混合立管型式及其在海洋工程中的应用

根据立管截面形式的不同，混合立管可分为单管、管中管和集束管三种，如图6-1所示。单管为单根钢管，只能实现单一的流体输送或气举功能。管中管为同心的两根钢管，两根钢管之间的环空可以作为气举通道，因此可以实现流体输送和气举功能；另外，管中管具有良好的保温性能，可以用于保温要求较高的情况。集束管也称为塔式立管，将多根钢管和（或）电缆集束在中央结构管周围，贯穿在浮力或保温模块中，可以自由轴向移动，以适应温度和压力引起的管子伸缩。集束管可以同时实现生产、注水、气举、输电等功能，可以避免大量立管导致的水下空间拥挤，可用于水下布置空间受限的情况。但是集束管结构复杂，设计和制造难度高，检测维修困难，需要在岸上组装后拖航到海上油田进行安装。

集束管有两种型式，一种是内捆绑式，即所有集束管都布置在浮力材料中；另一种是外捆绑式，即集束管布置在浮力材料的外围，如图6-2所示。同内捆绑式相比，外捆绑式制造相对简单，方便进行检测，但对集束管的保护不如内捆绑式好。

图6-1　混合立管型式

（a）单管；（b）管中管；（c）集束管

图6-2　集束管型式

（a）内捆绑式；（b）外捆绑式

在深水油气田开发中，可以采用多个独立的混合立管，形成单线偏移立管（single line offset riser，SLOR），如图6-3所示。为了避免SLOR间相互碰撞，Subsea 7和2H Offshore公司共同提出了Grouped SLOR概念，将所有单独的混合立管顶部固定在漂浮的桁架上，使所有立管共同移动，从而消除发生碰撞的风险，如图6-4所示。

图6-3　SLOR示意图(www.xing528.com)

图6-4　Grouped SLOR示意图

在Grouped SLOR中，漂浮的桁架只是起到连接各刚性立管的作用，在此基础上提出了BSR混合立管型式。BSR是利用浮力框架为立管提供张力，浮力框架通过系缆固定在海底，立管既可以像SCR一样悬挂在浮力框架上，也可以像TTR一样竖直悬挂在框架上（图6-5），浮力框架可以支撑较多数目的立管，方便将来扩展新的立管。

图6-5　BSR混合立管示意图

混合立管在西非、巴西和墨西哥湾等海域都有工程应用，但主要应用在西非海域。混合立管回接的浮体有FPSO、SEMI-FPS和FPU，主要是FPSO。表6-1给出了目前混合立管的应用情况。

表6-1　混合立管的应用情况

（续表）