海底管道悬空成因及防治.pdf

Causeofsuspendingseabedpipelineandwaysofprevention
海底管道悬空成因及防治

潘学光

海底管道是海上油田生产系统中的由于冲刷水深较大，地形复杂，几处最三、海床侵蚀引起的大面积冲刷
一个重要组成部分，维护海底管道的安大水深达3.1～12.4m，冲刷在1.5m左由于埕岛油田特殊的海洋及海底地
全是保证安全生产和保护海洋环境的重右，形成以平台为中心的凹坑。随着悬质条件，本海区处于不稳定的冲淤状
要环节。由于埕岛滩海油田地处黄河入空长度的增大，对海底管道的安全运行态，根据飞雁滩1976～2000年24年断
海口滩海交界地带，地貌条件十分复带来严重隐患。造成平台及管道周围冲面测量，5m等深线平均每年蚀退距离
杂，在强烈的水动力因素与不稳定的海刷而产生悬空的原因较为复杂，大致为达0.19km，海床调整的冲淤平衡点大致
底条件作用下，平台及海底管道附近海以下几种：在12～15m水深处，在平衡点以上为侵
床遭到强烈冲蚀，使平台附近与立管连一、建筑物存在形成的局部冲刷蚀区，在平衡点以下为淤积区，这种剖
接的海底管道出现悬空现象。裸露悬空这种冲刷形成的原因是由于建筑物面调整状态目前尚未有转缓的迹象。对
的海底管道在海流及海浪的冲刷下，产的存在而在局部范围内发生强化的水流于10m水深处，在海管设计寿命15年
生涡激共振，一旦这种振动引起的动应或高速旋转旋涡，这些水流或旋涡具有内，海床整体冲刷深度可达0.7m。由该
力超过疲劳极限，管道就会在悬空最严较高的冲刷（挟带泥沙）能力，从而在原因引起的海管淘空体现在整条海底管
重的部分（立管底部）产生应力集中以局部范围内形成冲刷坑。冲刷坑范围与线。
至产生疲劳裂纹。当海底管道局部位置深度往往与建筑物尺度有直接关系。经四、海底不稳定性引起的冲刷
超过一定的屈服极限，就极有可能断了解分析，对于Ф1600立管桩最大局部海底不稳定性的表现在海底表层土
裂，引发原油外漏等海上重大污染事冲刷深度达2.0m。该原因引起的冲刷更壤在大浪作用下发生滑移坍塌，当表层
故，不仅造成经济损失也会产生恶劣的多的体现在立管桩底部4.0m～5.0m的土为粉砂时，在暴风浪作用下，土壤发
社会影响。因此，对滩海油田出现的海范围内。生液化而使土壤坑剪强度降低。从而可
底管道悬空进行隐患治理迫在眉睫。二、海底管道下部的冲刷能造成海床一定范围内的下降。
埕岛海区海底管线附近的海底表层
海底管道的现状及成因分析土以粉土为主，在波浪及海流作用下处管道悬空的防治
于弱冲刷阶段，海上导管架附近的管道
经过对埕岛油田已铺设的海底管道受涌、浪、流作用发生变化十分频繁，波一、一般施工方法
了解，共得到61根海底输油管道的现状浪和海（潮）流引起的底流速，流经管由于平台之间水深一般为5～15m
资料，仅5根未被冲刷悬空。管道悬空高道时在管道周围形成强烈紊动的旋涡水左右，海底呈现众多的凹坑、洼地、冲
度平均值为1.33m，最大值为2.5m，平流，掀起管道周围的泥沙，并携带掀起沟及坍塌地貌，海床不稳定现象严重，
均悬空长度为15.1m，最大为30m。大于的泥沙下行，于是管道周围产生冲刷坡度也较陡，潮流复杂。为保持管道的
等于20m的为18根，大于等于10m的有坑。对于Ф426海底管线，考虑波浪流稳定性，采用锚桩固定管道铺设方案；
38根。可见这样的冲刷对海底管道来说共同作用，管道底下最大可能冲刷深度在平台与陆地终点站之间，海底较稳
是常见的。另外，在采油平台井场范围达到0.72m。该原因引起的悬空更多体定，坡度也较平缓，但要穿过潮间带，受
内也出现较严重的冲刷。如CB25C平台，现在距立管底部一定距离外。潮流、破碎波及流冰的冲刷撞击作用，

682005年10月中国船检
GainsofSurveyors
验船师园地

这段管道系统采用挖沟埋放的方案。不可取。但对海底管线较集中处，由于海上作业
二、海底管道防冲淘的措施3．加压载块范围小，实施起来有一定困难。
在工程中，选择管道的铺设路线悬空段相当长且管道底部悬空小，方案2：挠性软管跨接
时，应尽量避开水流流速较大、海底土仅有几十厘米，那么可以用在管道上加将悬空立管拆除，根据目前冲刷后
体松散易遭冲刷造成管道成悬空状态的压载块的方法把管道压在海床上。实际的海底现状，重新设计与安装立
区段，但无法避免时，应控制管道的自4．锚桩锚固定位法管。在立管与水平管之间跨接长度为
振频率fn以保持管道的稳定。为安全起对于那些易产生较大塌陷、滑坡或60m的挠性软管，挠性软管的规格根据
见，一般认为当fn≥10fs时可避免悬空冲蚀的海床，尤其是土质较差，表面淤具体的海底管道确定。为提高其连接的
状态的管道发生涡激振动。如已发生涡泥较厚、而又裸置的管道可以采用锚桩可靠性，挠性软管与两