海底管道大位移平移设计及施工技术分析

海底管道大位移平移设计及施工技术分析

魏永松

新地能源工程技术有限公司 河北 廊坊 065000

摘要：在进行海底管道的铺设时，可能会在多种因素的影响之下，导致其和设计路由出现偏差问题，因此就要进行搬移，让其能够回到设计路由。在这一过程中，需要通过有关的软件，在展开设计计算的基础之上，通过浮吊实现管道的平移施工。本文就对于海底管道大位移平移设计和施工技术等相关内容，展开具体分析，以供参考。

关键词：海底管道；大位移；平移设计；施工技术

前言：对于海上油气生产而言，海底管道发挥着重要的作用，因此必须要强调其安全性。在当前的海底管道铺设的过程中，可能会在钻井船的影响之下，为了避让钻井船，就会使得管线路由出现偏移。针对一般的平移来说，可以通过常用的设计计算软件，来开展相应的计算工作。但是如果是面对大位移的平移计算，就需要采用先进的技术软件ORCAFLEX，将其优势发挥出来。

1设计计算思路

1.1 设计思路

为了针对一些非常规的管道平移，展开施工的计算和设计，具体的设计思路如下：首先要通过较为常用的计算软件和方法，开展海量的模拟计算，从而确定具体问题的关键内容和难点。并且充分地根据管线的平移和吊装，从而进行科学的计算方法和软件的探索。在进行非常规管道平移计算的过程中，一个关键的内容就是对于管线平移受到船舶的修理影响的精准分析，而在其中以施工船舶、海床、海底管道三者之间的相互作用，进行的科学、经济的计算与分析，从而实现海底管道平移施工较高的安全性和可靠性作为难点内容。就要在此基础之上，开展动力学分析，为了确保工程项目的实现，就必须要具有强大的软件工具的支持。在当前的海洋工程中，我国较常应用的计算软件有几种，分别为OFFPIPE、BCT-35、SUSPEND。

1.2 计算软件对比

对于OFFPIPE来说，属于当前在世界范围内常用管道计算软件，在技术上已经较为成熟，其具体的组成部分有一个核心程序模块和多个可选程序模块，这种软件中具有较为齐全、丰富的模型种类，但是其缺陷就是无法实现可视化的建模。因此，在静态分析中，较为集中的应用。而对于BCT-35、SUSPEND来说，这两种计算软件具有高效、简洁的特点，但是相比较OFFPIPE而言，不具有较广的应用范围，在操作的过程中复杂程度也比较高。在当前的国际范围内，ORCAFLEX属于较为先进的动力学计算软件，不仅能够其不仅能够实现三维的可视化建模，而且还具有极强的分析能力，能够实现对于多种任务的批量处理。同时还能够对于线杆和浮体结构，实现耦合分析。能够对于多种海底条件进行建立，比如说二维、三维。同时，在这种软件中通过进行非线性的计算，能够对于大管道弯曲变形的问题，进行任意的处理，同时有限元模型具有较高的灵活性和多样性。这种软件具有强大的功能，相比较其他几款常用的软件而言，在动力分析时具有更高的实用性。

1.3 工程施工设计

对于海底管道所进行的平移设计来说，主要分为两个步骤，分别为管道起吊和管道平移下放。相比较常规的海管起吊而言，增加了管道平移的过程，但是在建模时具有相同的流程。通过在施工船舶上进行舷吊的建立，将其当作水上吊点，之后以水下管道所连接的浮袋作为水下的吊点。一般来说，水上吊点在操作和控制起来较为容易，所以往往会进行水上吊点数量的增加。但是这也会在很多条件的作用之下，对其起到限制的作用，其中包括甲板结构、船舶长度等等。

要根据船舶的长度以及甲板的可利用空间，进行舷吊数量的合理安排，在最大程度上进行水上吊点数量的增加。同时还要按照施工船舶的具体结构，进行吊点间距的计算。并按照实际的间距，展开校对和核算工作。在施工现场要加强船方和技术人员之间的沟通与协调，能够将锚机与导缆孔配合起来，将其改造为舷吊。这样也能够增加其数量，将施工船舶的长度充分的利用起来，从而大大的降低水下作业的难度^[1]。

2 具体计算

通过ORCAFLEX软件展开实际的设计计算，并实现可视化的建模，能够动态化的进行模拟计算，从而对于浮袋特征做到真实的模拟，模拟在施工过程中所展现的作用，具有较高的精确性。在实际的施工中，能够对于动力学计算的特性以及动态分析功能的充分运用，耦合施工船舶、海床以及海底管道之间的相互作用，进行数学模型的构建。这样就能够动态化地从三维的角度上，展开可视模拟计算分析，对于整个施工的流程展开真实的模拟，让模拟施工过程具有更高的可视化程度。在计算的过程中，要对于不同数量的舷吊的设置，进行相应的模型的确立，并通过对比分析发现所建立的舷吊越多，在这样的模型之下能够进一步的降低水下的作业量。所以就针对施工船舶，展开了具体的改造工作，进行了舷吊数量的增加。并且，在这一模型的基础之上，展开动态性的实时计算和分析，从而获得计算结果。

3 施工过程和建议

3.1 施工步骤

首先，要在计算报告的基础之上，在施工船舶的甲板上进行舷吊的摆放 并且对于每一个舷吊进行间距的测量，确保其能够具有合格的间距，满足设计报告的要求。如果出现差异问题，那么就要再次地进行计算结果的核对。之后，在船舶就位以后，要能够派遣潜水员深入水底，进行管线具体情况的调查和研究。另外还要在舷吊以及浮带的地方，进行吊带的连接。同时还要在浮带的地方拴好浮带。再进行浮袋的充气操作，在舷吊上进行吊带的连接，之后要收紧全体的舷吊，并且在每一处舷吊的地方，都能够进行两名施工人员的配置。之后，就要按照计算报告中的各项流程，展开起管、搬管，还要在甲板上由专门的人员，对于钢丝绳的垂直状态进行监控。而船舶的位置主要由定位工程师负责进行监控，在搬管的过程中等到达了设计位置，就要根据具体的流程安排，进行管线的下放，直到所有的舷吊钢丝绳都处于放松状态。最后由潜水员进行水下工作，对于管线的状态展开调查，同时还要解开吊点，并且对于吊带和浮带进行拆除

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3.2 施工建议

在进行设计计算时，要能够充分的结合现场的施工条件，工程师要在全面的了解和掌握施工船舶的结构的基础之上，能够针对改造的可行性，展开具体的论证。另外在进行海底管道的平移和起吊时，要能够对于水上吊点进行增加，同时还要尽可能的减少水下吊点的数量。这样就能够让整个施工过程，具有更高的可控性，同时还能够大大的减轻水下的作业量。对于甲板和舷吊，要能够让其处在60度。另外对于大管径的管道在进行平移时，也要能够通过动滑轮，对于舷吊受力做到进一步的降低。在进行平移和起管的过程中，要能够在卷扬机以及各个 舷吊的位置上，进行至少三名的施工人员的配备。同时还要在甲板上设置人员，进行总体上的巡视。在整个施工的过程中，也要设置指挥人员，从而实现总体指挥的作用，这样才能够对于各个流程的落实和执行，做到基本的保障，确保其能够执行到位。最后，在进行管道平移直到到达海底以后，也要能够在管线的应力充分的释放。之后通过潜水员，进行信标的携带，展开具体的检查工作，这样才能够确保管线路由，具有较高的准确性。

总结：综上所述，根据有关的工程施工设计实例，通过利用ORCAFLEX软件在海底管道的平移设计和计算中，有着更加显著的优势作用，能够满足非常规管道平移计算的要求，同时所展开的分析计算，具有动态性和实时性，因此能够满足工程的实际需要。对于海底管道的平移设计来说，能够实现较强的指导性意义。

参考文献：

[1]丁美玲,张伟.滑坡作用下海底管道分析模型的改进算法[J].中国海洋平台,2020,35(05):47-53+89.

[2]朱红卫,盛积良,姜诗源.双层海底管道悬跨振动特性模拟分析[J].中国海上油气,2019,31(05):190-197.

作者简介：魏永松，1986年10月，男，汉，河北廊坊，助理工程师 ，大学专科 研究方向：石油化工