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1、·52·孟凡生等滩海海底管线悬空问题治理对策2006年2月文章编号:1001-4500(2006)01-0001-03滩海海底管线悬空问题治理对策孟凡生,徐爱民,李军(胜利石油管理局,东营257000)摘要:根据埕岛油田浅海滩涂地带海底管线的安全评估报告,对目前影响海底管线安全的悬空问题进行分析和讨论,并针对其产生悬空的原因提出治理的对策和方法。重点介绍了水下支撑固定法。关键词:浅海滩涂;海底管线;悬空;治理中图分类号:P756文献标识码:B埕岛油田位于渤海湾南部黄河入海口地区的极浅海滩涂地带。油田地势西南高东北低,平台及纵横集输管网分布于近海岸至水深20m海域。
2、埕岛油田从1994年自行设计、铺设海底管线至今,已建成管径大小不一的海底输油管线65条,注水管线35条,累计长度超过130km,近几年,由于海上石油业的飞速发展,海底管道和平台构成的海底障碍物日益增多,使当地流场受到改变,加之埕岛海域独特的地形、地貌、地质特点,海底管线在风暴潮、凌汛、海流、海冰等海况的作用和影响下逐渐被冲刷、裸露而在海底悬空,给海上原油的安全生产和环保带来了极大的威胁和挑战,也给滩海油田的开发建设带来很大困难。1埕岛油田海底管线调查情况简介在对埕岛油田61条海底管线的调查中发现,仅有5条管线未被冲刷悬空,仅占8%,其他管道悬空平均高度值为1.33
3、m,最大为2.5m,其中大于等于2m的有16根,占26%,大于等于1m的有48根,占79%;从悬空长度统计,平均悬空长度为15.1m,最大30m,其中大于等于20m的22根,占36%,大于等于10m的43根,占70%。如此海底大范围、大面积的悬空现象,使得管线的治理问题变得迫在眉睫。目前胜利海洋石油开发公司正在此方面与设计、施工等单位积极运作,在管线治理的研究和实施上取得了一定的进步。2海底管线悬空机理造成海底管线周围强烈冲刷的原因十分复杂,分析起来大致为以下几方面:(1)构筑物存在形成的局部冲刷。这种冲刷形成的原因是由于构筑物的存在而在局部范围内产生强化的水流或
4、高速旋转的旋涡,这些水流或旋涡具有较高的冲刷(挟带泥沙)能力,从而在局部范围内形成冲刷坑。冲刷坑范围与深度往往与构筑物的尺度有直接关系。经初步理论分析,对于直径1600mm立管桩的最大局部冲刷深度达2.0m。该原因引起的冲刷更多的体现在立管桩底部4.0～5.0m的范围内。(2)水平管道下面的冲刷。置于海床面上管道的冲刷起始于管道与海床面之间出现的水流隧道。对于部分埋置的管道来说,这种水流隧道是由于管道前后存在一定压差形成管涌而产生。当水流隧道形成后,管道前后的压差使管道下的流速大于附近流速,从而引起管道下的冲刷。根据初步的分析,对于直径为426mm的海底管线,考虑
5、波流共同作用,管道底下最大可能冲刷深度达到0.72m。该原因引起的悬空更多出现在距立管底部一定距离外。(3)海床侵蚀引起的大面积冲刷。由于特殊的海洋及海底地质条件,本海区处于不稳定的冲淤状态,根据飞雁滩1976～2000年24年断面测量,5m等深线平均蚀退达年0.19km,海床蚀深12.6cm/年;10m等深线蚀退达年0.10km,海床蚀深4.7cm/年。海床调整的冲淤平衡点约在12m到15m水深处,在平衡点以上收稿日期:2005207208作者简介:孟凡生(19642),男,高工,从事管线方面研究。©1994-2010ChinaAcademicJournalEl
6、ectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第21卷第1期中国海洋平台·53·为侵蚀区,在平衡点以下为淤积区,这种剖面调整状态目前尚未有转缓的迹象。对于10m水深处,在海管设计寿命15年内,海床整体冲刷深度可达0.7m。由该原因引起的海管淘空出现在整条海底管线。(4)海底不稳定性引起的冲刷。不稳定性的表现是海底表层土壤在大浪作用下发生滑移坍塌,当表层土为粉砂时,在暴风浪作用下,土壤发生液化而使土壤抗剪强度降低。从而可能造成海床一定范围内的下降。(5)其它因素。如立管支撑结构的周期性振动,
7、施工时由于受到设备、平台位置等的限制,管道在平台附近的埋深小于设计所要求的埋深等因素也是引起立管淘空的一个因素。实际上,立管底部的淘空深度是在以上因素的联合作用下发生的,单从理论上很难确定出具体的数值,因此,根据埕岛油田的条件及海管立管结构进行了冲刷物理模型试验,针对立管桩及平台支撑条件分不同情况共进行了17组试验,试验结果为:立管底部的最大冲刷深度为2.4m,考虑到海区的大面积冲淤影响,可能的最大冲刷深度达到3m以上,该结论与现场探摸结果吻合;模型试验得出立管底部的淘空长度为10m,与现场探测情况存在较大的差别。以上分析及现场实测表明,立管底部的最大冲刷深度在3
8、.0m基本
