挪威研发电加热海底管道防堵技术



挪威研发电加热海底管道防堵技术

深水领域的油气作业主要面临海底高压、低温环境下容易产生水合物和管壁结蜡等技术难题。水合物与蜡沉积将降低油气管道的输送能力甚至堵塞管道。针对这些流动安全问题，挪威耐克森公司、挪威国家石油公司以及挪威科技工业研究院联合开展了一个工业项目，旨在评估可行的管道流动保障方法。最终，该项目选择了直接电加热技术（DEH）。

通过垂直电缆，从顶部电源系统供应交流电，实现DEH系统对管道流体的加热（如图5），以确保其温度高于水合物的生成温度。其中，垂直电缆与海底接线盒相连。此外，DEH垂直电缆还可用于搭配其他线路，如液压导管、信号电缆和电源电缆、或管顶至海底接线盒的附加光纤。同轴馈电电缆则用于海底接线盒与管道之间。馈电电缆的外层导管与海底管道近端相连，而内层导线与单芯搭载电缆相连，并与整条海底管线并行捆绑敷设，起到伴热作用。如此，海底管道本身便作为主回路导线，利用其自身电阻实现加热功效。在海底管道两端，管体与电缆之间形成电流回路，通过安装附加牺牲阳极可以在系统与海水之间形成良好的低阻通路电流转移区。这种开放的结构有利于提升系统的安全性和可靠性。配备的铝阳极可以满足海底管道及加热系统在设计使用年限内的腐蚀防护与充分接地需要。交流电也不会对管道的内腐蚀产生影响。

图5 海底管道DEH系统

目前在役的DEH系统，基本都出自挪威耐克森公司。2000年，挪威国家石油公司在阿斯加德油气田安装了全球首套DEH系统。挪威国家石油公司Tyrihans管线是当前应用DEH技术的最长在役管道。该管线直径18英寸，长度48千米。该管线的DEH系统首次采用了光纤中断检测技术，这是耐克森公司的另一项专利。2011年10月，挪威国家石油公司海洋管道系统深水工程顾问GeirEndal表示：“由于安装了DEH系统，Tyrihans海上油气田节省了10亿克朗（约合1.65亿美元）。”

为了降低管线拖网及海洋坠落物体的影响，一旦电缆破损，中断检测器便会立即关闭电源，从而防止损伤管道。同时，为了最大限度降低此类事故风险，耐克森公司还开发了用于保护搭载电缆的机械保护结构（MPS）和联合保护结构（IPS）。MPS和IPS具备挪威船级社资格认证，并且现场应用表明该系统可有效缓解拖网及坠物风险。

Lianzi油田水深390-1070米，位于刚果与安哥拉之间的海上区域，是目前全球应用DEH系统最深的海洋石油工程。该油田由美国雪佛龙海外公司运营，与位于安哥拉14区块的Benguela Belize Lobito Tomboco（BBLT）平台相连。整个DEH系统包括1根DEH垂直电缆、1根装甲馈电电缆、1根43千米长搭载电缆，以及Lianzi开发工程海底设施与BBLT平台对接管道的连接附属配件。其中，搭载电缆采用耐克森公司的联合保护系统。

迄今为止全球最大的DEH工程位于阿塞拜疆所辖里海海域的沙赫杰尼兹气田。总长130千米的电缆系统将为沿线10条海底管道提供流动保障技术服务。该DEH系统包括垂直电缆、搭载电缆和其他附属配件，由耐克森公司位于挪威哈尔登的专业海底电缆工厂设计和施工。此外，系统还采用IPS结构对海底搭载电缆进行保护。

当发生非计划停输时，DEH系统能即时反应，并且操作简单。同时，该系统具有环保优势。每个DEH系统都是按照单项工程的需求量身定制的。目前最长的独立搭载电缆为42千米，而在以后的项目中，耐克森公司已具备大幅提升电缆长度的技术实力。此外，搭载电缆目前的最大应用水深是1070米，这个深度未来同样会增加。随着石油勘探逐渐向深海领域发展，在更恶劣的海洋环境中，DEH系统将为海洋石油工程提供更强大的流动保障技术支持。

孟芳芳 编译自《World Pipelines》2015年10月