壹、可撓性軟管的應用和相關技術
（壹）可撓性軟管的壹般結構和特點
1．撓性軟管的壹般結構
用於海底油氣管道系統的撓性軟管，管體壹般由五部分組成：
a．密封材料。多采用尼龍，壹般為Nylon11，該材料在85℃條件下，預期壽命達30年，具有良好的彈性。或采用HID9300型高密度聚乙烯，該材料極限拉伸可達400%，具有良好的耐海水環境性能。
b．加強材料。多采用不銹鋼做加強鎧裝，壹般為316L型不銹鋼作承受內外壓作用的骨架，具有較高的抗腐蝕性能。或采用碳鋼件來承受環向力和軸向力。
c．保溫材料。多采用聚氨酯泡沫。該材料導熱系數低、保溫性能好，但熔點較低不能用擠壓成型，與鋼加強件難很好接合。目前發展出壹種改性聚氨酯泡沫，可以擠壓成型克服了以上不足。由於保溫材屬脆性物質，故壹般單層厚度不宜超過40mm，否則會影響軟管撓性和強度。
d．抗滑、抗磨材料。在各層加強鋼件之間為防止過大的滑動和磨蝕，放置壹種合成材料，以便將鋼加強件握緊起抗滑抗磨作用。
e．外保護材料。壹般均采用高密度聚乙烯，因為它具有良好的防腐蝕和抗機械損傷的性能。
圖15-21和圖15-22給出了兩個典型撓性軟管管體結構圖。前者是尼龍材料作內襯的常壓輸送有腐蝕性介質的撓性軟管，後者是作加強處理和保溫的耐高壓撓性軟管。
2．撓性軟管的特點
a．管段長度無限。由於制管工藝是連續生產，像電纜壹樣，這樣管段長度僅受卷軸滾筒尺寸和安裝起吊設備能力制約。與鋼管道相比可大大減少管段連接工作量和避免接口質量薄弱的環節。
圖15-21 圖15-22
b．鋪設安裝方便。撓性軟管在海上鋪設安裝不需要專門的鋪管船。壹般用大馬力拖輪稍加改裝就能勝任撓性軟管的鋪設安裝，就像鋪電纜壹樣簡單、快捷，使海上鋪設安裝費用大大降低。
c．具有良好的內、外防腐蝕性能、保溫性能、比鋼管還好的機械強度性能和耐久性能。
d．具有足夠的負浮力，無需挖溝埋設或另加配重塗層就能滿足管道在海底穩定性的要求。
e．具有比鋼管更強的抗水動力和抗振動疲勞破壞的性能。
f．管段兩端可在預制時裝配上通用的機械法蘭，實現管段間或與鋼管管段方便可靠的機械連接。
g．可以實現回收再使用。
（二）可撓性軟管的應用領域和效果
在我國海上油田開發工程中，對可撓性軟管都有應用，但數量、範圍都不大。由於軟管材料費較貴，多數是在壹些特殊部位或特定情況下，充分發揮可撓性軟管的特殊優點方予以選擇應用。經實用檢驗，壹般質量穩定可靠，在惡劣的海洋環境和復雜的動力作用下使用效果不錯。我國海洋石油開發工程應用可撓性軟管的領域有兩個，壹是浮式生產系統到單點系泊或水下生產系統之間的跨接軟管或動力立管，二是海底輸油管道系統。在此重點介紹後者的應用。
a.1989年9月，中國海油在北部灣W10-3A平臺至W10-3B平臺（由“南海壹號”鉆井船改裝成的鉆井、采油兩用平臺）之間鋪設了壹條內徑6＂可撓性軟管的海底輸油管道，這在我國是第壹次，在整個遠東地區也是第壹次。這條軟管的長度約1800m，由法國Coflexip公司制造，中國負責管道設計和鋪設安裝。這條海底軟管是由“南海211”拖輪船鋪設的。該船經改裝，在船中間裝上了壹個固定滾軸裝置，用於固定軟管圈筒，在船尾加裝了壹個軟管下水尾槽。軟管在平臺兩端的連接，采用把軟管套在“J”型鋼管裏，將“J”型鋼管固定在導管架上的方法。鋪設這種軟管僅用了壹天的時間，與鋪鋼管相比，大大節省了時間和鋪管費用。
b.1991年7月，中國海油在潿10-3北油田開發工程建設中，又成功地在北部灣鋪設安裝了第二條可撓性軟管的海底輸油管道。該管道內徑6"(152mm），長約4.25km，是從W10-3C平臺（由“渤海六號”沈墊式、自升式鉆井船改裝成的鉆井、采油兩用固定平臺）到 W10-3A平臺，將W10-3C采出的井液分離氣體後輸往W10-3A平臺，與該平臺采出的和從W10-3B平臺輸來的井液匯合後送往該油田的“南海希望號”生產儲油輪進行處理。這條撓性軟管海底輸油管道長度在我國海域目前是最長的，是由法國Coflexip公司進行的軟管結構設計和鋪管施工設計（包括對“南海210”、“南海211”三用工作船的改裝設計）並承擔軟管制造及供貨。而鋪管船（“南海210”、“南海211”）的改裝施工和軟管鋪設海上安裝全部由中國海油完成。在北部灣W10-3油田鋪設的兩條可撓性軟管海底輸油管道總布置見圖15-23。
圖15-23 在北部灣 W10-3油田鋪設的可撓性軟管海底輸油管道
c.1993年在珠江口對外合作開發的陸豐13-1油田鋪設投產了壹條6＂的海底撓性輸油軟管，該油田水深140～150m。該條輸油軟管是從井口采油平臺到“南海盛開號”的浮式儲油裝置，全長約1.85km。見圖15.24。
d.1996年3月由法國Coflixip公司承包在珠江口流花11-1油田，鋪設了3條可撓性軟管海底管道。這3條軟管，壹條是6＂的測試計量管道，另兩條是 的海底生產輸液管道，管道的壹頭與“南海勝利號”浮式生產儲油裝置的單點系泊系統相接，另壹端與“南海挑戰號”半潛式鉆井及生產輔助平臺的水下基座相連，總長約2.5km。3條軟管的布置見圖15-25。流花11-1油田是由中方與美國阿莫科東方石油公司與科麥奇石油公司聯合開發的，油田海域水深300～350m。
圖15-24 陸豐13-1油田海底撓性輸油軟管
圖15-25 流花11-1油田3條軟管的布置圖
e.1993年在遼東灣海域綏中36-1油田試驗區開發工程的海底管道系統中，采用了三段撓性軟管代替部分鋼立管和膨脹彎。當時該油田生活動力平臺需要設置6條海底管道的平臺立管，而平臺上部模塊已安裝好，在進行海底管道和立管安裝時，采取慣用的立管、膨脹彎和平管整體吊裝的方式已不可實現。為解決這個難題，提出了用撓性軟管代替部分鋼立管和膨脹彎的方案，實踐證明達到了預期效果。三條軟管段分別為內徑88.9mm的輸天然氣用、壹條是內徑152.4mm的註水用和壹條內徑為203.2mm的輸油用，三條管段長度全部是60m。綏中36-1油田試驗區海域水深30m。
f.1998年4月在渤海錦州9-3油田開發工程的海底管道系統中，安裝了4段美國Wel1-stream公司生產的撓性軟管。安放的部位是東/西區沈箱基礎平臺附近，用撓性軟管作連接沈箱內立管和沈箱基礎外鋼質平管的膨脹彎。主要考慮沈箱基礎附近沖刷深度達1.5m，從立管穿沈箱壁到平管連接時，穿沈箱壁的點距海底為1.5m，這樣從立管到平管要存在海底懸空跨接的膨脹彎管段，若用鋼管則存在受渦流激振發生疲勞破壞的風險，為此設計選用了抗水動力作用較好的撓性軟管。規格為2段12＂的輸油管，2段65/8＂的高壓註水管。在西區沈箱端軟管長50m，而東區端長度為70m。從投產至今使用已滿5年，沒有出現任何問題。
（三）可撓性軟管的技術發展和應用前景
可撓性軟管最早是由法國石油研究院經過近十年研究，開發出的這種適用於石油天然氣工業的專利產品，後組建Coflexip公司專門生產。當時在全球獨此壹家，處於壟斷地位，價格較貴，但由於具有比鋼管諸多明顯的優點，在海洋石油工業領域尤其受到青睞，且不斷擴張其應用範圍。近些年來，美國、日本和歐洲壹些國家相繼有了生產這種撓性軟管的公司，其中美國“Wellstream”公司已經成為能與Coflexip公司競爭的強勁對手。隨著技術的發展和市場的競爭，該類產品價格不斷下降，應用領域和規模得到進壹步擴大。
二、“子母管”管道結構的應用和相關技術
（壹）“子母管”管道結構工程實例
圖15-26 “子母管”結構管道圖
在渤海遼東灣海域，中國海油自營勘探開發的錦州20-2凝析氣田壹期工程建設中，設計、鋪設安裝了壹條長約10km的“子母管”結構海底管道，“子管”外徑2.375＂，用來輸送乙二醇防凍液；“母管”外徑8.625＂，用來輸送從井口采出的天然氣。這條管道是該凝析氣田內部的集輸管道，是為將南高點平臺采出的天然氣輸送到中北高點平臺而後匯總轉輸至岸上的處理終端。為防止在從南平臺至中北平臺長約10km的海底輸氣管道中有水化物生成，采用從管道入口處註入乙二醇防凍液的措施。又為降低生產成本對防凍液重復應用，便提出了在中北平臺分離回收防凍液，用壹條2＂的小管再把回收的乙二醇泵送回南平臺，從而實現防凍液重復使用的工藝方案。為實現這種工藝方案，進行了多個管道結構方案的比較，比如采用撓性的集匯軟管，或采取分別鋪設兩根鋼管等等，但經過技術經濟分析比較，最終決定采用“子母管”結構的鋼管管道，認為這在技術上可行，現有鋪管船能安裝，能實現兩根鋼管壹起鋪設和同溝埋設，從而使工程造價最低，顯然是最合理的做法。該管道路由海底是平坦的軟土，水深為18m左右。
圖15-26示該“子母管”結構管道的主要參數。
（二）“子母管”管道結構相關技術
這種結構的海底管道，在國內是首次使用，在國際上也不多見。
首先這種管道的設計在通用國際規範標準中，尚找不到具體明確的指導性條文，也查不到可作為設計依據的方法和原則。在進行管道設計時，針對該工程的具體條件，認為將2″小管作為8″主管的附加荷載，控制8″主管的結構強度保證安裝期兩根管不脫開就可以了。雖然從設計理念上能說得過去，但畢竟沒有設計過，沒有經驗和把握，最後請美國“海灣工程公司”協作***同完成了這項“子母管”結構海底管道的設計。
按照設計要求，使用“濱海109”鋪管船，在現有鋪管作業線壹側的外舷增設了壹條2英寸小管組對接管作業線，利用2″小管柔性，在8″主管完成現場節點瑪帝指澆灌後將2″小管並到主管下水線上，且按設計要求進行幫紮把小管固定在主管上，然後壹起下水鋪放到海底上。在鋪設過程中，施加的張力全在8″的主管上，2″小管僅作為附加荷載固定在主管上，在安裝過程中不做受力構件進行應力控制。
（三）“子母管”管道結構的應用前景
經實踐檢驗，這條“子母管”結構的海底管道，設計和鋪設安裝都很成功，達到了預期目的，更為我國自行設計和鋪設這種特殊結構的海底管道積累了寶貴經驗，“子母管”管道結構的應用前景看好。