海洋工程柔性立管發(fā)展概況

深水柔性立管一、深水油氣田開發(fā)柔性立管概況海洋柔性立管就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(qiáng)、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。柔性管由金屬與聚合物復(fù)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(jì)、更適合海洋環(huán)境等特點(diǎn)。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(yùn)營成本。柔性管材在我國海洋立管與邊際油田領(lǐng)域已經(jīng)逐步開始應(yīng)用，例如流花11-1與陸豐13—1油田。在國際上,柔性管道已經(jīng)在陸地及淺水、深水與超深水區(qū)域得到了廣泛的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)長距離、超深水、多方向的輸送油氣資源。已在深水油氣田開發(fā)中大量使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85%為柔性管。但在國內(nèi)還沒有深水柔性立管的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)技術(shù)。柔性管采用多層復(fù)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(qiáng)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(dú)立、但又與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(dá)到不同的力學(xué)特性。根據(jù)制作工藝，柔性管可分為非粘結(jié)性柔性管與粘結(jié)性柔性管。非粘結(jié)性柔性管由幾個(gè)獨(dú)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與海底輸油管。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(xué)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(jì)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(dá)到了100?400米,90年代末鋪設(shè)深度可以達(dá)到1000米，而到了21世紀(jì)初，鋪設(shè)水深已能達(dá)到1500?3000米的超深水域。如今海洋柔性管的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，其工藝設(shè)計(jì)與開發(fā)也不斷向著超深水方向進(jìn)行。目前，我國海上油田用輸油輸氣柔性管道主要依賴國外生產(chǎn)廠家，不僅價(jià)格昂貴，而且隨著時(shí)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(shí)的修復(fù)，即便應(yīng)急采辦,

也需要較長時(shí)間才能交貨，嚴(yán)重影響油田的開發(fā)效率與效益。海洋石油管材必須走自主研發(fā)、制造之路,支持與保障我國大規(guī)模進(jìn)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(jì)、制造及安裝方面具有十分明顯的優(yōu)勢。目前,海洋柔性復(fù)合管的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、維護(hù)基本由國外公司壟斷，主要包括法國的德西尼布(Technip)集團(tuán)公司、英國油田服務(wù)公司(Wellstream)控股公司與丹麥NKTFlexibles公司。法國的德西尼布(Technip)集團(tuán)公司就是世界上最主要的柔性復(fù)合管設(shè)計(jì)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(fù)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(jī)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、立管與流動管線(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，在英國與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軟管60%來自此公司。目前，國外設(shè)計(jì)的非粘結(jié)性管設(shè)計(jì)最深水深為3000米，能承受最大壓力137.94Mpa(20000psi),溫度范圍為一50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(shí)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(jià)與成本。三、國產(chǎn)柔性管現(xiàn)狀我國在海洋柔性管研究、設(shè)計(jì)及制造領(lǐng)域與國際先進(jìn)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(jì)制造等領(lǐng)域發(fā)展較快,已有大連理工大學(xué)、中國海洋大學(xué)等多所院校具有了設(shè)計(jì)研發(fā)能力，少數(shù)生產(chǎn)廠家在多年研發(fā)與嘗試性生產(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(fù)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(qiáng)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(diǎn)專項(xiàng)中“超深水多用途柔性管的研制與示范”項(xiàng)目于2016年獲科技部的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目執(zhí)行年限4、5年，獲得1000萬元中央財(cái)政經(jīng)費(fèi)支持。旨在研制、開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)實(shí)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(jì)、生產(chǎn)、測試與鋪設(shè)安裝等關(guān)鍵技術(shù);建立質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，通過API認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)工程示范。項(xiàng)目的各項(xiàng)課題涵蓋了管道的設(shè)計(jì)分析、制造、試驗(yàn)檢測、鋪設(shè)安裝等多項(xiàng)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)稠油開采等特殊領(lǐng)域。該項(xiàng)目研究范圍為內(nèi)徑2?16inch，設(shè)計(jì)水深3000m,使用壽命30年，使用溫度最高可達(dá)180C。該項(xiàng)目的實(shí)施將打破國外多年來的技術(shù)封鎖與產(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(shí)現(xiàn)我國海洋油氣資源開發(fā)技術(shù)的完全自主化，增強(qiáng)海洋油氣開發(fā)國際競爭力,維護(hù)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)柔性管道與非粘結(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)用于立管與輸油管。非粘結(jié)性柔性管結(jié)構(gòu)圖。功能尼龍11

碳鋼功能尼龍11

碳鋼尼jfc11碳制

尼龍11碳鋼

尼意11

或PVDF

316L

不情拇；3為減少金屬之間的磨損;q刊F包覆層卜內(nèi)抗拉層「耐磨層耐壓層管—骨架圖中，1為阻止外部流體進(jìn)入柔性管；2、4為提高抗拉強(qiáng)度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(shí)可根據(jù)使用環(huán)境與特殊要求對柔性管進(jìn)行設(shè)計(jì)，增