海底管道运行维护技术的经济成本分析

刘爽

摘要：在进行海底管道运行维护的作业时，需要合理规划承担的经济成本，避免出现经济成本过高等问题。因此，本文根据可能影响海底管道运行维护技术的具体因素，通过建立合适的数学模型，分析海底管道运行维护技术的经济成本情况，选择合适的海底管道运行维护管理模式，旨在最大程度上提高海底管道运行的经济效益。

关键词：海底管道；运行维护；经济成本

随着海洋经济的发展，海底管道作为连接陆地和海洋的枢纽更加广泛地应用于海洋油气勘查、海底矿产资源开发、海洋工程建设等领域。由于海底管道所处环境的特殊性，例如，高压、低温、强化学腐蚀等，使得其检测和维护具有较大难度和风险。因此，如何有效地检测和维护海底管道，确保安全运行，成为当前研究的热点和难点。

一般来说，海底管道的检测和维护主要涉及以下两个方面：

第一是海底管道的地形测量。这是海底管道检测的首要任务。可以通过地形测量技术，例如，声纳测量、卫星遥感、深海测矿机等手段，全面测量和记录海底管道的位置、长度、直径、深度，以此确保数据的准确性和完整性。

第二是海底管道的物理性质检测。海底管道所处环境的恶劣性质和放置时间都可能影响其性能，需要定期检测管道物理性质，例如，强度、疲劳、腐蚀等。常用的方法包括超声波检测、X射线检测、磁力检测、电流泄漏检测等。

在建设海底管道项目中，检测和维护海底管道具有重要作用。这是一项非常复杂且运行成本相对较高的工作，只有全面提高作业质量，严格控制经济成本，才能推动项目更好地发展。当前，部分海底管道运行项目中会由于经济成本控制失误出现的资源浪费，给企业带来了不小的损失。本文将通过数学建模的方式，全面分析海底管道运行维护技术背后的经济成本问题，力争以较小的经济投入，获得更大的经济效益，全面提高海底管道运行维护质量，降低海底管道运行维护成本。

一、海底管道运行维护技术的数学建模

（一）海底管道运行维护前期的经济成本模型

为了更好地分析海底管道运行维护过程中的相关经济成本问题，可以对海底管道运行维护阶段的经济成本进行数学建模。本研究的数学建模如下所示：

其中，Wi为整个海底管道运行维护的经济成本的全体评价值，aij为海底管道运行维护过程中各个项目因素的比重情况，Wj为海底管道运行维护过程对各个项目因素的评价情况。

例如，在海底管道运行维护的工程作业中，各项资金的投入和支出、不同阶段的项目运行费用以及在各个阶段可能出现的风险意外等因素都属于aij代表的项目因素。

在使用上述数学模型分析数据时，相关的管理人员可以根据实际情况，合理选择各个项目因素的比重情况，例如，把不同项目因素的比重值设定为1～22之间，以此更好地确认在海底管道运行维护阶段，作业施工所需的实际经济支撑，可以更合理地控制和把握项目的经济成本，避免出现资金支出超标等问题。

（二）建立数学模型的实际价值

在海底管道运行维护的过程中，数学建模可以很好地衡量作业质量和经济成本之间的平衡。也就是说，在进行海底管道运行维护时，需要满足一定的质量需求，即评估海底管道的适用性、相容性和耐久性，以此避免海底管道运行维护阶段出现质量安全问题。

同时，在引入严格的质量安全因素控制的基础上，海底管道运行维护项目对经济成本的预算可能会超出一定范围。因此，必须严格控制海底管道运行维护阶段的经济成本问题，将每一项资金都花费在合理的作业中，以实现更大的经济回报。

二、海底管道运行维护技术的检测、测试等经济成本因素

要想利用数学模型合理控制海底管道运行维护技术的经济成本，必须了解海底管道运行维护阶段影响经济成本的各项因素，并进行合理的分析和预判，进而加强经济成本控制。

（一）海底管道介质组分

在探析海底管道介质组分对经济成本影响时，相关的管理人员需要全面分析对应的检测单位、管道取样的位置、取样方法以及管道取样的时间等因素。

（二）腐蚀检测技术

不同于地面管道运行维护技术，在海底管道运行维护作业中，管道更容易受到腐蚀，相关的管理人员必须全面考虑腐蚀因素，并进行综合分析，以此制定更好的经济成本预测方案。

一般来说，在腐蚀检测的过程中，相关的管理人员常常会使用腐蚀挂片法、检测管段法、电阻探针法等检测技术检测分析海底管道的具体情况。在海底管道运行维护的过程中，腐蚀检测人员要定期对海底管道进行腐蚀检测。而在腐蚀检测的过程中，除了基本的设备成本费用之外，还会涉及腐蚀检测人员费用、腐蚀检测材料费、水下作业机器人费用等。检测人员所用的检测手段不同，费用也会有所不同。因此，要想更加合理地控制费用成本，管理人员还要根据实际情况，选择合适的检测方法，以此降低检测成本，提高经济效益。

（三）外部检测费用

在海底管道运行维护的过程中，相关管理人员要从外部对海底管道进行质量检查，产生的费用被称为外部检测费用。就当前的外部检测手段而言，工作人员往往会采用勘察船巡逻检测、潜水员直接下水检测或水下机器人下水检测等多种方式进行质量检查。不同方式对应的检查费用有所不同，一般来说，如果作业深度不超过水下50m，可以采用潜水员直接下水检查的方式，费用较低，检查结果较准确，可以满足外部检测需求。如果作业深度超过水下50m，可以采用水下机器人检查的方法，虽然成本较高，但可以确保检查作业的安全。如果作业深度更深或水下情况更为复杂，需要水下机器人配合勘察船，确保检测结果的准确性，但经济成本也会大幅度增加。

（四）内部检测费用

除了对海底管道进行日常外部检测之外，相关的工作人员还要对管道进行内部检测。一般来说，在检测海底管道时，要根据海底关键的现场情况制定可行性检测方案，采集相关的数据，做好应急预案。当前，可以采用的内部检测方案主要有几何变形检测、超声波检测、电磁波检测等，并搭配相应的检测仪器使用。

根据海底管道的实际情况，评估检测周期和检测频率。根据海底管道的具体位置和情况，判断内部检测的频率和时间，根据海底管道的情况得出评估结果。随着检测频率和检测时间的增加，相应的经济成本也会增加。

（五）海底管道牺牲阳极有效性检测费用

由于海水具有一定的腐蚀性，当海底管道埋入海水时，要为海底管道搭配牺牲阳极。借助牺牲阳极的腐蚀，可以在一定程度上延长海底管道的使用寿命。同时，海底管道的维修人员要定期检测牺牲阳极的质量情况，也会消耗一定的经济成本。

一般来说，检测海底管道的牺牲阳极时，可以从以下两个方面着手：第一，检测海底管道牺牲阳极的现状，例如，牺牲阳极上面是否被海洋中的各种生物覆盖，是否遭遇严重的海水腐蚀或出现严重的钝化问题等。第二，检测海底管道牺牲阳极的电路是否出现异常，例如，牺牲阳极的开路电位是否正常，阳极的输出电流是否正常，牺牲阳极能否为海底管道进行电连接等。

在这方面的检测作业中，除了基本的设备费用之外，还要根据牺牲阳极的实际情况，安排后续的定点检测。

（六）维修费用

在海底管道的日常运行和维护过程中，管理人员要定期维修海底管道，例如，管理人员要定期在海底投放管道支撑物，避免海底管道出现坍塌等问题；定期拍照记录海底管道的情况，分析不同阶段海底管道的具体情况，以便及时维修与更新海底管道；通过水下机器人定点维护海底管道，以此确保海底管道顺利运行。

在这些基础的维修维护中，每一项作业都会产生一定的经济成本。管理人员要根据海底管道的实际情况，做出最优的成本预算，以较低成本换取较大收益，在充分保障海底管道质量的前提基础上，为企业节约经济成本，降低日常开销。

（七）海底管道警示管理费用

在海底管道的运行维护过程中，还要定期对海底管道进行警示管理。例如，工作人员需要用直升机从全局监控海底管道的具体情况，一旦发现异常，必须立刻进行维护处理。同时，可以利用巡检船或守护船对海底管道进行定期定点警示管理，以此保障海底管道的运行稳定。

在这个过程中，无论是直升机设备的使用，还是巡检船或守护船的使用，都会为海底管道运行维护工作带来一定的经济成本。同时，在对海底管道进行警示管理时，还要支出一定的人员费用，避免影响海底管道运行维护技术的经济成本情况。

三、海底管道运行维护技术的应急相应因素

除了上述的海底管道运行维护的检测成本之外，相关管理人员还要准确分析和判断海底管道运行维护技术的应急成本，以此更好地控制海底管道运行的经济成本，实现经济收益最大化。

（一）事故地点的定位查询

一般来说，在海底管道运行维护的应急预案中，需要采用卫星定位、直升机定位、水下机器人定位等方法对事故地点进行定位查询。只有找到海底管道事故的发生地点，才能更好地分析和判断后续情况。

在海底管道维修过程中，事故地点的定位查询至关重要，因为任何维修和修复工作都必须在准确的位置进行。在判断事故地点时，操作人员可以从以下方面着手：第一，确定海底管道地形。在确定事故地点前，要全面测量海底管道地形，确定管道的位置、长度和深度等参数，可通过声纳测量、卫星遥感等技术来实现，然后比对收集的数据与管道原始设计图，以此确定具体位置。第二，检测管道状态。可采用流测仪、磁力检测仪、超声波仪器和摄像机等设备，了解管道出现的问题、损坏程度以及位置。第三，使用海洋探测和调查仪器。检测海底管道，可通过声纳回波、磁场梯度和电性等参数找到管道位置。

相关的管理人员可以根据海底管道事故的具体情况，选择合适的定位查询手段，在较快、较准地判断海底管道事故发生地点的基础上，降低经济成本，提高经济效益。

（二）事故点的检测

当海底管道的作业人员准确检测到事故发生地点之后，需要检测事故点。事故点检测指的是作业人员检测海底管道的内部和外部，一般来说，内部检测是检测海底管道的径向是否变形、管道是否开裂，外部检测是检测海底管道的电极情况、管道沉陷情况等问题。

（三）事故事态的评估

在海底管道运行维护的过程中，海底管道作业人员需要评估事故事态，当采集完相关的数据后，全面评价海底管道，给出最终的管道运行维护方案。在评估海底管道事故事态情况时，要利用相应的设备进行可靠性分析和安全性分析，具体情况具体分析，选择合适的评估方案，控制经济成本。

第一，评估管道损坏程度。在事故发生后，确定管道受到的损害程度，通过采用流测仪、磁力检测仪、超声波仪器和摄像机等设备监测管道状态，以此制定维修和修复计划。第二，评估受影响地区。海底管道事故可能影响周围的环境和生态系统，可以让海洋科学家和环境科学家等专业人员进行实地调查，以此确定维修和修复的优先级和进度。第三，评估管道应急响应计划。在事故发生之前，要有紧急响应计划，以此确保在事故发生后立即采取行动。评估应急响应计划需要专业人员的专业知识和技能，但需要注意的是，维修和修复工作的成功与否主要取决于应急响应计划的质量和有效性。

（四）海底管道应急维修

在海底管道运行维护时，作业人员可以采用的应急维修方案主要有水上维修、水下维修、机械维修等方式，可以快速解决海底管道遇到的应急问题，确保经济效益。与此同时，还要学会根据实际情况，合理选择海底管道应急维修方案和需要的运行维护设备，降低运行维护的经济成本。

四、结语

综上所述，建立数学模型可以分析影响海底管道运行维护技术的因素，提出合理的管控措施，制定良好的海底管道运行维护方案，以此充分保障海底管道质量安全，降低海底管道运行维护的经济成本。

参考文献：

[1]魏丽.海底油气管道风险评估和运维成本优化[J].石油科技论坛，2014，33（03）：32-36+40.

[2]魏宁，王倩，李小春，等.CO2海洋管道运输的技术经济分析[J].油气储运，2015，34（11）：1141-1146.

[3]王志展，周崇.基于全生命周期成本分析的海底管道管径优选技术研究[A].2016年深海能源大会，2016.

[4]姜乐，葛宇，孙霄.海底管道完整性管理技术方法探析[J].油气田地面工程，2019，38（Z1）：119-122.

[5]李佳峻.针对海洋环境因素的海底管道风险评估[D].上海：上海海洋大学，2016.

[6]魏丽，王永琴，王修云，等.海底管道运行维护技术的经济成本评价[J].腐蚀与防护，2014，35（02）：185-188.

[7]李玉忠，谢楠，武国栋，等.长输管道应急抢修技术现状和发展趋势探讨[J].石油工程建设，2021，47（03）：1-5.

[8]姜乐，葛宇，孙霄.海底管道完整性管理技术方法探析[J].油气田地面工程，2019，38（Z1）：119-122.