海底管道側向屈曲激發設計應用及驗證

李秀鋒, 李 濤, 梁光強, 王鳳蓮, 潘悅然

(1. 海洋石油工程股份有限公司, 天津 300451;2. 中海石油(中國)有限公司 天津分公司, 天津 300451)

0 引 言

隨著我國海洋石油和天然氣工業向深水和超深水發展，在工程中越來越多地采用濕式開發模式。用于將水下井口中心的油氣向中心浮式平臺輸送的海底管道也越來越多地受到高溫高壓的挑戰。

2000年1月，巴西瓜納巴拉灣1條17 km長的 16英寸(1英寸≈0.025 4 m)輸油管道發生4 m側向屈曲并破裂，導致約1 300 m3重油泄漏，并擴散至整個海灣[1]。西非也發生由側向屈曲引發的低周期疲勞破壞[2]。目前國際行業界已形成對海底管道膨脹和側向屈曲主動管理的設計方法。

流花16-2油田群開發項目(見圖1)位于中國南海東部珠江口盆地，包括流花16-2、流花20-2、流花21-2等3個油田，平均作業水深超過400 m。油田群開發模式為浮式生產儲卸油裝置(Floating Production Storage and Offloading，FPSO)+水下井口，通過3組雙管組成回路分別連接3個油田的井口中心管匯，便于解決高含蠟油田的清管問題。

圖1 流花16-2油田群開發模式示例

流花20-2水下井口中心管匯至FPSO的海底生產管道和流花16-2水下井口中心管匯至FPSO的海底生產管道都是鋼管結構，設計溫度分別達120 ℃和121 ℃，是目前國內設計溫度最高的海底管道。若不采取工程措施，海底管道端部膨脹量將可能超過2.5 m，自然激發的側向屈曲也可能會造成海底管道的破壞，因此需要研究工程措施來激發海底管道側向屈曲，減少端部膨脹，保證海底管道在整個生命周期內的完整性。

海底管道端部結構一般為終端管匯(Pipeline End Termination，PLET)，其通過跨接管與水下管匯進行無潛連接。……