海底管道是海上油气田生产设施的重要组成部分,是保证海底管道正常运行的生命线。一旦破损发生泄漏,将导致油气田停产给企业和国家造成大的损失;还可能导致污染海洋环境更为严重的后果。在建成投产的中国海上油气田中,已铺设了近2500km的海底管道,而且随着新的油气田的开发建设,每年还将新铺数百公里海底管道。为保证这些被视为海上油气田生命线管道的安全运行,或者在发生破损事故后,能以最短时间恢复管道正常运行,中国海油化大力气开展了这项技术研究。由于这项研究高技术含量多,研究成果产生的经济效益高,被列入了国家863高科技发展计划。
一、检测技术
海底管道的检测技术,是在海底管道正常运行中及时了解管道运行状态,及时发现影响管道安全运行隐患的先进技术,对保证海上油气田正常运转具有重大意义。
(一)双重钢管管道的检测
海底管道检测的主要内容为:管道泄漏的异常情况;管道几何尺度变化,包括径向变形及其位置;管壁腐蚀状况,包括腐蚀种类、范围、程度和位置等;包括裂纹在内的管壁损伤状况,及其种类、范围、程度和位置等。
由于国外多为单重钢管管道,而我国则多是双重钢管管道,因此,我们将攻关重点放在针对双重钢管管道的检测技术上:
a.针对深海海底管道的外检系统的合成研究,同时,还将研究一些单项技术的应用问题,例如,将不接触测量管道阴极保护的电流电位技术安装于ROV上,进行海底管道的电腐蚀保护检测;
b.目前国内能制造的变形和腐蚀检测器直径范围为273~720mm,本课题将研制直径273mm以下的检测器。
(二)超声波检测器
目前国内制造的腐蚀检测器是基于漏磁技术,而检测器的另一种原理技术是超声波技术。本课题将重点研究基于超声波技术的各种尺寸的检测器。
二、监测技术
(一)泄露监测技术
重点研究东海平湖油气田引进的管道监测系统,使之正常运转,并研制和改进类似系统,用于其他海底管道。
(二)腐蚀监测技术
腐蚀监测技术研究,包括两部分内容:一是流体成分的监测,二是定点壁厚测量。
(三)应力监测技术
重点研究将光纤技术应用于海底管道监测的可能性,如可能,进一步将之付诸实施。
三、海底管道评估技术
研究存在缺陷和操伤海底管道的评估技术,预测管道的剩余强度和剩余寿命,也是保证海上油气田安全生产的重要措施。海底管道的评估将针对两种管道状态:一种是完好管道,一种是含缺陷或操伤管道。对于前者,是因为以下两个原因:一是完好管道到了寿命期,但业主要求继续使用;二是完好管道可能被改变其原来的运行状态,例如,输送的流体温度或压力提高。
对于后者,也是因为两个原因:一是管道的后天缺陷,例如腐蚀,可能会影响管道的安全运行;二是管道发生超过设计预计的疲劳损伤或其他人为的或非人为的损伤,也可能会影响管道的安全运行。
不管是针对什么状态、什么原因,海底管道评估要求得到的最重要结果均是管道的剩余强度和剩余寿命。本课题将研究不同情况下,海底管道剩余强度和剩余寿命的预测方法。作为最新技术的体现,要求除了使用常规技术外,还应使用可靠性技术,并要编制计算机软件,供工程实际应用。
随着我国海上油、气田在未来十余年的迅速发展,海底油气管道也将有较大发展。在已建成的近2500km海底管道中,仅有个别的管道进行过检测和评估,大量的管道都没有进行过,因此,本课题技术研究完成后,推广及应用的前景是十分广阔的。