影响海底管线安全的危害因素浅析

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1、影响海底管线安全的危害因素浅析影响海底管线安全的危害因素浅析【摘要】辽东湾北部浅水区海底地貌（海床、河道、潮沟）频繁变迁，可能使埋设深度在自然海床面以下1.5m的海底管线出现长距离的“悬空”现彖而危及管线的安全，本文分析了地貌变迁对管线的危害，提出了合理规避等工程预防措施和针对各种地貌变迁的处理方法。【关键词】辽东湾北部地貌变迁影响海底管线安全研究辽东湾北部5.0m等深线以浅的区域为辽河油田海上的勘探开发区域，现在发现规模油田包含有葵花岛、月东、太阳岛等。为加速开发葵花岛区块的天然气，正计划修建一条海

2、底管线，该管线将穿越双台子河口的东侧航道，管线工区的位置如图1所示。有关海底地貌变迁对管线的安全影响问题的研究因而成为一个迫切的课题。1海底管线安全问题的研究现状中右化胜利油田工区也处于河口地区，海底地貌变迁现象也比较明显，在防止海底管道悬空方面曾做过大量的工作，实施操作的方法主耍有三种方法：一是“抛砂袋结合混凝土块覆盖”法；二是水下铁豆桩支撑'法；三是挠性软管跨接法；上述方法都曾应用于生产，但还不能应用在辽东湾北部海域的处理地貌变迁引起的管线安全问题，原因在：（1）辽东湾北部冬季海水结冰；（2）辽东

3、湾北部海底地貌变迁引起的管线安全问题不是“立管附近管跨”，而是“长距离”的管线悬空。2辽东湾北部的地貌变迁特征由于有多条河流的注入辽东湾北部海域，河流又携带大量的泥砂,使海底地貌的冲刷和淤积的变化处丁频繁变化之中。可以把该海域典型的海底地貌变迁按影响范围从大到小可以归结为：海床的总的趋势上的变迁、河道的变迁、潮流冲刷槽的变迁以及海洋工程引起的局部冲刷。3影响海底管线安全的危害因素3.1水动力带来的环境附加载荷海底管线在如果出现'悬空段'，海水流经“悬空'会产生“涡旋'、从而引发'悬空'的振动。如果海水

4、与'悬空'振动之间的交互作用使激励频率一致，就可能在相当大的范围内发工复杂且有害的共振。大幅度长吋间的共振能引起管线水泥层的剥落、'悬空'局部区域的屈服、屈曲及屈服的扩展，也能导致'悬空'的疲劳破坏。3.2海冰带來的危害辽东湾北部是冬季渤海冰情最严重的地区，海冰伴随海水和风而运动，平均速度为1节，最大的达到1・9节。常见的海冰伤害有：冰脊、冰丘及海冰附着管线带来的危害。3.3船舶航行带來的危险管线在河道里发生“悬空”现象，其危害更为严重了，因为河道经常成为附近芦苇运输、渔业船只的航道。如果在突然的洪水

5、或者风暴潮Z后，船只在不知情的情况下，可能撞到管线引发管线破裂等事故。3.4腐蚀环境变化导致的问题由于海中水和土、以及不同的土质对管线的腐蚀电位不一致，如果管线一段在水中，一段在土里了，容易产生“宏电偶”，加快管线的腐蚀，这是最不利的管线状况。4预防措施4.1控制海底地貌原因的措施海床的整体变迁是人力所不能控制的，但是因为其变化缓慢，预留…定的富裕埋深应该是可以应付的。宏观意义上的河口和潮流冲刷槽的变化是以海洋动力和沉积环境为前提和背景，以河流入海的水量和沙量为扰动因素的动态过程,根据历史资料來研究和

6、关的河口变迁与洪水的相关关系，以及水闸调控调水与河口变迁之间的相关关系，控制上述宏观变迁的发生。对于局部的海滩地形变化引起的“潮沟”滚动和具体的地面工程引起的冲刷沟槽是可以根据的经验公式计算的，是可以预测的。3.2合理工程规避措施3.2.1关于河口的规避措施尽量回避横穿河道；横向穿越河道，在经济技术可行的情况下,寻找尽量稳定的河道区段穿越；无法回避的沿管线的陆由路线做精细的工程地质和海底土质的调查，因为河道变迁是一个摆动的过程，新的沉积物的土质、承载强度都与原来的沉积物都不相同，通过精细调查可以发现“

7、稳定河床范围”的位置，从而确定管线深埋的位置和深度。4.2.2小“潮沟”的摆动和工程引起的冲刷在'潮坪'和Om线附近的因为小范围海床附近变迁导致的“潮沟摆动”，一般可以通过工程手段（例如修筑丁坝或者抛石堵截）使'潮沟'稳定。对于工程冲刷引起的因为可以预先估算它的位置和深度等因素，如果管线无法回避将要出现“冲刷槽”的位置，可以通过采用“护坦”或疏导等方式改变冲刷的位置。因为不涉及航行问题,所以对于短距离的小的潮沟，特别是工程附近的“冲刷槽”也可以采用栈桥的方式，搭载管线跨过。4.3维护措施海底管线施工投

8、产以后，应该定期和不定期（可能引起冲刷的气象和海洋环境条件，如风暴潮等出现以后）地利用综合物探手段，如回声测水深仪、旁侧声纳等技术探测海底管线的概况，同吋应用扫描声纳的技术和仪器，测定海底管线的正确位置和悬空高度，及吋进行碎石回填等施工作业，保护海底管线。参考文献[1]王利金，等，程岛油田海底管道冲刷悬空机理及对策，油气储运，2004年，23卷第1期，P43[2]苗丰民，等，辽东湾北部浅海区泥沙输送及其沉积特征，沉积学报，1996年12月,V.14N.4