铺管船现状与国产化展望
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摘 要：随着海洋油气资源的开发，作为海洋油气运输主要途径的海底管道的作用越来越大，要求也越来越高。本文介绍了海底管道的铺设工具-铺管船的作用及分类，并对国内外铺管船现状做了对比分析，指出我国在铺管船的研究开发和应用方面同国外还存在巨大的差距，进而提出我们今后在铺管船方面努力的方向。
关键词：海洋石油 管道铺设 铺管船
一、前言
近年来，海上油气资源的开发速度越来快，开采出的油气除少部在海上直接装船外运外，大多数通过管道输送到陆上加工，这就使海洋管道的作用显得越来越重要，而作为海洋管道铺设的铺管船也随之越来越受到重视。铺管船的任务主要是在海底铺设输送石油和天然气的管线。海底管线包括海底油、气集输管道，干线管道和附属的增压平台，以及管道与平台连接的主管等部分[1]。
铺管船从船体形状上，可分为驳船式、普通船型式和半潜式[2]。总的来说，驳船式铺管船排水量大，比较适合较浅水域施工，例如在滩海和浅海；普通船型式铺管船吃水深度相对较深，适合需要承载较重设备或高起吊力时使用；半潜式船体大，吃水深度大，稳定性高，多用于深海和环境较为恶劣的海域。
从铺管方式上，可以分为S-lay型铺管船、J-lay型铺管船，以及Reel-lay式铺管船。多数铺管船都属于S-lay型铺管船，此类铺管船以往多用于浅近海域，现在随着技术的发展也可用于深海。J-lay型铺管船较适合用于深海海域铺管。Reel式铺管是一种较早的铺管方式（1946年英吉利海峡），但是用于海底油气管线铺设则是最近。一般来说，Reel-lay是铺设海底管线最有效的方式，特别是针对16英寸左右的管线[3]。
从管道焊接作业线在铺管船上的位置，可以分为中央式和侧边式[4]。中央式是指焊接作业线设置在铺管船的中央，此类铺管船稳定性好，装设备和甲板的利用率不是很高。侧边式是将焊接作业线布置在船体的一侧，此类铺管船稳定性适合较深海域和恶劣环境下施工。但由于船甲板被焊接作业线分为两部分，吊较中央式稍差，但甲板利用率高，多用于浅近海和和工作环境不是很恶劣的海域。
二、国外铺管船概况
国外铺管船起步早，铺管形式多样，既有单纯的铺管船，也有起重能力非常大的起重铺管船。在铺管船中，挪威Stoltoffshore公司的LB200半潜式铺管船和意大利Saipem公司的Saipem大型半潜式铺管船具有代表性。
LB200属于挪威的Stoltoffshore公司，是世界上最大的铺管船之一。LB200稳定性非常好，已完成很多恶劣环境下的高难度的铺管作业，至今还还保留着最长的铺管记录。LB200半潜式铺管船的主要参数见表1。
Saipem号属于意大利的Saipem公司，是一艘非常具有代表性的大型半潜式铺管船，该船的突出特点是起重能力非常大，高达14000t，采用J-lay铺管方式，动力定位，配备先进的DP3推进器，主要用于深水海域海底管线铺设和起重作业，可以在非常恶劣的环境下进行管道的安装。Saipem大型半潜式铺管船的主要参数见表2。
三、国内铺管船现状
1987年，我国引进了一艘美国公司的二手小型铺管船，结束了国内无铺管船的历史。我国目前所拥有铺管船多数是从国外引进，再进行部分改造的。这些铺管船大多是老式的，技术上显得落后，而且由于性能的限制，铺管能力和适应性比较差。目前国内铺管船主要有滨海106、滨海109、蓝疆号、海洋石油202，具有代表性的是中海油的“蓝疆”号起重铺管船及海洋石油202。
“蓝疆”号是2000年进行建造、2001年交付的新型铺管船，为S-lay型铺管，该船设备相对比较先进，可以在恶劣的环境中作业，起重能力很高，可以进行平台的安装。“蓝疆”号起重铺管船的主要参数见表3。
海洋石油202是国内首艘独立设计的1200t浅水铺管船，2009年交付。该船采用驳船型，S-lay型铺管，锚泊定位方式，DP2动力推进系统，铺管水深达300m，为非自航在无限航区作业的大型起重铺管船，该船的重要意义是填补了我国铺管船完全自主研制的空白。具体参数见表4。
近年来，国内加大了铺管船的研发、建造力度，相继建成投产了一批铺管船。近期的如2007年交付的广州打捞局的“华天”号，该船由七○八研究生设计，上海振华港机建造，是目前亚洲最大的起重铺管船；2009年7月，由上海振华重工（集团）公司承建的国内首艘独立设计制造的1200吨浅水铺管船“海洋石油202”交付给中国海洋石油工程公司；2009年11月，我国首个超深水海洋铺管船改装工程“凯撒”轮在南通中远船务完工，“凯撒”轮的成功改装，标志着我国在海洋工程特种作业船改装领域取得了新的突破。
四、铺管船的国产化展望
我国的铺管船经历了从无到有，从引进到能自主研发的过程。但从整体上来看，国内的铺管船和国外还存在很大的差距：很多核心技术还没有突破，有些区域甚至还是空白；我们还不具备深水铺管船的设计能力，深水海底管道的铺设技术的研究也刚刚起步，还都不能满足我国开发深海油气的发展要求。因此，从国家长远的能源战略来考虑，实行铺管船的完全国产化非常有必要。可主要从以下几个方面着手：
1、铺管船的设计制造能力
国内铺管船起步晚，但通过近几年的引进改造，已经具备初步设计的能力，有些已经达到完全的自主研发。以中船七○八研究所为代表，通过近几年的设计和工程实践，积累了大量的宝贵经验，已经能够自主设计研发在浅海海域作业的铺管船，但国内在深水铺管船方面还是空白，随着我国对开发深水油气资源的不断深入，深水铺管船的设计研发紧迫。铺管船属超大型设备，其工程量大、制造复杂，因此国内在铺管船的制造方面也要跟进。
2、铺管关键设备的国产化
发展铺管船的核心是关键设备的国产化，在这方面，我们可以在引进、消化的基础上进行研究，从研制原理和试验样机入手，逐步掌握核心技术，实现自主创新。张紧器、A&R绞车、管线传送及对中装置、支撑滚轮、舷吊、托管架和定位设备等这些关键部件的设计制造要自主完成。其中张紧器、托管架国内的基础较弱，目前国内铺管船用张紧器都是从国外进口，所以要加大投入，优先研究。A&R绞车的技术储备相对前两者来说较多些，所以国产化相对容易些，有时可以借鉴钻机的绞车经验，部分可以经过改进后移植到铺管船上。
3、铺管船的技术难点突破
技术难点和重点包括主要技术参数的确定、铺管方式的选择、船平台功能的要求、船体耐波性的要求等。这些重难点的解决要求具备良好的设计制造能力，具体的作业环境的确定及施工作业区丰富的水文地质资料等；由于管线下水段受自身重力和波浪、流的作用，将承受很大弯曲应力，很容易产生屈服变形，因此管线的设计及作业流程的设计十分重要；其次还要考虑建造和运营的成本。
4、建设一支成熟的科研队伍
铺管船是海洋油气开采的关键设备，其上很多设备科技含量高，特别是深水铺管方面设计难度大，施工复杂，这就需要有成熟的科研支持。随着国家石油战略的实施，海洋油气开发的逐步深入，对海洋油气开发配套设备的设计建造也提出越来越高的要求。海底管线的铺设工程的增加，对铺管船的需求也随着提高，而我国在这方面同国外还有很大的差距，还不能满足开发海洋油气的需求，因此，无论在设计、建造，还是实际工程中的各个环节尽快建立一支成熟的科研队伍迫在眉睫。
五、结论
本文介绍了铺管船的作用及铺管船分类，同时对国内外铺管船进行了对比研究，通过分析得出我国铺管船与国外的差距，进而提出了今后的发展方向。
参考文献
[1]李寒苹，闵兵，康为夏.铺管船前景及船型开发[J].船舶，2009，4.
[2]刘嵬辉，曾宝，程景彬等.国内外铺管船概况[J].油气储运2007，26（6）：11-15.
[3]SNSimith，AJClough，Subsea7. DeepwaterPipelineandRiserinstallationbytheReel-layMethod[R]. OTC20506，2010.
[4]张宏，李志刚，赵宏林等.深水海底管道铺管设备技术现状与国产化设想[J].石油机械，2008，36（9）：201-204.
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