(修改版)開(kāi)題報(bào)告 - 白如飛

1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題 目： 海底輸氣管道工藝初步設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 白如飛 院 （系）：石油工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 海工1101 指導(dǎo)教師： 李 睿 完成時(shí)間： 2015年 3 月 29 日 要 求1、開(kāi)題報(bào)告是畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的總體構(gòu)想，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期獨(dú)立完成。2、開(kāi)題報(bào)告正文用A4紙打印，各級(jí)標(biāo)題用4號(hào)宋體字加黑，正文用小4號(hào)宋體字，20磅行距。3、參考文獻(xiàn)不少于5篇（不包括辭典、手冊(cè)），著錄格式應(yīng)符合GB7714-87文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則要求。4、年月日等的填寫(xiě)，用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。要符合關(guān)于出版物上數(shù)字用法的試行規(guī)定，如“2005年2月26日”。5、所有簽名必須

2、手寫(xiě)，不得打印。1.課題的意義海洋管道工程：在海底鋪設(shè)輸送石油和天然氣管道的工程。海洋管道包括海底油、氣集輸管道，干線管道和附屬的增壓平臺(tái)，以及管道與平臺(tái)連接的主管等部分。其作用是將海上油、氣田所開(kāi)采出來(lái)的石油或天然氣匯集起來(lái)，輸往系泊油船的單點(diǎn)系泊或輸往陸上油、氣庫(kù)站。海洋油、氣管道的輸送工藝與陸上管道相同。海洋管道工程在海域中進(jìn)行，工程施工的方法則與陸上管道線路工程不同。自從20世紀(jì)50年代初期，人們開(kāi)始在淺海水域中尋找石油和天然氣。隨著海洋油氣田的開(kāi)發(fā)，首先出現(xiàn)了海洋輸氣管道。天然氣必須依靠海洋管道外輸，淺海中采出來(lái)的原油則可由生產(chǎn)平臺(tái)直接裝入油船。在深海中采出來(lái)的原油，大型油船?？可a(chǎn)

3、平臺(tái)會(huì)威脅到平臺(tái)安全，因此出現(xiàn)了海中專用于?？看笮陀痛膯吸c(diǎn)系泊。這樣，就要有連接各生產(chǎn)平臺(tái)與單點(diǎn)系泊之間的輸油管道。而到了70年代，在海域中開(kāi)發(fā)了大型油氣田以后，開(kāi)始建設(shè)了大型海洋油氣管道，把開(kāi)采的油氣直接輸往陸上油氣庫(kù)站。而海洋管道工程這門(mén)技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生。隨著海洋石油事業(yè)的發(fā)展，海底管道作為海洋油氣集輸與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，已日漸成為人們關(guān)注的課題。由于海洋石油、天然氣的勘探、生產(chǎn)，受地理環(huán)境、運(yùn)輸、作業(yè)條件的限制，其所需石油用管除有陸上用管的技術(shù)要求外，還需有更嚴(yán)格的技術(shù)要求。多年來(lái)，由于受資金、技術(shù)等諸多因素的制約，我國(guó)對(duì)海洋石油、天然氣的開(kāi)發(fā)、勘探和生產(chǎn)受到了限制。而與之配套

4、服務(wù)的我國(guó)海洋石油管材業(yè)的發(fā)展，同樣受到影響。到目前為止，我國(guó)海洋石油用管的絕大部分仍然依賴進(jìn)口。近年來(lái)，隨著對(duì)能源的需求不斷增加，海洋石油的開(kāi)發(fā)不斷受到重視。目前世界上海洋石油天然氣平臺(tái)及其配套的海洋鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)接近萬(wàn)座。海洋石油的作業(yè)深度也逐漸由近海大陸架向深海區(qū)域發(fā)展。從目前的石油生產(chǎn)形勢(shì)可以預(yù)測(cè)，未來(lái)2030a內(nèi)，海洋石油的開(kāi)發(fā)將會(huì)熱火朝天。近年來(lái)，全球?qū)δ茉吹男枨蟛粩嘣黾樱Ｑ笫偷拈_(kāi)發(fā)不斷受到重視。目前世界上海洋石油天然氣平臺(tái)及其配套的海洋鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)接近萬(wàn)座。海洋石油的作業(yè)深度也逐漸由近海大陸架向深海區(qū)域發(fā)展。從目前的石油生產(chǎn)形勢(shì)可以預(yù)測(cè)，未來(lái)2030a內(nèi)，海洋石油的開(kāi)發(fā)將會(huì)熱火朝天

5、。伴隨著海洋石油事業(yè)的發(fā)展，海底管道作為海洋油氣集輸與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，已日漸成為人們關(guān)注的課題。由于海洋石油、天然氣的勘探、生產(chǎn)，受地理環(huán)境、運(yùn)輸、作業(yè)條件的限制，其所需石油用管除有陸上用管的技術(shù)要求外，還需有更嚴(yán)格的技術(shù)要求。多年來(lái)，由于受資金、技術(shù)等諸多因素的制約，我國(guó)對(duì)海洋石油、天然氣的開(kāi)發(fā)、勘探和生產(chǎn)受到了限制。而與之配套服務(wù)的我國(guó)海洋石油管材業(yè)的發(fā)展，同樣受到影響。到目前為止，我國(guó)海洋石油用管的絕大部分仍然依賴進(jìn)口。1995 年，天管公司投產(chǎn)后，所產(chǎn)石油套管先后在渤海油田、南海西部、東部等海上油田使用，所產(chǎn)管線管開(kāi)始用于鋪設(shè)海底管線。但是，與海洋石油、天然氣生產(chǎn)的迅猛發(fā)展

6、相比，我國(guó)海洋石油管的生產(chǎn)仍顯滯后。這說(shuō)明，我國(guó)海洋石油管，市場(chǎng)潛力巨大，亟待開(kāi)發(fā)【2】。 我國(guó)的海洋石油、天然氣儲(chǔ)量非常豐富。20世紀(jì)末，中國(guó)海洋石油總公司在渤海海域探明了儲(chǔ)量極大的油氣資源，先是蓬萊 19-3 油田，接著，一個(gè)個(gè)大油田浮出了海面。目前，中國(guó)海油已在渤海海域、東海海域、南海西部海域建成了3個(gè)大氣田，并已向遼寧、天津、上海、香港、海南島供氣40多億立方米。尤其是崖13-1氣田，探明儲(chǔ)量900億立方米，每年向香港供氣30億立方米。目前在建的東方氣田探明的儲(chǔ)量更大，建成投產(chǎn)后，天然氣產(chǎn)量相當(dāng)可觀。 我國(guó)在“十五”期間將堅(jiān)持“油氣并舉”的方針，加大石油、天然氣的勘探、開(kāi)發(fā)力度。據(jù)中國(guó)

7、海油天津分公司有關(guān)人士介紹，渤海油田今年計(jì)劃產(chǎn)油400萬(wàn)噸，到2003年產(chǎn)量將達(dá)到1000萬(wàn)噸。海洋石油企業(yè)將需要大量的石油管，希望國(guó)內(nèi)石油管生產(chǎn)廠抓住機(jī)遇，搶占海洋石油管市場(chǎng)。 隨著海洋石油事業(yè)的發(fā)展，海底管道作為海洋油氣集輸與儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，已日漸成為人們關(guān)注的課題。由于海洋石油、天然氣的勘探、生產(chǎn)，受地理環(huán)境、運(yùn)輸、作業(yè)條件的限制，其所需石油用管除有陸上用管的技術(shù)要求外，還需有更嚴(yán)格的技術(shù)要求。多年來(lái)，由于受資金、技術(shù)等諸多因素的制約，我國(guó)對(duì)海洋石油、天然氣的開(kāi)發(fā)、勘探和生產(chǎn)受到了限制。而與之配套服務(wù)的我國(guó)海洋石油管材業(yè)的發(fā)展，同樣受到影響。到目前為止，我國(guó)海洋石油用管的絕大

8、部分仍然依賴進(jìn)口。1995 年，天管公司投產(chǎn)后，所產(chǎn)石油套管先后在渤海油田、南海西部、東部等海上油田使用，所產(chǎn)管線管開(kāi)始用于鋪設(shè)海底管線。但是，與海洋石油、天然氣生產(chǎn)的迅猛發(fā)展相比，我國(guó)海洋石油管的生產(chǎn)仍顯滯后。這說(shuō)明，我國(guó)海洋石油管，市場(chǎng)潛力巨大，亟待開(kāi)發(fā)【2】。 而目前我國(guó)的海洋石油、天然氣儲(chǔ)量非常豐富。20世紀(jì)末，中國(guó)海洋石油總公司在渤海海域探明了儲(chǔ)量極大的油氣資源，先是蓬萊 19-3 油田，接著，一個(gè)個(gè)大油田浮出了海面。目前，中國(guó)海油已在渤海海域、東海海域、南海西部海域建成了3個(gè)大氣田，并已向遼寧、天津、上海、香港、海南島供氣40多億立方米。尤其是崖13-1氣田，探明儲(chǔ)量900億立方米

9、，每年向香港供氣30億立方米。目前在建的東方氣田探明的儲(chǔ)量更大，建成投產(chǎn)后，天然氣產(chǎn)量相當(dāng)可觀。 我國(guó)在“十五”期間將堅(jiān)持“油氣并舉”的方針，加大石油、天然氣的勘探、開(kāi)發(fā)力度。據(jù)中國(guó)海油天津分公司有關(guān)人士介紹，渤海油田今年計(jì)劃產(chǎn)油400萬(wàn)噸，到2003年產(chǎn)量將達(dá)到1000萬(wàn)噸。海洋石油企業(yè)將需要大量的石油管，希望國(guó)內(nèi)石油管生產(chǎn)廠抓住機(jī)遇，搶占海洋石油管市場(chǎng)。 但是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及人類對(duì)于海洋石油資源認(rèn)知度的不斷提高，海洋油氣的勘探已經(jīng)從陸地逐步走向深海甚至更深的海域。而此時(shí)海上油氣集輸就變成了一個(gè)十分重要的課題。而對(duì)于集輸來(lái)說(shuō)，海底管道則是至關(guān)重要的問(wèn)題。而對(duì)于海底管道的敷設(shè)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)如今

10、有多種技術(shù)相對(duì)成熟的方法可以選擇。而對(duì)于這些敷設(shè)方法的深入理解以及研究，將對(duì)于海底管道的敷設(shè)以及海洋油氣的集輸有著十分重要的意義。2.課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國(guó)海底管道的鋪設(shè)，因受海洋工程發(fā)展較緩慢，且裝備與技術(shù)相對(duì)落后等因素的影響而起步較晚。從八十年代中期僅能鋪設(shè)平臺(tái)間的小口徑、低壓油氣集輸管道到九十年代中期發(fā)展到了鋪設(shè)長(zhǎng)距離大口徑、高壓油氣輸送干線，達(dá)到了國(guó)際海底管道建設(shè)的技術(shù)水平。到1998年底，在我國(guó)海域已累計(jì)鋪設(shè)了約2000公里的海底管道，其中南海海域的崖城13-1氣田到香港的口徑28英寸、長(zhǎng)778公里的高壓輸氣管道是世界上第二條最長(zhǎng)的海底管道。經(jīng)過(guò)十多年的努力和實(shí)踐，中國(guó)海洋石油總公司

11、完全具備了獨(dú)立設(shè)計(jì)、鋪設(shè)、試運(yùn)投產(chǎn)海底管道的技術(shù)能力和施工裝備。隨著海洋石油工業(yè)的發(fā)展，海底管道的長(zhǎng)度也將不斷增加，技術(shù)水平也將進(jìn)一步提高。盡管近年來(lái)我國(guó)海上敷設(shè)了2000 km以上的海底管道，但目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)、施工能力及水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有很大差距。工程設(shè)計(jì)方面，國(guó)外公司已形成水深近3000m、惡劣海況和復(fù)雜海底地貌及地質(zhì)情況下的設(shè)計(jì)技術(shù)，而國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位僅能涉足百米水深、常規(guī)環(huán)境下的海底管道設(shè)計(jì)，工程施工方面，國(guó)內(nèi)只有兩條鋪管船，敷設(shè)水深百米以內(nèi)【6】。工程檢測(cè)與維修方面更是相形見(jiàn)拙，2000年，東海平湖輸油管道出現(xiàn)斷裂后，國(guó)內(nèi)相關(guān)單位用了一年多時(shí)間才完成修復(fù)?？梢哉f(shuō)，我國(guó)在海底管道設(shè)計(jì)

12、、施工以及檢修領(lǐng)域起步較晚，技術(shù)較落后。因此，大力加強(qiáng)關(guān)鍵項(xiàng)目的對(duì)外合作，適當(dāng)引進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)與裝備，是盡快適應(yīng)海上油氣田開(kāi)發(fā)、提高國(guó)內(nèi)海底管道技術(shù)水平的有效途徑。近海石油的開(kāi)發(fā)始于三十年代后期。四十多年來(lái)海洋石油工業(yè)已有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全世界浦設(shè)的海底管線總長(zhǎng)已超過(guò)32000公里。早期石油開(kāi)發(fā)一般都在離岸較近的淺海區(qū),水深僅6米,且管道較短、管徑較細(xì),大多是井口與平臺(tái)、井口與井口以及平臺(tái)與平臺(tái)之間的集油管線。通常采用帶剛性直托管架的方駁型鋪管船進(jìn)行鋪設(shè)。六十年代,隨著中近東、墨西哥灣以及北海油氣田的開(kāi)發(fā),由于海深增加,氣候條件和海況較差,使上述鋪管船已無(wú)法勝任,代之而起的是第二代自

13、航式流線型鋪管船。船上設(shè)有起重能力達(dá)250一800噸的起重機(jī),并逐步采用半自動(dòng)和自動(dòng)焊接技術(shù)。同時(shí)采用曲線型托管架以改善管線受力狀態(tài)。它們可以在水深100米的海域里鋪設(shè)距離較長(zhǎng)(20公里以上)、口徑較粗的外輸管線。七十年代,由于北海油田的進(jìn)一步向北開(kāi)發(fā)以及大型油田的相繼問(wèn)世,為適應(yīng)北海北部越來(lái)越惡劣的氣候條件和海況,人們建造了抗風(fēng)浪能力很強(qiáng)、穩(wěn)性很好的第三代鋪管船,即大型自航或非自航半潛式鋪管船。船上均配有大型固定式和回轉(zhuǎn)式起重機(jī),起吊重量達(dá)1600噸/回2000噸/固,并設(shè)有7一12個(gè)用作焊接、X光檢查和噴涂防護(hù)的工作站。它們一般能在浪高3.6一4.5米和水深150300米的海域里作業(yè),鋪設(shè)

14、管徑最大達(dá)1422.4毫米(56英寸)【3】。當(dāng)前,為適應(yīng)向更深海域鋪管的需要,除了在這些大型自航半潛式鋪管船上配有用電子計(jì)算機(jī)控制的動(dòng)力定位和自動(dòng)絞車控制系統(tǒng)外,國(guó)外鋪管公司如法國(guó)海洋管道工程公司還采用了無(wú)托管架超深水鋪設(shè)法,如“J”型法、“S”型法和斜形滑道鋪設(shè)法等。為進(jìn)一步提高鋪管速度,采用了高速電子束焊接新工藝和最新“無(wú)潛”連接技術(shù)。近幾年來(lái),由R·.J布朗聯(lián)合公司通過(guò)一系列試驗(yàn)而發(fā)展起來(lái)的底拖法和以開(kāi)為中心的水下開(kāi)溝技術(shù),及由意大利海底石油服務(wù)公司發(fā)明的自動(dòng)推進(jìn)埋管機(jī),均引起了各工程公可的重視【3】。而此技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在海洋管道鋪設(shè)領(lǐng)域。海底管道是海上油氣生產(chǎn)設(shè)施中

15、不可缺少的組成部分，海上油氣集輸和輸送是靠海底管道來(lái)完成的。海底管道的起源和發(fā)展，在國(guó)際上已有較長(zhǎng)的歷程。從1954年在美國(guó)的墨西哥灣由Brown&Root海洋工程公司鋪設(shè)的第一條海底管道以來(lái)，迄今為止已在北海、墨西哥灣、地中海、澳大利亞、東南亞、拉丁美洲、非洲等海域累計(jì)鋪設(shè)了約100000公里的海底管道，海底管道的鋪設(shè)水深已達(dá)1463米，海底管道的直徑已達(dá)42英寸（1英寸=25.4mm，以后同）。在世界各近海海域成功地鋪設(shè)了無(wú)數(shù)條各種類型、各種管徑的海底管道。隨著海域水深的增加鋪管技術(shù)也相應(yīng)得到了大發(fā)展。對(duì)于海底管道的敷設(shè)來(lái)說(shuō)，鋪管船法是一種常見(jiàn)的方法。我國(guó)目前所擁有鋪管船多從國(guó)外引

16、進(jìn)，再加以改造。這些鋪管船由于是早期產(chǎn)物，所以適應(yīng)性能比較差。其中包括了濱海106起重鋪管船，其主要不足主要體現(xiàn)在其移位絞車未采用變頻調(diào)速式，控制性能差，船上配套設(shè)施自動(dòng)化程度低，效率差，工作站數(shù)量偏少，施工速度較慢。再有就是國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的鋪管船，如“藍(lán)疆號(hào)”起重鋪管船，其設(shè)備比較先進(jìn)，可以在惡劣氣候環(huán)境中施工。該起重鋪管船的最大特點(diǎn)就是起重能力非常高，起重載荷為3800噸，可進(jìn)行平臺(tái)安裝施工。國(guó)外鋪管船種類多樣船體上，大致可分為駁船式，普通船型式和半潛式。總體上，駁船式鋪管船排水量，比較適合較淺水域施工，如灘海和淺近海，普通船型式鋪管船則吃水較深，適合需要承載較重設(shè)備時(shí)使用，半潛式船體巨大，

17、吃水深度深，穩(wěn)定性高，多用于深?；蛘攮h(huán)境惡劣的海域。除了鋪管船法，常見(jiàn)的鋪設(shè)方法還有卷筒鋪管法，該方法是利用卷筒鋪管船上的卷筒，在陸上將管線強(qiáng)力卷到卷筒上，由拖輪將卷筒駁船拖航到鋪設(shè)地點(diǎn)后，再將卷筒上的管線展開(kāi)，經(jīng)校直機(jī)校直后將管線鋪設(shè)到海底。世界上第一次用卷筒鋪管法是1960年，圣菲國(guó)際公司在這方面累計(jì)了不少的經(jīng)驗(yàn)，如該公司應(yīng)用縱向滾筒式鋪管船阿普奇在北海浪高4.5米和風(fēng)速92.5公里的惡劣條件下成功鋪設(shè)了一條304.8毫米的管線，該法的最大特點(diǎn)是特別適用于深水小口徑厚壁管徑的鋪設(shè)。再有一種常見(jiàn)的鋪設(shè)方法，牽引法。其中包括四種形式，即水面牽引法，等深牽引法，底拖法和離底牽引法。牽引法的主要優(yōu)

18、點(diǎn)是牽引時(shí)操作管子安全，方便并和水深及管子特性無(wú)關(guān)；施工時(shí)避免管子彎曲過(guò)大而造成的危險(xiǎn)，且管線應(yīng)力在整個(gè)過(guò)程中保持在較低的安全水平上；和鋪管船相比可以可以大大的減少鋪管的時(shí)間；如果采用機(jī)械連接器還可以減少施工時(shí)間和成本。當(dāng)然，牽引法也有它的局限性。首先，牽引力受到設(shè)備條件的限制，特別是拖輪系纜力的限制，使所牽引的管子長(zhǎng)度不能過(guò)分增長(zhǎng)。其次，為確保管線安全鋪放到海底，必須對(duì)海底通道進(jìn)行詳細(xì)的勘察。通常應(yīng)選擇海底平坦和無(wú)障礙通道。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些新型鋪設(shè)技術(shù)也開(kāi)始得以運(yùn)用。如“s”型鋪管法，1960年-1963年，由ETPM的姐妹公司將直徑為228.6毫米，長(zhǎng)4公里的管線鋪設(shè)在水深達(dá)到2600米的穆斯塔加奈姆和卡塔奧納之間的地中海中。此外新型鋪管法還包括用鉆井船的“J”型鋪設(shè)法和帶斜型滑道的“J”型鋪設(shè)法。而伴隨著這些新型鋪管方法的應(yīng)用，海洋管道的鋪設(shè)技術(shù)也開(kāi)始變得更加成熟。3.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容查找有關(guān)海底輸氣管道設(shè)計(jì)施工技術(shù)方面的文獻(xiàn)1.海洋管道工程的背景及目的1.國(guó)內(nèi)外海底管道發(fā)展現(xiàn)狀3.論證并確定管道設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、線路和選擇。4.管道工藝設(shè)計(jì)計(jì)算：選擇管徑與附屬材料，考慮壓降和溫降。5.管道的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)：立管和膨脹彎管的結(jié)構(gòu)形式、布置，保護(hù)結(jié)構(gòu)和連接方式，立管系統(tǒng)的整體和局部強(qiáng)度計(jì)算，安裝方