海洋油氣管道現狀及新技術的研發

張 明

山東省勝利油田勝利石油化工建設有限責任公司一分公司，山東東營 257231

1 海洋油氣管道現狀

近年來隨著我國經濟的不斷發展，油氣資源的勘探任務越來越重，國內各大油田在加緊部署人力、物力進行老油區的精細化管理的同時，也不斷擴大油氣勘探區域。尤其加大了對淺海的開發力度。隨著我國海洋油氣開發力度的加大的同時，海底管道建設的步伐也不斷加快。

目前，中海油憑借自己得天獨厚的地理優勢，已經成為我國海洋油氣勘探開發的主力軍，沿海地區的管道建設大部分由中海油來承建。中石化在勝利油田的開發下也是占據了渤海灣的大片水域，進行淺海油氣的開采，隨之而來的海底管線施工日益加劇。除此之外，中石油也是不甘于陸地管線的長距離運輸，早已對沿海油田進行了調研和規劃。通過中石油管道局在渤海月東油田海底管道完工之際，已經向外界高調宣布進軍海洋領域，這意味著我國海洋油氣管道建設市場將迎來新的挑戰和機遇，尤其是對于推進我國海洋油氣資源勘探和開發意義重大。

眾所周知，陸地石油資源已經不能滿足各國的經濟發展需求，并且隨著全球陸上油氣資源開采進入枯竭期，已經不可能投入巨大的人力和物力去開采，我們只能向海洋要資源，要油氣。特別是在我國油氣資源處于衰老期、枯竭期，油氣資源已經遠遠不能滿足國內經濟的發展，中石化將近80%的原油需要進口，面對海上石油運輸存在的危險和隱患，需要利用海底管道進行大量的原油運輸，加大海洋油氣管道的建設已經是迫在眉睫。

據行內有關人員統計，自從在美國墨西哥灣鋪設第一條近海管道以來，在全球各個不同區域，包括英國北海、美國墨西哥灣、地中海、澳大利亞、拉丁美洲、東南亞和我國沿海，已建設了數10 萬公里的海底管道。由于我國石油開采起步比較晚，并受裝備和技術的限制，和國外發達國家相比還從在很大差距，尤其深海的油氣管道建設更需要我們積極向發達國家學習，引進高科技人才從海底管道的強度、穩定性、腐蝕等重要技術指標進行深入研究。

中海油作為我國海洋油氣勘探開發的主力軍，盡管在海洋管道建設領域走在國內其他油氣巨頭前面，可是，苦于技術的不先進，不可能在短期內展開大規模的管道建設。據統計，中海油在渤海海域海底管線累計已經超過200km，南海海域約2 000km，其作業水深可達300m。其中，南海崖城13-1 氣田至香港的海底輸氣管道長達800 多公里，是我國目前最長的一條海底管道。

中石化海洋管道建設的步伐也不斷在加快。尤其是圍繞位于渤海之濱的勝利油田，作為中石化上游油氣勘探企業，勝利油田先后建成了170 多條海底管線，總長度超過360km，并且鋪設海底電纜82 條共201km。

作 為 中 國 最 大 的 油 氣 生 產 商，中石油近年來忙于陸上管道布局，海洋管道建設累計不足100km。中石油管道局截至目前承建的最長的海底管道，長度僅35.5km 渤海月東油田海底管道，被視為中石油進軍海洋管道建設市場的開端。

2 新技術的研發

對于油氣長距離運輸而言，管道無疑是最快、最高效的輸送方式，但是陸上油氣管道發生的管道泄漏事故，加大了人們對管道長期安全運行的擔憂。管道技術及材料科學的發展，有助于提升管道的安全性、可靠性和運輸效率。在此列出了五種最有發展潛力的管道創新技術，包括管道抗腐蝕技術、管道修復技術等。

2.1 疏水合物液體管道內涂層

深水油氣輸送管道面臨的最大技術挑戰是甲烷水合物結晶問題，結晶體在管道內部和外部形成，降低輸送效率甚至造成堵塞。在墨西哥灣泄漏事故中，抑制性安全穹頂被下放到管道破裂處控制油泄漏，但穹頂即刻就堵滿了凝固的甲烷水合物。

美國麻省理工學院的一個研究團隊研發了一種疏水合物液體涂層，與普通鋼材內表面相比，可以將水合物的粘附力降低到1/4，從而減緩水合物結晶體形成的速度，降低結晶堵塞的風險。隨著石油勘探開發逐漸向深水進軍，該技術對提高深水油氣管道的安全性和使用壽命具有重要意義。

2.2 解決無粘結柔性問題

Magma Global 公司推出了“M 管”即碳纖維柔性立管，解決了目前海洋工程常用的鋼質和無粘結柔性存在的一些技術問題。碳纖維立管在海水中的重量僅為鋼質管的1/10，屈服強度超過1 500MPa，允許應變超過2%，具有抗疲勞強度高、耐腐蝕性強、抗應力集中的優點，有利于降低立管系統的安裝風險和費用，是深水、高壓、高溫條件水下生產的首選。

2.3 X 型深水管道壓力控制技術

對于深水油氣開發而言，要把水下的油氣輸送到岸上，需要復雜的水下生產設備、FPSO 設備及LNG 工廠等，投資成本巨大。隨著海水深度的增加，管道外部海水壓力增大，需要加大管道的壁厚以滿足抗外擠要求。

DNV 公司的解決策略是設計采用X-流動管道技術，通過使用i-HIPPS 高壓保護系統和i-DBB 雙效阻塞泄壓閥，可以迅速高效隔離外部的深水壓力。DNV 公司全球管道部經理Asle Venas 表示，通過應用此項技術，對于2500m 的水深，在滿足安全生產的前提下，管道壁厚可以減少25%～30%，從而大大減輕了管道重量，對鋪管船的要求也隨之降低，便于管道安裝和后期維護。

2.4 保護效果好的管道涂層

陶氏化學公司通過多年研發，投資數百萬美元研制出了“海王星”海底管道保溫涂層。為了保護管道的內部溫度和抗腐蝕效果，傳統的管道涂層通常需要涂抹7 層，而“海王星”涂層僅需兩層，分別是熔融結合環氧涂層和混合聚醚熱固性材料制成的保溫涂層，能夠滿足水深4 000m 及溫度-40℃～160℃環境的使用要求。

2.5 PipeAssure 管道修復級膠粘劑

深水管道由于處在惡劣的使用環境中，需要定期維護或修理，以往一般采用水下焊接修復損壞管道，但這需要關閉管道一段時間，造成巨大的經濟損失。馬來西亞石油公司與澳大利亞聯邦科學與工業研究組織合作研發了一種新型膠粘劑復合材料PIPEASSURE，用于修復銹蝕或腐蝕的水下管道。

PipeAssure 材料在使用時包裹在損壞管道的外部，材料固化成纖維增強復合材料，玻璃纖維織物浸漬環氧基樹脂系統，使其滿足正常使用要求。該技術的最大優點是在維修過程中無需關閉生產管道，而且維修使用的復合材料重量較輕，易于操作。隨著深水海上油田的大力開發，該技術的應用前景也越來越廣闊。

3 結論

海底管道是海洋油氣集輸與儲運生產系統中的重要組成部分，是連接海洋采油平臺到陸地的油、氣外輸的主要手段。隨著海洋油氣資源的不斷勘探和運輸，海底管道的需求也在不斷增加。在提高油氣當量的同時，需要我們利用新技術深入研究海底管道建設，并且加快海洋石油開采步伐對國家和企業來說具有一定緊迫感和使命感。

[1]馬良.海底油氣管道工程[M].北京：海洋出版社，1987.

[2]帥健.海底管線開溝埋設時的應力分析[J].石油機械，1997，25(8).