，对海底输油管线线路问题进行解读和分析，并为海底输油管线的保护提供基础。该油田主要是位于浅海区域，共有海底管线 120 条左右，且 CB25A-CB25B 为海底输油管线，总长度约为 722 m[6]。管道结构主要选择双层管结构，内管与外管均选择的无缝钢管，其中内外观的规格，内：φ325 mm×14 mm；外：φ426 mm ×12 mm，材质为 16Mn。针对 CB25A-CB25B 海底输油管线的基本情况，对海底输油管线线路问题进行分析，具体输油管线线路问题分析如下。

2.1 登陆点问题

登陆点问题是影响海底输油管质量与安全。登陆点问题主要体现在登陆点的选择上，具体的登陆点选择时，需要保障登陆点的地质地貌能够符合海底输油管线的基本需求，还要便于维护和基础设施配套。但是，在实际登陆点选择时，可能会受到码头、港口等的影响，导致适宜设置登陆点的位置的减少,尤其是一些地质条件和水深条件较好的部分，往往会建成的大型集装箱码头，使得登陆点选择难度增加。另外，输油管线的规模和数量的增加，可能会导致登陆点选择困难的情况,并且海底输油管线容易受到地质条件和来往船只的影响，导致输油管线出现破裂的情况。所以，寻找新的登陆点和挖掘原有登陆点潜力是海底输油管线线路需要面对的问题。

2.2 海底输油管线断裂问题

上述工程海底输油管线在具体的应用中，可能出现断裂的问题。断裂引起输油管线泄露，同时造成周边海域出现石油污染，严重影响区域生态环境，且造成大量的石油资源浪费。导致海底输油管线的原因较多，具体的导致海底输油管线断裂问题的分析如下：

（1）环境荷载的影响。上述工程主要处于浅海海域，使得海底输油管线容易受到的环境荷载的影响。其中环境荷载主要有风荷载、浪、流和地震等。部分海底输油管线经过凹凸不平的海床，受到流、地震力等影响，使得海底输油管线发生移动或振动。移动就会增加输油管线与地面的摩擦，增加管线的损耗，振动会使得管线产生疲劳裂纹，最终导致断裂[7,8]。

（2）海上作业的影响。海上作业可能会对海都输油管线造成不利影响。相关作业船只和渔业船只，在具体的抛锚过程中，忽视海底输油管线存在，导致海都输油管线出现损伤的情况。上述工程中的CB25A-CB25B 段，明显受到锚的影响，导致海底输油管线出现断裂和裂痕。

（3）腐蚀的影响。海底输油管线可能会受到的海洋生物的影响，使得海底输油管线出现腐蚀的情况。尤其是海藻、贝类等海洋生物，附着在海底输油管线表面，会引起局部腐蚀的情况，如果不能得到有效治理，就可能会导致输油管线出现泄漏的情况。另外，海底输油管线，在具体的输油过程中，原油中可能会含有固体蜡、胶质和沥青质等，如果这些沉积在海底输油管线的内表壁，不但会对管道本身造成腐蚀，还会严重影响管道的直径，制约管线的运力。

2.3 海底输油管线的悬空问题

海底输油管线在实际的输油过程中，可能会受到海水、暴潮等因素的影响，使得管线被冲刷最终直接裸露到海面。海底输油管线的悬空问题，对海底输油管线安全性影响加大，是导致海底输油管线出现腐蚀和断裂的主要因素。如下为海底输油管线悬空问题的机理分析：

（1）构建物存在形式造成的局部冲刷。构建物的存在可能会导致局部的水流发生变化，产生高速旋转的漩涡，漩涡具备冲刷的能力，最终会引起海底输油管线的悬空。

（2）水平管道下的冲刷。海底输油管道在具体的输油过程中，管道的前后的存在一定的负压，引起具有冲刷能力的水流，最终会造成对管道的冲刷。根据海水深度的情况，冲刷能力也存在差异，最终就会导致海底输油管线出现悬空[9]。

（3）海床侵蚀。工程所处区域切实存在海床侵蚀作用，海床的侵蚀就会对海底输油管线造成的冲刷，且根据相关资料分析，海床侵蚀造成的冲刷，深度可以达到 0.7 m，可以直接造成海底输油管线出现悬空的情况。

（4）海底不稳定性引起的冲刷。海底表层土壤的稳定性不高，容易受到海流和风浪的影响，引起海底表层土壤的滑坡等现象，这类情况也可能会导致海底输油管线出现悬空问题。

（5）其他因素。具体的海底输油管线设计等因素和设备因素均可能会导致海底输油管线悬空问题，影响海底输油管线的功能性。

3 海底输油管线的保护

根据工程的基本情况，在明确海底输油管线线路问题的基础上，选取适宜的保护方式，完成对海底输油管线的保护工作，促使海底输油管线的功能性可以得到发挥，顺利完成海底输油任务。

3.1 构建完善的海底输油管线监控系统

结合自动化系统，构建海底输油管线在线监控系统，针对容易出现海底输油管线断裂和泄漏的区域，合理的对压力传感器、温度传感器、流量传感器等进行布置，从而完成对海底输油管线的压力和温度、流量等的监控。另外，针对登陆点部位，合理对金属框架进行应用，减少自然因素对登陆点管线的影响。在自动监控系统构建的基础上，完善渗漏监控和定位系统，选取海关检漏负压法和输差检漏法等，依据传感器采集的数据信息，构建海底输油管线的三维立体模型，再配合定位系统来管理监控。一旦发生泄漏的情况，系统能够自动发出警报，并显示具体的故障位置，促使相关工作人员采取适宜的维护措施，提升海底输油管线的功能性和安全性[10,11]。

3.2 抛沙袋结合混凝土块覆盖保护

这类保护方式，主要是针对海底输油管线的悬空情况的处理和预防措施。在出现悬空管道周边，展开抛沙带，并控制沙袋的重量，以 60 kg 为准，配合潜水员，切实将沙袋置于悬空输油管线的底部，完成对悬空的处理。抛沙袋完成后，对管道上部用混凝土的进行覆盖，控制密度为 320 kg/p。采用这类方式，具有操作简单，取材容易、成本低廉的特点，符合海底输油管线的悬空控制。

3.3 负压保护

采取负压保护的方式，可以提高的对海底输油管道的保护水平，尽可能的避免泄漏对海底环境造成的不利影响[12]。海底输油管道的发生断裂，迅速关闭阀室的截断阀，开启制动泄压系统，并根据管道内部的基本情况，将输油管道中的石油送入到的储油罐中，从而使管道内部的压力低于海水压力，有效避免海底输油管线泄漏的情况。

3.4 强化日常巡检

日常巡检同样是海底输油管线的保护途径，具体的日常巡视，需要在海况和气象条件允许的情况下展开。巡检人员根据海底输油管线的线路图，完成对水面和管线的监测，再结合在线监控系统，强化对海底输油管线的保护，并根据海底输油管线的具体应用标准，定期展开海底输油管线的维护工作[13,14]。

4 结束语

海底输油管线是海上石油开采的有效设施，为推动海上采油效率和安全提供基础。海上采油技术和工艺不断优化，增加了海底输油管道的负荷。故此，分析海底输油管线线路问题并采取管线保护的有效措施，保障海底输油管线线路的安全，快速地完成海底输油工作，为海上采油提供基础，为国家储备足量的石油资源奠定基础，推动国内经济的持续健康发展。

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Research on Lineproblems andprotection Methods of Submarine Oilpipeline

YANG Ze-lin1, ZHANG Shi-fu2, HU Yong-pan2, HAN Kai1
（1. Department of Military Oil Supply Engineering, Logistical Engineering University ofpLA, Chongqing 401331，China；2. National Disaster Emergency Equipment Engineering Technology Research Center, Logistical Engineering University ofpLA, Chongqing401331，China）

Due to the continuous development in recent years, the output and quality of onshore oil fields have been decreasing. So the offshore oil exploration becomes an importantposition in oil exploration and development. In the specific offshore oil development, the submarine oilpipeline is an important way to complete oil transportation. In thispaper, the submarine oilpipeline was discussed. Advantages and disadvantages of submarine oilpipelines were analyzed as well as the way of laying. Theproblems in theprocess of line choice were studied. Then, the relevantprotection methods of the submarine oilpipelines were summarized, which couldprovide reference for relevant technicalpersonnel to improve the security of submarine oilpipelines.

Oil development; Submarine oilpipeline; Lineproblem;protection method

TE835

： A

： 1671-0460（2017）02-0261-04

解放军后勤工程学院青年科研基金资助项目，项目号：X2050225。

2016-12-28

杨泽林（1993-），男，辽宁沈阳人，硕士研究生，研究方向：从事石油与天然气工程管线方面研究。E-mail：qxiaodian813500@163.com。