20世纪70年代建设的阿尔及利亚一意大利跨地中海洲际输气管道工程,是世界上一项著名的管道工程,施工难度大,技术要求高,造价大,影响也大。这里介绍这一工程的始末。
方案选择
1953年,在阿尔及利亚发现了哈西勒迈勒(HassiR’reel)大气田。这个气田的含气面积达4800平方千米,估计探明可采储量高达1.7万亿立方米,是世界级特大气田。1956年阿尔及利亚取得政治独立后,迫切希望尽早开发这个气田,把资源转化为财富。
另一方面,濒临地中海的欧洲南部诸国意大利、法国、西班牙,都是能源进口大国,它们需要天然气。因此,早在20世纪50年代,人们就研究怎样把哈西勒迈勒气田的天然气输送到西南欧去。
哈西勒迈勒气田是法国人发现的,当时阿尔及利亚还是法国殖民地。自然法国人最早考虑如何把气输往法国。
1959年,法国天然气公司提出的一个方案,是从阿尔及利亚港口穆斯塔加奈姆(在阿尔及利亚以西偏南),穿越地中海到西班牙的卡塔赫纳。这一段地中海宽190千米,海底平坦,海下水流也缓,但是水深达2500米。1960年至1963年,法国天然气公司做过好几次实际铺设试验,评价了各种办法的可行性和可靠性,研究要采用什么管子,怎样连接,怎样减轻管段的重量,等等。结果认定,管径不能大于350毫米,意味着输气量不可能大于100亿立方米/年,因此这个方案是不经济的。
法国另一家公司组织了好几家公司搞的一个方案,是从非洲西北端摩洛哥的斯帕特半岛穿过直布罗陀海峡,到西班牙的特拉法加角,穿越地中海的距离短,只有15千米或40千米,水深也只有500米。但是处在海峡中,涨落潮时水流湍急。建设这段海底管道,要用牵引法,最大管径不能大于510毫米;而且陆上距离长,也不行。
1970年,一家法国公司推荐了另一个方案,就是从阿尔及利亚到东部邻国突尼斯,从其邦角半岛下海,穿过西西里海峡(又称突尼斯海峡)到西西里岛,上岸后再下海穿过墨西拿海峡,到意大利.半岛南端的法瓦咨纳上岸,沿意大利海岸北上,到北部博洛尼亚,全长2506千米,其中西西里海峡最大水深600米。这一段海底是石方区,不平坦,水流也比较急。如果采用这条线路,要做大量的前期调查研究。意大利和阿尔及利亚对此方案都感兴趣。
达成协议
1973年,意大利的国家石油公司埃尼(ENI)集团同阿尔及利亚政府经过谈判,于9月间达成协议。意大利通过这一管线每年从阿尔及利亚进口天然气120亿立方米。突尼斯政府也同意管道通过它的领土。关键在于管道如何穿越两个海峡。
1974年,埃尼集团在墨西拿海峡水深350米处试铺了一段15千米长、管径10英寸的管子。1976年在西西里海峡水深600米处试铺了两段8千米长、直径分别为12英寸和16英寸的管子,是铺在认为困难最大的海域。1976年试铺成功,证明这一方案是可行的。
在此期间发生了一些波折,主要是1975年突尼斯政府对原来的协议提出了异议,在经济、投资、组织等条款上提出了一些修改意见。1977年三方正式达成协议,主要内容是:
(1)管道建成后,从1981年底开始,四年内达到年供气120亿立方米,合同有效期达25年;
(2)三方共同组建“跨地中海管道公司(TMPC)”,来建设和经营这条管线;
(3)在阿尔及利亚境内的陆上管线、气田内的集输管线、气体处理厂,均由阿尔及利亚国家石油公司(Sonatrach)负责建造,埃尼斯纳姆(ENI—SNAM)公司(斯纳姆公司是埃尼集团从事天然气进口、分配、销售的子公司)协助,属于阿尔及利亚国家石油公司所有,并负责运行和管理。埃尼提供9亿美元贷款。
(4)通过突尼斯的那段陆上管线,由埃尼斯纳姆公司投资和建设,但主权属突尼斯政府,由突尼斯石油公司负责管理和运行。突方有权每年得到6亿立方米天然气。
前期试验
首先要在墨西拿海峡铺设一段试验性的管段。先前世界上水最深的管道是水深130米,墨西拿海峡水深350米,距离只有4千米。
试验工程由埃尼的子公司斯纳姆普洛杰蒂(Snamprojetti)公司设计和工程监督,埃尼的另一家子公司塞佩姆(Saipem)负责施工。如果试验成功,就留在海底,作为将来正式管道的一条备用线。
试铺工程于1973年6月开始。先在意大利半岛南端建一座预制厂。钢管外包扎黏胶带,外面加上混凝土加重层(注:因为输气管在水下的浮力很大)。
为了搞清海底的情况,承包给一家公司,派来一艘支援船,带两条微型潜水艇、海下摄像机和声呐等仪器,测绘了海底地形图。预先选定的一条线路海底起伏太大,不适宜铺管,因此提出了一条绕行线路,为此增加了11千米长度。铺设试验所用的是卡斯特洛5号铺管船。它长146米,宽26米,吃水深9米,有完善的通讯、导航和定位系统,可以住宿160人。铺管作业时,塞佩姆公司工程师坐在潜艇里监视整个过程。
这段试验管实际水深365.7米,1974年铺设完毕,摸索了一套深水铺管的技术和方法。但是,西西里海峡水深超过600米,长达160千米,现有技术和装备行不行也要一切通过试验。
首先研究开发出收集海底环境数据的技术,利用收集到的参数,计算机模拟分析深水铺管时可能遇到的各种问题。其次是室内试验,研究水流对管道的水动力影响,研究悬空段管道产生的震动,以及防止震动产生断裂。三是选择最困难的一段进行试铺。
铺管中遇到不少问题,主要的有:(1)600米水深处铺管船怎样就位和锚定;(2)线路的测量与选择;(3)确定管道的结构;(4)铺管时怎样甩脱和回收;(5)怎样缩短悬空段;(6)铺设过程中怎样测试;(7)怎样预防管道超限弯曲而出现折皱和变形。
两次试铺后,发现卡斯托洛5号铺管船还有一些地方不适合,为此,塞佩姆公司专门设计建造了卡斯托洛6号铺管船,是双体、半潜式、能自航的铺管船,是世界上第一艘这种类型的铺管船,船上有两台可以360。旋转的起重机。它是不封闭式的,许多设备敞露在甲板上,计算机自动程序控制,造价达250万英镑。
经过试验,~iEnYj这条铺管船能力大,完全可以胜任西西里海峡的铺管任务。它可以在浪高达5.2米,风速达10海里/时情况下继续工作,可以抵御12米高巨浪。看来可以在900~1200水深处作业。
正式施工
前面已经说到,墨西拿海峡直接距离只有4千米,而实际线路是15千米,铺了三条平行的20英寸管子。不用直线而改为绕行线的原因,一是水流湍急,二是施工线路上海床地形复杂,三是来往船只多,干扰大。
用新建的卡斯特洛6号铺管船来回三次,铺了三根管子,没有发生任何意外事故,证明这条船质量优良,计算机控制系统是成功的。铺中间那条管道时,曾经遇到强大的海流。在铺管时产生了强烈的共振,为此,把拉力提高到190吨,消除了共振。铺管时使用了经过改造的小型潜水艇,用来进行测量和对管子检查。
1979年底完成了这一部分的铺管任务。
1979年12月10日,6号铺管船开始从突尼斯的邦角半岛铺设西西里海峡段管道。这里的情况和难度要复杂得多。
这里也铺三条管道,由于受海底地形的限制,北面建一条,南面建平行的两条,由于线路长达160千米,原先绘制的海底地形图不够精确,只得用小潜艇进行两个月的补充测量,形成等深线图,再通过计算机确定海底要设多少具支架和支撑哪一段,才能使管道的应力最小。同时要计算出各部位要用多少炸药把突出的岩石炸掉。管子选用壁厚19.05毫米和20.62毫米的两种钢板,管子内壁喷涂环氧树脂,外壁用3.5毫米厚的聚乙烯带缠绕,外加混凝土保护层。每间隔一段还要在管子外壁加焊一段钢棒以防止管子折皱。两条海底管段总长175千米,只占总长度的7%。工作量大的是陆上管段的施工。
三段陆上管线,第一段是非洲大陆段,从哈西勒迈勒气田到突尼斯的邦角半岛,总长928千米。全部在预制厂预制好,在现场焊接和外包聚乙烯带,没有发生什么困难。
第二段西西里岛陆上,全长352千米,1977年开始施工,均为挖沟埋设。岛上有一座埃特纳火山,还是活火山,前些年曾经喷发过,特别是1980年。为了通过这一地区,专门请了一些专家来帮助选择一条安全的线路,结果线路比原设计长了5千米。全部工程于1981年6月竣工。
第三段在意大利半岛上,全长1051千米,三个队干了三年。管线上岸后不远处,遇到一座山。根据意大利政府对环保的要求,不允许炸山破坏植被,因此只能打一个穿山隧洞。穿过山后,管线经过一大片葡萄园和橄榄园,限制更严,伤害一棵树要赔偿100美元。
大151径管道翻越起伏很大的山区,要求管沟上的覆盖层不得少于1.3米,土方量比较大,要采取严格措施,防止水土流失和稳定覆土。竣工后必须恢复地貌,对此,政府的要求很严。管道公司要请工程人员、水利专家、道路修筑人员,以至地方官员参加验收。如有不合格的地方,要及时补救,费用由管道公司承担。
尾声
这条世界上第一条长距离海底输气管道,被称为穿越地中海输气管道(Trans—MediterraneanGasPipeline),于1982年底全部建成,1983年初投入输气。这是第一条穿越地中海,从非洲向欧洲供气的管道。建成后的实际长度为:非洲陆上段928千米,墨西拿海峡160千米,西西里岛上352千米,西西里海峡15千米,意大利陆上1051千米,总共全长2460千米。
20世纪90年代后期,又相继建设了阿尔及利亚跨地中海到西班牙,以及阿尔及利亚一突尼斯一直布罗陀~西班牙的两条输气管线。
穿越地中海管道的深水管道建设经验,推动了20世纪80~90年代北海开发建设的多条海底输油、输气管道。此管道投产后,阿尔及利亚每年通过它出口天然气125亿立方米,成为阿尔及利亚一大财政和外汇收入;而意大利获得了每年120亿立方米天然气供应,大大缓解了能源供应的紧张。
得好处最大的是埃尼集团,管线的运行单位是它的子公司斯纳姆,天然气的进口和供应、销售也是它;管线的设计和监督是它的另一个子公司斯纳姆普洛杰蒂;管线的施工是它的又一家子公司塞佩姆。