海洋工程柔性立管發(fā)展概況

1、深水柔性立管11 1深水和超深水區(qū)域得到了廣泛 已在深水油氣田開發(fā)中大量使85 %為柔性管。但在國內(nèi)還沒、深水油氣田開發(fā)柔性立管概況海洋柔性立管是從海底油氣井口到油氣集輸站（船）的連接管道，在海洋油氣資源開 發(fā)中起到關(guān)鍵的作用。由于其耐腐蝕性強、地形適應(yīng)性好、連續(xù)長度長、安裝方便等優(yōu)，逐 漸取代了傳統(tǒng)的海洋鋼管。柔性管由金屬和聚合物復合而成。相比鋼管，柔性管有易彎曲、易鋪設(shè)、可回收、更經(jīng)濟、更適合海洋環(huán)境等特點。在邊際油田開發(fā)中采用柔性管道，可以顯著降低工程建設(shè)及 運營成本。柔性管材在我國海洋立管和邊際油田領(lǐng)域已經(jīng)逐步開始應(yīng)用，例如流花 和陸豐13 1油田。在國際上，柔性管道已經(jīng)在陸地及淺水、

2、 的應(yīng)用，可以實現(xiàn)長距離、超深水、 多方向的輸送油氣資源。 用柔性立管來連接浮式結(jié)構(gòu)與海底生產(chǎn)系，現(xiàn)在海洋立管約 有深水柔性立管的設(shè)計和生產(chǎn)技術(shù)。柔性管采用多層復合材料制造，主要由保證液體密閉性的熱塑性聚合物材料層以及螺 旋結(jié)構(gòu)纏繞的保證管材強度的扁鋼組成。螺旋結(jié)構(gòu)使得柔性管不僅能承受高壓，還能保持彎曲特性，每一層相對獨立、但又和其它層相互作用提供需要的結(jié)構(gòu)抗力，使得每一條柔性管都可以達到不同的力學特性。根據(jù)制作工藝，柔性管可分為 非粘結(jié)性柔性管 和粘結(jié)性柔性管。非粘結(jié)性柔性管由幾 個獨立的層組成，層與層之間沒有固定的連接，允許層相對位移，能更好地滿足現(xiàn)場應(yīng)用的特殊要求，因此廣泛用于海洋立管和

3、海底輸油管。粘結(jié)性柔性管道制作過程需要硫化，其制造長度受到限制，所以常用于較短的工程應(yīng)用，如漂浮管、跨管等。國外學者大多致力于非 粘結(jié)柔性管的研究，并逐步形成柔性管的主流結(jié)構(gòu)形式。隨著海洋油氣開發(fā)領(lǐng)域的不斷加大，海洋柔性管的研發(fā)水平也在隨之提高，上世紀60年代初海洋柔性管的鋪設(shè)典型深度為20米，到了 80年代鋪設(shè)深度達到了 100400米，90年代末鋪設(shè)深度可以達到 1000米，而到了 21世紀初，鋪設(shè)水深已能達到15003000米的超深水域。如今海洋柔性管的設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，其工藝設(shè)計與開發(fā)也不斷向著超深 水方向進行。JUMPERS |FLOWLINES目前，我國海上油田用輸油輸氣柔性

4、管道主要依賴國外生產(chǎn)廠家，不僅價格昂貴，而且隨著時間的延長， 柔性管道在使用過程中一旦出現(xiàn)意外，很難得到及時的修復， 即便應(yīng)急采辦，也需要較長時間才能交貨， 嚴重影響油田的開發(fā)效率和效益。海洋石油管材必須走自主研發(fā)、制造之路，支持和保障我國大規(guī)模進軍海洋石油勘探開發(fā)的需求。二、主要生產(chǎn)商國外在非粘結(jié)性柔性管道的設(shè)計、制造及安裝方面具有十分明顯的優(yōu)勢。目前，海洋 柔性復合管的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、維護基本由國外公司壟斷，主要包括法國的德西尼布(Technip )集團公司、英國油田服務(wù)公司(Wellstream )控股公司和丹麥NKTFIexibles公司。法國的德西尼布(Tech nip )集團公司

5、 是世界上最主要的柔性復合管設(shè)計生產(chǎn)商，約 占全球市場的75 %，在法國、巴西、馬來西亞建有制造基地，可年生產(chǎn)1060km高規(guī)格柔性復合管。2013年，德希尼布已與中海油旗下的海洋石油工程股份有限公司(海油工程)簽 署一份協(xié)議，雙方將成立一家非注冊的合資公司在中國水域?qū)で笊钏５坠こ坦ぷ鳈C會。根據(jù)協(xié)議，兩公司將在廣東省深圳市成立一家50:50的合資公司，致力于中國的深水海底臍帶纜、立管和流動管線(SURF)市場。英國油田服務(wù)公司(Wellstream )控股公司 成立于1983年，2011年并入美國GE公 司，目前，在英國和巴西尼泰羅伊有制造工廠。年總生產(chǎn)能力為570千米。巴西石油在深海使用的

6、軟管60%來自此公司。目前，國外設(shè)計的非粘結(jié)性管設(shè)計最深水深為3000米，能承受最大壓力137. 94Mpa(20000psi )，溫度范圍為50攝氏+ 150攝氏度。最大直徑507.9 毫米(20英寸)?，F(xiàn)在非粘結(jié)性柔性管道的發(fā)展越來越趨于成熟，應(yīng)用范圍也越來越廣， 向超深水、超高壓、直徑更大發(fā)展，同時生產(chǎn)廠家越來越多、市場競爭激烈，大公司都在致 力于降低造價和成本。當前世畀柔性管主要供應(yīng)商公司國家產(chǎn)品I'rrbJiiip誌國Z31IhWellireaiEi美國rNKT丹亍M as nut英國1AirborDe荷蘭AiLTechnip 5 n柔性管國際市場份額占比三、國產(chǎn)柔性管現(xiàn)狀我

7、國在海洋柔性管研究、設(shè)計及制造領(lǐng)域與國際先進水平仍存在一定差距。雖然國內(nèi) 對于柔性管道研究起步較晚，但在設(shè)計制造等領(lǐng)域發(fā)展較快，已有大連理工大學、 中國海洋大學等多所院校具有了設(shè)計研發(fā)能力，少數(shù)生產(chǎn)廠家在多年研發(fā)和嘗試性生產(chǎn)基礎(chǔ)上已具備了淺海工程應(yīng)用的技術(shù)力量。1、河北恒安泰油管有限公司 研發(fā)的“高 壓復合柔性管”以其抗腐蝕、耐高溫、承高壓、 不結(jié)垢、便施工的五大優(yōu)越性廣受業(yè)界青睞。主要生產(chǎn)6寸以下， 外壓：4.0MPa(400m 水深)*抗拉強度：60噸以上*單根長度：2000m* 輸送介質(zhì)：油、氣、水均可 *最小彎曲半徑：2m2、山東威海納川管材有限公司“深海關(guān)鍵技術(shù)與裝備”重點專項中“超

8、深水多用途柔性管的研制與示范”項目于2016年獲科技部的國家重點研發(fā)計劃項目，項目執(zhí)行年限4.5年，獲得1000萬元中央財政經(jīng)費支持。旨在研制、開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，實現(xiàn)水深3000米以內(nèi)油氣開采全領(lǐng)域應(yīng)用的非金屬、粘結(jié)型的超深水多用途柔性管， 并掌握其設(shè)計、生產(chǎn)、測試和鋪設(shè)安裝等關(guān)鍵技術(shù)；建立質(zhì)量標準，通過API認證，實現(xiàn)工程示范。項目的各項課題涵蓋了管道的設(shè)計分析、制造、試驗檢測、鋪設(shè)安裝等多項研究內(nèi)容，形成了一整套關(guān)鍵技術(shù)體系。既可作為深水/超深水海洋立管、懸跨管、海底水平管等，又可作為連續(xù)油管應(yīng)用于井下油管、注水管、修井作業(yè)等，采用耐高溫材料的柔性管還適用于高溫(180 C)稠油開采等

9、特殊領(lǐng)域。該項目 研究范圍為 內(nèi)徑216inch ,設(shè)計水深3000m使用壽命30年，使用溫度最高可達180 C。該項目的實施將打破國外多年來的 技術(shù)封鎖和產(chǎn)品壟斷，對盡快改變我國海洋油氣資源開發(fā)落后現(xiàn)狀，實現(xiàn)我國海洋油氣資源開發(fā)技術(shù)的完全自主化，增強海洋油氣開發(fā)國際競爭力，維護國家能源安全具有重要意義。四、海洋柔性管結(jié)構(gòu)海洋柔性管道根據(jù)制作工藝可分為粘結(jié)柔性管道和非粘結(jié)柔性管道。其中非粘結(jié)管道 層間允許相對位移， 可以根據(jù)需要加減層，能夠更好滿足用戶的特殊要求，也可以避免粘結(jié)管道的特殊工藝及其副作用對環(huán)境造成的影響，因此廣泛應(yīng)用于立管和輸油管。層卄抗拉層內(nèi)抗拉層屜龍11碳鋼I2-非粘結(jié)性柔性管結(jié)構(gòu)圖。尼龍11礙鋼尼罐11或PVDF316L不誘鋼圖中， 1 為阻止外部流體進入柔性管； 2 、4 為提高抗拉強度； 3 為減少金屬之間的 磨損； 6 為承受內(nèi)壓載荷； 7 為阻止內(nèi)部流體流出柔性管； 8 為承受外壓載荷。一般情況下，非粘結(jié)性柔性管由骨架、內(nèi)管、耐壓層、耐磨層、抗拉層以及外包覆層 組成，如上圖所示。 同時可根據(jù)使用環(huán)境和特殊要求對柔性管進行設(shè)計， 增加或