海底管道工程可行性研究报告

第1页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 上海液化天然气项目上海液化天然气项目 海底管道工程可行性研究报告海底管道工程可行性研究报告 编制：编制： 校审：校审： 审定：审定： 批准：批准： 海洋石油工程股份有限公司设计公司海洋石油工程股份有限公司设计公司 第2页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 目目 录录 1概述概述.5 1.1项目概况5 1.2前期预可研阶段路由比选简介8 1.3编制依据19 1.4执行标准、规范.20 1.5海底管道设计结论综述 21 2海底管道路由选择及地质、地貌海底管道路由选择及地质、地貌25 2.1海底管道路由选择25 2.2交越海底光缆和电缆布置.31 2.3入海点海域地貌.34 2.4登陆点海域地貌.38 2.5海底管道路由海域地貌 42 图 2.5-2海底管道路由布置图.46 2.6海底面状况 47 2.7浅地层特征 47 2.8不良地质和障碍物47 2.9海域演变48 2.10 海底冲淤变化和原因50 2.11 大指头北深沟的发育和变化 .52 2.12 海床演变、海底冲淤变化对海管稳定性影响54 第3页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 3基础数据基础数据56 3.1工艺基础数据.56 3.2海底管道设计寿命58 3.3水文气象、工程地质数据.58 3.4防腐设计基础数据70 4海底管道结构设计海底管道结构设计.75 4.1海底管道结构设计结果 75 4.2海底管道壁厚和材质选择.76 4.3座底稳定性设计.79 4.4在位强度分析.82 4.5海底管道安装分析88 5海底管道防腐设计海底管道防腐设计.94 5.1海底管道外防腐涂层95 5.2海底管道阴极保护98 5.4 陆/岛、海管道交界处的绝缘100 6海底管道交越海底光缆和电缆专题研究海底管道交越海底光缆和电缆专题研究.100 7海底管道安装铺设方法专题研究海底管道安装铺设方法专题研究103 7.1海底管道铺设顺序105 7.2铺设方法107 7.3挖沟埋设方法.107 7.4海底管道惰化介质107 第4页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 8安全、环境保护安全、环境保护.107 8.1安全分析107 8.2安全防范措施.109 8.3环境保护110 8.4施工对环境的影响111 9海底管道工程项目进度计划海底管道工程项目进度计划.111 10 施工组织施工组织113 11 海底管道工程费用估算（加上阻流器海底管道工程费用估算（加上阻流器 3000 万元人民币费用）万元人民币费用）115 11.1 费用估算说明.115 11.2 费用估算基础.116 11.3 费用估算表 116 12 问题与建议问题与建议119 12.1 问题 .119 12.2 建议 .121 13 附录附录.122 第5页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 1概述概述 1.1项目概况 上海液化天然气有限责任公司（下称：业主）依托上海洋山深水港的开 发建设，拟建造上海液化天然气（LNG）项目，该项目主要由 LNG 专用码 头、LNG 接收站和海底输气干线三部分组成。 经过前期预可研路由比选，业主拟定：LNG 码头和接收站建在洋山深水 港区的西门堂，然后通过海底输气管道在上海杭州湾北岸南汇嘴处登陆，再 通过陆地输气管道将气送往杭州湾北岸奉贤区奉新与城市管网相连。目前业 主拟定建设规模为：一期 300 万吨/年，二期 600 万吨/年。此项目将有利于 改变上海市的能源结构和环境质量，有着重要的社会经济意义。 在综合评估前期预可研“海底管道预选路由桌面研究报告”（2004 年 9 月由上海东海海洋工程勘察设计研究院完成，下称：“桌面研究报告”）中 推荐的八个路由后，2005 年 1 月初业主拟定工程可行性研究阶段，海底管 道预选路由为“桌面研究报告”中的“东方案”，即：由西门堂北侧下海， 向东北方向绕过大指头岛浅滩，转向西北，至南汇咀登陆，路由区主要关键 点坐标见表 1.1-1。中方案 B 为备选路由。 第6页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 表 1.1-1海底管道预选路由关键点坐标 坐 标 值 （WGS-84） 坐 标 点 东 北 登陆点 AC1121 54.95230 51.633 路由拐点 AC2122 04.25030 44.405 路由拐点 AC3122 07.06030 36.938 入海点 AC4122 06.33930 36.397 2005 年 4 月 8 日，业主就表 1-1 中的预选路由约 36km 海底管道与海洋 石油工程股份有限公司签订了合同，委托海洋石油工程股份有限公司基于上 海燃气设计院提供的海底管道界面工艺参数和管径、进行海底管道结构、防 腐工程可行性研究设计，并在此阶段完成海底管道跨越海底光缆和电缆、海 底管道安装铺设方法两项专题研究。与此同时，业主委托上海东海海洋工程 勘察设计研究院开始了海底管道路由勘察工作。 2005 年 5 月 11 日，上海东海海洋工程勘察设计研究院提供了上海液 化天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿），勘测结果显示， 对于 AC2 至 AC3 段预选路由，在 AC3 北侧路由上存在出露基岩（R1）， 将影响海底管道运行和安装期安全，所以上海东海海洋工程勘察设计研究院 推荐海底管道路由关键点坐标调整为表 1.1-2。 第7页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 表 1.1-2海底管道推荐路由关键点坐标 坐 标 值 （WGS-84） 坐 标 点 东 北 登陆点 AC1121 54.952 （41396307m） 30 51.633 （3416017m） 路由拐点 AC2122 04.250 （41411019m） 30 44.405 （3402526m） 路路由由拐拐点点AC3*12206.983 （4 41 14 41 15 52 27 73 3m m） 3036.956 （3 33 38 88 87 72 27 7m m） 入海点 AC4122 06.339 （41414235m） 30 36.397 （3387703m） 经比较“桌面研究报告”中的预选路由和表 1.1-2 的推荐路由，我们认为 该推荐路由更合理，并基于此开展了海底管道工程可行性研究阶段、合同界 定工作范围内的全部工作。 该推荐管道路由将交越中日光缆、嵊泗上海（南线、北线）输电电缆、 C2C 3A、C2C 3B、FLAG 等 4 条国际光缆和 2 条电力电缆。具体管道路由 见“图 2.1-1 海底管道路由图”和“图 2.1-2 光缆和电缆布置图”。 本工程可行性研究报告，是根据海洋石油工程股份有限公司海底管 道设计、安装、铺设经验和设备、机具、铺管船能力，从确保海底管道 操作、施工安全性出发，以推荐路由为基础，通过对各种技术方案、安装/ 铺设方法进行比较，推荐适合本项目海底管道的技术方案、安装/铺设 方法，并对推荐路由进行工程费用估算。 第8页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 1.2前期预可研阶段路由比选简介 1.2.1路由比选结果 前期预可研阶段,业主委托上海东海海洋工程勘察设计研究院就海底管道 路由预选下海点为崎岖列岛的大乌龟山岛和西门堂岛北侧,预选登陆点为南 汇咀、芦潮港东、临港电厂和大治河口，进行了八条路由的比选工作。经过 认真比选,最终推荐”由西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，转 向西北，至南汇咀登陆”即 1.2.1 节中的东方案为预选路由；而中方案 B 即” 在大乌龟山南侧下海，转向西北，在东海大桥与芦潮港大洋山海底通信电 缆之间向北，至芦潮港东面约 3km 登陆”方案为备选路由。详细比选过程摘 述如下。 1.2.2非大治河口登陆的预选路由方案比选 该海底管道路由比选针对的预选下海点有两个：崎岖列岛的大乌龟山岛 和西门堂岛北侧；芦潮港附近预选登陆点有三个：南汇咀、芦潮港东和临港 电厂；并形成五个预选路由方案（见表 1.2.2-1、图 1-1）。 大乌龟山入海点暂时选择在该岛的南侧。理由如下：东海大桥自北而南 登陆至该岛西部，再由西向东穿越大乌龟山。如果 LNG 入海点选择在该岛北 侧，则管道入海后无论是去芦潮港东还是去临港电厂登陆点，都必须交越东 海大桥；而如果入海点选择在岛的南侧，则管道入海后，向西南绕行后就可 以避免与大桥相交。 根据工程海域主要的地质地貌和海洋开发活动特点，各方案路由的走向 简要描述如下： （1 1）东方案）东方案：西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，转向西 北，至南汇咀登陆点，交越中日光缆、嵊泗上海输电电缆、C2C 3A、C2C 第9页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 3B、FLAG 等 4 条国际光缆和 1 条电力电缆。 （2 2）中方案）中方案 A A：西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，在中 日海底光缆南侧约 1km 转向西北，交越东海大桥后转向北偏西，交越中日海 底光缆后，至芦潮港东登陆点。 该方案如果在小戢山北面转向西北，除了上述与东海大桥交越外，与中 日海底光缆先后交越两次，而路由长度及其它条件并未明显改善。 （3 3）中方案）中方案 B B：大乌龟山南侧下海，转向西北，在东海大桥与芦潮港 大洋山海底通信电缆之间向北，至芦潮港东面约 3km 登陆。 （4 4）西方案）西方案 A A：西门堂北侧下海，向东北方向绕过大指头岛浅滩，在中 日海底光缆南侧约 1km 转向西北，交越东海大桥、芦潮港大洋山海底通信 电缆、芦潮港东海平湖油气田海底气管后，转向北偏西，至临港电厂登陆 点。 该方案如果在小戢山北面转向西北，除了上述与东海大桥、海底管线的 三次交越外，还需与中日海底光缆交越两次，而路由长度及其它条件并未明 显改善。 （5 5）西方案）西方案 B B：大乌龟山南侧下海，转向西北，交越芦潮港大洋山海 底通信电缆、芦潮港东海平湖油气田海底气管后转向北偏西，至临港电厂 登陆点。 第10页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 表表 1.2.2-11.2.2-1 上海上海 LNGLNG 项目海底管道预选路由方案表项目海底管道预选路由方案表 入海点入海点登陆点登陆点方案编号方案编号 南汇咀东方案 芦潮港东中方案 A西门堂北侧 临港电厂西方案 A 芦潮港东中方案 B 大乌龟山 临港电厂西方案 B 第11页 共124页 上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 N 第12页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 各方案路由条件比较如表 1.2.2-2 所示。由表可见，各方案路由的海底 地质、地形地貌条件无显著差异，现将主要的影响因素归纳简述如下： （1）东方案海底路由长度为 37km，最短，居第一位。但需交越 4 条国际 海底光缆和 1 条海底输电电缆。这些海缆的埋深较浅（约 1.5m），LNG 管道 如直接从其上面跨越，管顶埋深将会很浅或出露海底；20 世纪 70 年代中期 至 1997 年，本方案路由区普遍以（微）冲刷作用为主，且潮流流速较大， 与路由的交角也较大，一旦管道出露海底，潮流的冲击作用就会很大，危及 管道安全。因此交越施工时需要对这些海缆进行深埋处理。 管道登陆后需穿越临港新城区，至临港电厂陆上路由长度约 16km。 （2）中方案 A 海底路由长度 40.5km，居第二位。但需交越东海大桥和中 日海底光缆。据施工单位介绍，大型铺管船正常施工无法通过东海大桥（非 通航孔），必须采用“近底拖管法”铺设，因受水深和潮流的限制，水面对 接几乎不可能；而且今后大桥附近管道的检测、维护等也很困难；大桥附近 海底产生强烈冲刷，管道的稳定性和安全存在隐患。因此，该方案应放弃。 （3）中方案 B 本身的海底路由长度为 27km，加上连接段海底路由 17km，总长 44 km，比东方案长 7 km，居第三位。在登陆点南面 13.5km（或更近）处与中日海底光缆交越，由于距岸较近，跨越施工相对 比较方便。 登陆点至临港电厂的陆上路由长度为 6.3km。 中方案 B 从西门堂入海点至大乌龟山还可以派生出两种方案：中方案 B2 和中方案 B3。 中方案 B2:从西门堂向西穿越洋山港区陆上和颗珠门(水道)，到达大乌龟 山。此方案业主曾委托华东管道设计研究论证。路由方案分为 12 段，分别 第13页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 穿越不同的地形地貌，可见工程之复杂。西门堂至小洋山主要沿港区北堤铺 设，一是北堤既是港区重要的堤防，今后又是港区陆上重要的道路，风险很 大；二是海堤尚在建设之中主。而且管道需穿越小洋山与颗珠山之间的颗珠 山门（水道），该水道宽 1km 余，深槽发育，水下地质地貌复杂，最大水深 超过 30m，潮流湍急。综合评价后，该方案予以否定。 中方案 B3：从西门堂南侧入海，向西北全程穿越洋山深水港主港区水域， 约 10km 后到达大乌龟山。该方案安全隐患很大，既有港区船舶对管道安全 的影响，也有管道对港区安全的影响，因此该方案也予以否定。 （4）西方案 A 路由长度 46.5km，居第四位。该方案需交越东海大桥、东 海气管和一条国内通信电缆，交越条件比中方案 A 还差（增加了交越气管）， 与中方案 A 相同原因，该方案应放弃。 （5）西方案 B 本身海底路由长度 33.5km，加上连接段 17km，总长 50.5km，在诸方案中海底路由最长。该方案路由南部在东海气管 KP21 附近 与之相交，此外还交越一条国内通信电缆。东海气管近年在 KP17KP26 段埋 深接近海底面，多处暴露于海底，说明该海域近年冲刷为主，且冲刷量较大。 LNG 管道跨越东海气管后，埋深将会很浅或暴露在海底，安全运行有很大隐 患，而且由于东海气管刚性，对其采取深埋等工程措施的风险极大。因此本 方案也应该放弃。 综合比较以上 5 个路由后，前期预可研阶段推荐东方案为预选路由；中 方案 B 为备选路由。 第14页 共124页 上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 表表 1.2.2-2 各方案路由条件综合比较一览表各方案路由条件综合比较一览表 路由条件东方案中方案 A中方案 B西方案 A西方案 B 基本方案3740.527. 46.533.5 连接段0017017 路由长度 （km） 总长3740.54446.550.5 水深范围 一般 6.59m， 南部最深 12m 一般 7.59m， 南部最深 12m 一般 7.59m， 入海点最深 13m 基本同中方案 A基本同中方案 B 海底地形地貌 向南缓倾； 南部为潮流 浅槽；入海点小滩地 北部平坦， 南部为潮流浅槽 平坦； 入海点潮流浅槽 基本同中方案 A基本同中方案 B 底质、浅地层粘土质粉砂为主 粘土质粉砂为主， 南部局部粉砂 同东方案 粘土质粉砂为主， 南部局部粉砂 基本同东方案 入海点 自然状态； 基岩海岸，陡峭 同东方案 已人工开山； 陆上施工较方便 同东方案同中方案 B 登陆点 海堤，陆域平坦；需穿越 临港新城 78km 海堤，陆域平坦； 临港新城西部， 同中方案 A同西方案 B 平坦， 无重大开发活动 海底稳定性 （1970s1990s） 北岸淤积强，其余微冲为 主，年均约 1cm。 以微冲刷为主， 年 均 12cm。 以微冲刷为主， 年 均 12cm。 微冲为主， 年均 12cm 北段和南段微冲，中段 微冲或微淤。 水文气象 潮流强， 潮流交角较大 北段与潮流交角较大 潮流较强，与 潮流交角较大 北段与潮流交角较大同中方案 B 交越大桥、海底管线 环球光缆、C2C 3B、C2C 3A、嵊泗上海输电电 缆、中日光缆 东海大桥、 中日光缆 北岸交越中日光缆 东海大桥、东海气管、芦 潮港大洋山通信电缆 东海气管、芦潮港大 洋山通信电缆 第15页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 1.2.3在大治河口登陆的预选路由方案比选 为更好地决策海底管道路由，预可研阶段业主又委托上海东海海洋工程 勘察设计研究院进行了西门堂大治河口海底管道路由桌面研究，为此上海 东海海洋工程勘察设计研究院针对在大治河口登陆又进行了东方案、中方案、 西方案三条路由的比选。 对于西门堂大治河口路由研究海域而言，铜沙沙咀应该是最重要的海 底地貌单元，该沙咀面积大，水深浅，对路由条件的优劣有决定性的影响， 因此有必要对铜沙沙咀的地形地貌作简要的描述。 铜沙沙咀是指长江口南岸的傍岸浅滩，介于南汇东滩与长江口南槽之间， 呈犁头形由南汇东滩向东伸展，是长江入海泥沙的重要堆积地，其范围可由 5 m 等深线圈定（图 1.2.3-1）。水深由岸边向海缓慢增加，平均坡度 0.250.5。北自浦东国际机场附近起（约 3109N，12152E）， 南至南汇咀，南北长 32 km，最宽 21 km，面积约 420 km2。宽度由北向南增 加较快：机场附近宽 6 km，至大治河口北面 3km 时宽度达到 10 km，大治河 口南侧宽度最大，达到 21 km；尔后宽度缓慢减小，直至南汇咀收缩并岸。 铜沙沙咀由于水深浅，面积大，风大浪高，易发生沉船事故，其主体部分被 海事部门列为禁航区（图 1.2.3-1）。 第16页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 大 治河口 西 门堂 大 治河口 捕 捞区 图 1.2.3-1 研究海域地理环境和路由方案示意图 大治河是上海市东南部地区一条重要的运河，也是上海临港新城的北界 （图 1.2.3-2），上游西接黄浦江，河口终止于七九塘闸门。向北 14 km 为 浦东国际机场，向南 15 km 为南汇咀。2000 年前后，在大治河口闸门外的南 北两侧分别进行了南汇东滩一期和二期围堤促淤工程（海堤称为世纪塘）。 第17页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 两期围堤工程之间保留了狭窄的滩地，宽度约 300 m， 实际上使河口向东延 伸了 4 km（闸门至 0 m 等深线的距离为 4 km），0 m 线外即为铜沙沙咀。本 文的“大治河口登陆点”是指大治河口滩地 0 m 线位置。七九塘大治河闸门 至 0 m 线距离 4 km，视为塘内陆上路由。 图 1.2.3-2 上海临港新城规划简图 根据铜沙沙咀的形态，就预选的 3 条路由，即东方案、中方案和西方案 （见图 1.2.2-1），比选结果如下： （1）东方案：路由从西门堂北侧入海，向东北方向延伸，经大戢山西侧 约 3 km 处，在南槽出港航道灯浮西侧约 2 km 处进入南槽，约 3km 后转向西 北（出港航道东北面约 2 km），顺南槽水道上行约 15 km，为西北东南走 向，至大治河口东北面 12 km 处（即南槽出港航道灯浮 A23 东北面 1 km）转 大治河口 第18页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 向西南，穿越南槽水道 1 km 后再穿越铜沙沙咀 11 km，至大治河口前沿滩地 登陆。 东方案路由长度为 73 km。路由穿越铜沙沙咀长度为 11 km，其中水深小 于 4 m 的长度 9.5 km，小于 3 m 的 7 km，小于 2 m 的 4.5 km。另外该方案 在南槽水道内的长度为 20 km，其中顺南槽水道（航道）延伸达 15 km，安 全存在很大隐患，因此东方案应予以放弃。 （2）中方案：路由从西门堂北侧入海，向北延伸，经大戢山西侧 5km 处， 到达铜沙沙咀东南翼，转为西北方向穿越该沙咀至大治河口。海底路由总长 度为 55 km，其中铜沙沙咀长度 19 km，浅海长度 36 km。 中方案位于东方案之西，大部分相距小于 4 km，最大相距 11 km。 中方案路由长度为 55 km。路由穿越铜沙沙咀长度达 19 km，其中水深水 于 4 m 的长度为 17 km，小于 3 m 的 15 km，小于 2 m 的 10 km，小于 1 m 的 5 km。 由于铺管船无法在铜沙沙咀作业施工，因此中方案予以放弃。 （3）西方案：路由从西门堂北侧入海，向西北延伸，经小戢山东北面 3km 处，至南汇咀，再沿临港新城海堤前沿滩地至大治河口。 西方案路由长度 48 km，其中滩地长度 14 km，铜沙沙咀长度 3 km，浅海 长度 37 km，其中在南汇东滩上的长度达到 14 km。 南汇东滩经过世纪塘的围堤工程后，高滩和中滩已被悉数围垦，目前滩 地高程基本上都在 0m 线附近，加之本区潮差较大，若要实施西方案，则必 须在世纪塘前沿修筑高围堰，形成陆地后才能进行 LNG 管道的铺设施工。如 此一来，一是在临港新城前沿形成围堰，影响新城的规划和沿海景观；二是 围堰工程的费用很大，且施工的可行性有待研究，三是与临港新城综合区的 第19页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 规划冲突。 （4）根据规划，来自西门堂岛的液化天然气，目的地主要是芦潮港 LNG 发电厂（规划中），厂址位于芦潮港西面约 3 km。因此管道在大治河口登陆 后，还需要在陆上绕行约 30 km，以避开临港新城，需要增加巨额陆上费用。 （5）综上所述，预可研阶段认为，西门堂大治河口路由方案的实施难 度很大，建议原则上应予放弃并采用 1.2.1 节推荐的路由方案。 1.3编制依据 关于上海液化天然气（LNG）接收站和输气干线项目海底输气干线 工程预可阶段基础资料(上海液化天然气项目筹建处 2003 年 5 月 9 日) 1) 上海 LNG 站线项目预可行性研究报告编制原则(上海液化天 然气项目筹建处 2003 年 5 月 9 日) 2) 上海 LNG 站线项目预可研估算编制规定(上海液化天然气项 目筹建处 2003 年 5 月 9 日) 3) 上海 LNG 站线项目海底输气干线工程预可行性研究报告(海 洋石油工程股份有限公司设计公司 2003 年 12 月) 4) 海底管道预选路由桌面研究报告 （2004 年 9 月由上海东海 海洋工程勘察设计研究院） 5) 海底管道系统规范DNV1981 6) 石油管道标准 日本工业标准(JIS)1974 7) 管线钢管API SPECIFICTAION 5L-2000 第20页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 8) 海底管道的坐底稳定性设计DNV RP E3051988 9) 输送液体管道系统ASME B31.41998 版 10)气体传输管道系统ASME B31.81995 版 11)铺设海底电缆管道管理规定中华人民共和国国家海洋局 1989 年 12)上海液化天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿） 上海东海海洋工程勘察设计研究院 2005 年 4 月 13)上海液化天然气（LNG）海底管道路由工程岩土工程勘察报告中 交第三航务工程勘察设计院勘察工程公司 2005 年 4 月 1.4执行标准、规范 1) 海底管道系统规范DNV1981 2) 石油管道标准 日本工业标准(JIS)1974 3) 管线钢管API SPECIFICTAION 5L-2000 4) 海底管道的坐底稳定性设计DNV RP E3051988 5) 输送液体管道系统ASME B31.41998 版 6) 气体传输管道系统ASME B31.81995 版 7) 输气管道工程设计规范(参照执行) GB50251-94 8) 石油生产中固定海上平台的腐蚀控制NACE RP 0176 2003 9) 海底管线牺牲阳极阴极保护DNV-RP-F103 2003 10)管线现场接头涂层和管线涂层的现场修复DNV-RP-F102 2003 11)腐蚀控制的工厂化管线外涂层DNV-RP-F106 2003 12)阴极保护设计DNV RP B401 1993 13)钢管溶结环氧外涂层CAN/CSA-Z245.20-02 2002 第21页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 14)钢管聚乙烯外涂层CAN/CSA-Z245.21-02 2002 15)海上油（气）田建设安装工程定额中国海洋石油总公司 2000 年 5 月 16)海上油气田开发工程项目投资估算、概算编制指南中国海洋石油 总公司企业标准 1.5海底管道设计结论综述 根据业主与海洋石油工程股份有限公司签订的合同，整个输气管道工艺 系统模拟计算、海底管道直径的确定不属于我们的工作范围，由上海燃气设 计院计算并提供。 上海燃气设计院基于二期 600 万吨/年输量、经过工艺模拟计算后，提 供海底管道直径为 36”（914.0mm），海底管道设计压力为 9.2MPa、设计 温度为-5。 1.5.1海底管道规格和材质 根据上海燃气设计院提供的界面设计参数，经海底管道运行、安装期稳 定性、强度分析，本阶段在考虑： 3mm 内腐蚀裕量； BH109 铺管船易 于施工、便于铺设； 尽量与陆地、岛上管道材质、壁厚一致，便于将来 焊接、清管作业三个前提下，目前确定选用海底管道壁厚、材质如表 1.4.1-1 所示，并推荐选用双面埋弧焊直缝焊管（UOE 或 JCOE） 钢管防腐层(3 层 PE)* 混凝土层 位置 外径 (mm) 壁厚 (mm) 等级 API 5L PSL2 厚度 (mm) 密度 (kg/m3) 厚度 (mm) 密度 (kg/m3) 1 区管线914.022.2X702.6 9401202950 2 区管线914.022.2X702.6 9401202950 第22页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 为确保铺设安装期间稳定性，全程海底管道外侧需要包覆密度为 2950kg/m3、厚度为 120mm 的混凝土。 1.5.2海底管道稳定性 上海东海海洋工程勘察设计研究院 2005 年 8 月 8 日补充报告中描（参见 本报告 2.12 节）：“路由勘测和最近 50 年的海底地形研究表明，路由海域 为长江泥沙的重要堆积地，海底地形平缓，冲淤变化幅度小，未发现大冲大 淤的现象。1997 年以前，海底地形比较稳定，其中前 20 年路由海区普遍淤 积，最大厚度约 1m，平均毎年 5cm，其后的 20 年路由区冲淤相间，冲刷厚 度平均毎年约 2 3 cm，属于微冲刷。1997 年以后，路由区及其附近海域兴 建重大海岸海洋工程，如南汇咀世纪塘围海工程、洋山深水港工程等，大规 模采砂采泥和拦截长江泥沙，如 2002 年在南汇咀世纪塘外人工取土达 5000 万 m3，破坏了路由海区的泥沙运移，加之长江入海泥沙减少，因此路由区 海底冲刷变化相对较大，年平均冲刷厚度约 2.513 cm，冲刷厚度与到北岸 的距离有关，越近冲刷厚度越大，越远越小，这与北岸靠近长江口，受长江 泥沙波动的影响较大有关。由此可见，长江泥沙减少和海洋海岸工程对路由 北部的影响较大，而对远岸路由区的影响较小。随着时间推移，海底逐渐趋 向新的动态平衡，冲刷作用逐渐减弱，局部淤积作用加强，例如近年登陆点 海岸淤涨的幅度较大，0m 线向外淤涨了约 500m。根据近期路由区水深资料 对比结果估计，今后路由海域的冲刷范围可能比以往有所扩大，但以微冲刷 至基本平衡为主，幅度约 25 cm，而北岸以微淤为主。南汇东滩的滩地已 几乎悉数被世纪塘围尽，除路由登陆点附近外，滩地缺失，近期不可能再有 大规模的围海促淤工程。长江入海泥沙减少，但目前平均毎年仍有约 3 亿吨 泥沙入海，其中相当一部分扩散进入路由海区，根据前人研究成果粗略推算， 路由区沉积速率当在毎年 12 cm 左右，但不排除局部时段以微冲刷作用为 主的可能性。1960 年代的海图资料和 1998 年的工程水深测量资料对比表明， 路由南部海底地形稳定。而且该海域潮流流速较大，含沙量较高，海底地形 第23页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 的恢复力较强。路由南部近年新深潭出现、水深大幅度增加与大规模海底采 砂有关，而不是自然冲淤变化，一旦采砂活动停止或采砂强度减弱，深潭即 会淤浅。因此总体上，路由海域的冲淤变化对海底管道的稳定性的影响不大。 ” 尽管上海东海海洋工程勘察设计研究院在补充报告中描述海底管道路由 区以微冲刷至基本平衡为主，且路由海域的冲淤变化对海底管道的稳定性的 影响不大，但因报告中又描述微冲刷幅度为 25 cm/年，所以我们认为按照 海底管道设计寿命 30 年考虑，累计冲刷深度 6015 0cm 还是严重威胁着海 底管道长期稳定性。 因时间紧张上海东海海洋工程勘察设计研究院在补充报告中未对今后冲 刷位置、范围、流场流速变化进行深入研究，因此本阶段我们也无法提出确 切的工程对策。仅根据我们的工程经验和 8 月 5 日到中国石油化工集团公司 管道储运公司调研杭州湾三条海底管道采用阻流器调研结果，推荐以下两种 方案，具体那种方案更为可行，需在下阶段结合管道路由冲刷情况进行专题 研究后确定。 方案一：管道深埋（管道管顶埋深需大于 1.5m），并在管道运行期对管 道进行定期检测，尤其是在台风过后，应立即检测。发现管道悬空，立即采 取添塞、压砂袋等工程措施。 方案二：采用阻流板技术，不埋设管道，依靠阻流板作用自埋管道，并 在管道运行其间进行定期检测。 根据阻流板技术在杭州湾的使用情况，本报告暂推荐方案二。建议业主 尽快开展海底冲刷、海床迁移对海底管道稳定性影响对策专题研究。以确定 更为严重合理的方案。 根据中国石油化工集团公司管道储运公司介绍，如果采用阻流板技术， 可以降低混凝土涂层厚度、减少管道振动、改善管道稳定性（详见调研报告） 第24页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 。但混凝土涂层厚度需经阻流器提供厂商结合阻流器设置进行设计，因本阶 段未开展此项工作，所以目前阶段混凝土厚度仍按照管道深埋未设置阻流器 设计，即考虑 120mm 厚混凝土涂层，本报告中各项计算均针对管道深埋方 案进行。仅在经济概算中考虑了采用阻流器的费用。 根据中国石油化工集团公司管道储运公司介绍，采用阻流器后对安装方 案影响不大，因尚未进行阻流器专题研究，所以本阶段暂按无阻流器考虑的 安装铺设方案。 1.5.3海底管道防腐 为了满足海底管道使用要求，本阶段确定海底管道采用 3PE 加混凝土 涂层外防腐系统、现场接头采用热缩带和玛蹄脂等材料、阴极防护采用铝 锌一铟系合金牺牲阳极、海陆管道交界处采用绝缘接头。 1.5.4海底管道跨越海底光缆和电缆 从技术可行、经济合理角度出发，推荐海底管道跨越 4 根国际光缆和 2 根输电电缆采用海底管道在上、海底光缆和电缆在下方案。 1.5.5海底管道安装铺设方法 对于南汇咀、西门堂附近处于 05m 水深海域的长度分别为 1500m、200m 海底管道，建议采用海洋石油工程股份有限公司 400 吨 PH400LP 大型线性绞车进行岸上和岛上底拖法铺设。 对于其他部分海底管道，建议采用海洋石油工程股份有限公司 BH109 铺管船进行 S 型铺设，其中 AC3 拐点两侧各 800m 海底管道，因其处 于水深 1.85m 间，受 BH109 吃水限制，建议乘高潮时由 BH109 完 成铺设，路由内 AC2、AC3 两个拐点，由铺管船控制 1.5km 铺设曲率 半径自然形成。 鉴于目前缺少： 大指头岛至沈家湾岛联络大堤的建造计划； 该 第25页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 大堤的具体位置、形状尺寸； 该大堤的荷载等设计参数；本阶段海 底管道设计和安装铺设方法暂按海底管道铺设前没有该大堤考虑，建议 业主尽快落实该大堤的具体情况，并在初步设计阶段就管道和大堤跨越 方案做专题研究。 1.5.6海底管道挖沟埋设 对于采用底拖法铺设的海底管道，需要采用预挖管沟、人工回填方式， 管沟沟深至少 2.5m、沟宽至少 3.5m；对于采用铺管船法铺设的海底管道， 采用后挖沟、自然回淤方式。全程海底管道埋设后，应保证海底管道管顶至 少距离海床 1.5m。 1.5.7海底管道惰化介质 海底管道全程铺设完成后，应立即进行清管、试压、除水、干燥、惰化 工作，因为是气管道，建议采用氮气惰化。 2海底管道路由选择及地质、地貌海底管道路由选择及地质、地貌 2.1海底管道路由选择 因前期预可研阶段已完成路由比选，业主确定本阶段不再进行海底管道 路由比选工作，按照东方案进行工可研。 2005 年 5 月 11 日上海东海海洋工程勘察设计研究院提供了上海液化 天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿），勘察报告中提到， 原预选路由 AC2 至 AC3 段北侧路由上存在出露基岩（R1），对海底管道运 行、安装/铺设不利，所以经比较预选路由和推荐路由，建议本阶段海底管道 路由选择上海液化天然气（LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿） 中的推荐路由。 第26页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 该推荐管道路由将交越中日光缆、嵊泗上海（南线、北线）输电电缆、 C2C 3A、C2C 3B、FLAG 等 4 条国际光缆和 2 条电力电缆。具体管道路由、 光缆和电缆布置图见图 2.1-1、2.1-2、2.1-3。本章对海底管道路由地质、地 貌的描述基于上海东海海洋工程勘察设计研究院提供了上海液化天然气 （LNG）项目海底管道路由勘察报告（送审稿）及 2005 年 8 月 8 日提供 的补充报告。 第27页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 图 2.1-1 海底管道路由示意图 第28页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 图 2.1-2 海底光缆和电缆布置图 海油工程 2005年4月 第 30 页 共124页 上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 上 海 市 小洋山 大白山 大 金 山 岛 大洋山 滩浒山 芦潮港 东 海 大 桥 奉新 临港电厂 南汇咀 嵊 泗 大 陆 引 水 路 由 C 2 C 3 B 段 C 2 C 3 A 段 环 球 光 缆 上 海 至 嵊 泗 输 电 电 缆 中 日 通 信 光 缆 芦 潮 港 至 平 湖 输 气 管 道 洋 山 引 水 路由 大 洋 山 至 芦 潮 港 通 信 电 缆 图 2.1-3 海底光缆和电缆布置图 2 海油工程 2005年4月 第 31 页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 2.2交越海底光缆和电缆布置 海底管道路由跨越海底光缆和电缆见图 2.1-3，各光缆和电缆设计参数如 下： 2.2.1环球海底光缆系统（FLAG） 环球海底光缆是一条联接海外的特大容量通信线路，起自英国 Porthcumo，经意大利、埃及、印度、马来西亚、香港、上海、韩国等国家 和地区，直至日本 Miura，总长度 12000km，在日本与太平洋光缆连接，组 成环绕全球的通信系统。 环球海底光缆系统中国上海段建成投用时间为 1997 年，属于中国电信 集团公司。该光缆西起上海南汇，登陆点位于 305158N、121 5251E，与东海大桥北堍重合，至 281036N、1270838E 分 支后，与十二个国家和地区构成环球通信网络。中国上海段长度 621km。 环球海底光缆传输电路有 60480 路，通信系统容量为 5GB/S，双铠装系 统，海缆规格为 DA、DALAP、SAH、SAM、SAL 等，外径为 5.5cm。铺设方 式：中国侧为全程埋设，埋深 150cm。 2.2.2C2C 海底光缆系统 C2C 海底光缆系统是一条联接海外的大容量通信线路，由新加坡电信公 司发起并由多个国际电信公司参与建设的，其中的 3A 和 3B 段分别由台湾淡 水到上海南汇以及由上海南汇到韩国釜山。于 2001 年 12 月建成投用，属于 中国网络通信有限公司，总长度 1517km。3A 段在上海南汇登陆点位于 30 5056N、1215301E，3B 段在上海南汇段登陆点位于 30 5056N、1215322E。 C2C 海底光缆系统通信容量为 7.68 Tbit/S，16 芯铠装系统，海缆规格 海油工程 2005年4月 第 32 页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 为 DA、SA 等，DA 外径为 4.88cm，SA 外径为 3.84cm。 铺设方式：全程埋设，3A 段中有 297km 埋深大于等于 300cm，538km 埋深 大于等于 150cm，3B 段中有 290km 埋深大于等于 300cm，386km 埋深大于等 于 150cm。 2.2.3中日海底光缆系统（CJFOSC） 中日海底光缆系统是一条联接海外的大容量通信线路，于 1993 年 12 月建成投用，属于中国电信集团公司。该光缆西起上海南汇，登陆点位于 305149、1215118上，至日本宫崎登陆点：32 0125N、1312951E。总长度 1265km，中国侧全程长 700 km。 该光缆有 7560 话路，通信系统规格为 SL-560 系统，光缆规格 SAM，外径为 3.15.15cm。铺设方式：中国侧为全程埋设，埋深 150cm。 2.2.4上海至嵊泗输电工程海底电缆（大陆嵊泗海底电力电缆） 上海至嵊泗输电工程海底电缆是一条联接上海和浙江嵊泗的输电电缆， 于 2001 年 10 月建成投用，属干浙江省嵊泗县电力公司。该电缆的登陆点位 于在上海芦潮港 305118N、1215028E，嵊泗泗礁登陆点为 30 4159N、1222525E，总长度 59km。 上海至嵊泗输电工程海底电缆电压等级为士 50KV，外径 6.5 cm。铺设 方式：分为埋设和敷设两种方式。其中，从芦潮港滩涂 30 5052N、1215224E 至泗礁登陆点 304159N、122 2525E 为埋设段，埋深 200 cm，长度 54.5km。芦潮港登陆点 30 5118N、1215028E 至芦潮港滩涂 305052N、121 5224E 为敷设段，长度 4.5km。 2.2.5交越点概述 海油工程 2005年4月 第 33 页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 各交越点的坐标、水深、埋深情况如表 2.2.5-1： 表 2.2.5-1海底管道与海底光缆和海底电缆交越情况概述 交越点坐标(WGS-84)编 号 描 述 东 (m)北 (m) 交越点距 登陆点距 离(m) 交越点 水深 埋设深度 （m） 1 管道与中日海 底光缆交越 413966593415694 27073 约 10m 1.5 2 管道与 C2C-3A 海底光缆交越 413994553413130 4271 约 7m1.5 或 3.0 3 管道与 C2C-3B 海底光缆交越 4139841534140842860约 6.5m1.5 或 3.0 4 管道与 FLAG 全 球光缆交越 413966593415694 477 约 4m 1.5 5 管道与大陆 嵊泗电力电缆 交越（北线） 414005343412141 5735 约 7.5m 2.0 6 管道与大陆 嵊泗电力电缆 交越（南线） 414005853412094 5804 约 7.5m 2.0 注：1）从上海东海海洋工程勘察设计研究院提供的上海液化天然气（LNG）项目 海底管道路由勘察报告（送审稿）中等深线图纸 YN-SS3 上查得：大陆 嵊泗电力电缆北线和南线间距约为 70m 2）上海东海海洋工程勘察设计研究院提供的上海液化天然气（LNG）项目 海底管道路由勘察报告（送审稿）中对 C2C-3A、C2C-3B 未提供：哪段埋 深 1.5m，哪段埋深 3.0m。本工程可行性研究按照交越点处光缆埋深 1.5m 考虑 海油工程 2005年4月 第 34 页 共124页上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 2.3入海点海域地貌 LNG 海底管道入海点（AC4）设计位于西门堂接收站围堤（规划中）东 北角（图 2.3-1、2.3-2、2.3-3、2.3-4、2.3-5），处于现在西门堂北侧东部 约 220m 的海域中，现状水深约 1m，底质为细颗粒沉积物。 西门堂岛处于崎岖列岛小洋山岛链的东南部，是由燕山早期花岗岩组成 的基岩小岛，NWSE 走向，长约 600m，中部最宽，约 300m，高程 54m，岛顶树木茂盛。西门堂岛北侧为基岩海岸，高 1020m，一般较陡， 直插海底，坡脚为泥质海底；岛的南侧为洋山港主水道。西门堂与中门堂相 距约 60m，两岛之间形成“缺口”，高潮时“缺口”被海水淹没，低潮时出 露为陆，两岛联为一体；“缺口”的北部出露浪蚀残余基岩，南部出露岸滩， 上部为沙砾滩，下部为泥滩。两岛之间北侧尽管没有如南侧那样形成滩地， 但岸边约 100m 范围内水深很浅，仅约 0m 左右，向外水深缓慢增加，进入 西门堂北岸潮流冲沟。 海油工程 2005年4月 第 35 页 共124页 上海液化天然气项目海底管道工程可行性研究报 告 图 2.3-1 上海 LNG 海底管道入海点鸟瞰（摄于 2003 年） 西侧岛屿（左）为西门堂，东侧为中门堂，远处为大指头岛 海油工程 2005年4月 第 36 页 共124页上海液化天然气项目