新技術守護深海油氣“大動脈”

 　　在廣袤無垠的海洋之下，一場關乎能源輸送安全的“暗戰”悄然打響。海底管道，作為海洋油氣資源開發體系中輸送油氣的關鍵通道，宛如一條條深海“動脈”，在整個産業鏈裏佔據着核心地位。然而，在複雜的海洋環境中，這條“動脈”的穩定性卻面臨着諸多挑戰。

 　　近日，海洋石油工程股份有限公司設計院與天津大學聯合研發了提升海底管道穩定性的新型海底管道試驗裝置，並獲得國家發明專利授權。該裝置將為我國保障海上油氣田安全開發提供有力技術支撐。

 　　真實工況難以有效還原 

 　　全球海洋油氣田建設項目中，海底管道鋪設成本通常佔總開發成本的30%—40%，其投入之高令人咋舌。更關鍵的是，一旦海底管道發生故障，造成的經濟損失堪稱天文數字。保障海底管道的穩定性，成為海底管道設計與運維的重中之重。

 　　當前，海底管道穩定性研究主要依賴理論分析與數值模擬。但海底管道所處環境極為複雜，海流、海床土壤特性差異等多種因素交織，導致理論與模擬和實際情況偏差巨大。

 　　相關研究顯示，現有的理論分析與數值模擬在預測海底管道因複雜外力作用産生的位移時，誤差達20%—30%，無法精準還原真實工況。物理模型試驗研究的匱乏，如同緊箍咒一般，制約着海底管道穩定性研究的深入推進。

 　　對此，海洋石油工程股份有限公司設計院與天津大學歷經兩年艱苦研發，成功推出一款海底管道試驗裝置。“這個裝置就像給海底管道研究裝上‘透視眼’，能精準洞察其情況。”海油工程設計院海管工程師夏日長形象地説。

 　　精準評估管纜動態穩定性

 　　海底管道試驗裝置採用支撐、限位和測距三部分結構設計，搭配波流水槽和海床土壤模型，還運用了水下連桿式高精度激光測距技術，能快速、精準地分析不同尺寸海底管道在複雜土壤環境及波流條件組合下的物理穩定性和側向位移，實現對海底管纜動態穩定性的精準評估。

 　　“我們在結構設計上，將海底管道模型兩端與擺桿緊密相連。這一創新構造讓管道模型更換變得高效又靈活。”海管結構高級工程師崔少敏介紹，研究人員能根據不同需求，輕鬆更換不同直徑和壁厚的管道模型，全面掌握不同參數對海底管道穩定性的影響規律。

 　　針對管道自重這一關鍵因素，裝置配備高精度配重調節系統。通過精確控制配重塊數量與分佈，快速、準確調整海底管道模型自重，模擬不同海床環境與工況下的實際受力。

 　　為了高度還原複雜水流與波浪條件，讓實驗結果直接應用於實際工程，大型不規則隨機波流水槽兩側的可調節固定擋桿發揮着重要作用。研究人員可通過調控擋桿角度與位置，靈活改變海底管道試驗裝置與水流夾角。

 　　在測量技術上，引入高精度激光測距儀更是一大亮點。“它實時、準確測量海底管道試驗中的側向位移變化，解決了激光測距儀和動態移動管道的運動協調性問題。我們還通過研發水下連桿結合滑輪鉸接系統，將精密測量誤差突破性地降低到5毫米。”崔少敏説，“這為管道設計與安全評估體系優化提供了關鍵支撐。”

 　　保障能源輸送安全 

 　　新研發的海底管道試驗裝置應用範圍十分廣泛，涵蓋多尺寸海底管道和海底電纜的動態位移監測，並適用於不同土壤、海洋環境條件。無論是開展海底管道物理模型試驗研究，還是驗證海底管道穩定性分析原理和方法，或是研究海底管纜其他運動特性，它都能大顯身手。

 　　目前，該裝置已在中國海油渤中26-6油田開發項目以及旅大10-1油田10-4區塊調整項目中投入使用，為科研和工程設計建設提供了有效的數據支持。

 　　在這些項目中，該裝置像一位可靠的“安全衛士”，精準監測海底管道情況，為項目保駕護航。未來，它將繼續在更多海上油田項目中發光發熱，為保障國家能源安全貢獻力量，讓深海中的“動脈”更加安全、穩定地輸送能源。

 　　（科技日報記者 陳 曦）