完成一条海底管道,设计考虑因素繁多,而安装施工更是要克服千难万险。首先是作业环境处于海洋,不仅作业空间严重受限,海况的复杂多变也会给正常施工带来极大的挑战。另外,海底环境复杂,因为海底并非一马平川,它由各种地形地貌组成,例如:高耸的海山、起伏的海丘、绵长的海岭、深邃的海沟等等。我们并不能像在陆地上铺设管道那样改造海底的地貌,所以无论在设计还是施工过程中,铺设海底管道考虑的因素就非常复杂了。海底低温、高压、高盐度、暗流涌动,水合物阻塞、管道腐蚀、冲击损耗等难题会持续存在。这些问题的同时存在使铺设海底油气管道不仅是工程难题同时又是科学难题。
那么,海底管道是如何铺成的呢?对于作业而言,水深是最大的影响因素,跟据水深不同,铺管作业迥异。
(1)离岸近、水浅的地方,可以用绞车直接将海管拉上陆地。
(2)浅海区、离岸远的地方可以通过铺管船一边下放、一边焊接的方式铺管。主要采用S-Lay(S型铺设法):海底管道通过船尾的托管架入水,形成S形曲线铺入海底。在铺管作业过程中,船上需要有几样神器:张紧器、托管架和焊接作业线。张紧器来固定海管,像是一个大夹子夹住海管。托管架则用来控制海管的铺设方向。此外,海上作业空间受限,铺设海管需要一支专业的船队相互配合完成施工,成本也要比同等情况下的陆地高出1~2倍。
(3)在深水区进行铺管作业,水深增加,导致施工难度指数级增长。海管长度增加,导致重量增加,需要铺管船承受更大的张力,此时采用J-Lay方式施工。J-Lay(J型铺设法):海管以接近垂直的形态离开铺管船,沿垂弯段向下,直至铺入海底,管线整体呈“J”型,适用于几百米至几千米的深海区域。
(4)随着新技术的不断发展,海上铺管作业形式也再不断进步。对于管径小、强度稍弱的海管,可以在陆地上制造好直接卷于滚筒上,使用铺管船运至海上铺设,这种作业方式称为Reel-Lay(卷管式铺管作业)。目前,卷管式铺管船可以分为水平式和垂直式两种。水平式卷管铺管船,其转动轴垂直于铺管船甲板,采用S型铺设(常用于浅水),常用于铺设脐带缆;而垂直式卷管铺管船,其转动轴与铺管船甲板保持水平,采用J型铺设,常用于深水。当然最终选择哪种作业方式,不仅要考虑水深,还要结合作业周期、作业成本等综合因素。