我很高興可以參加第四屆中國(guó)國(guó)際海洋工程技術(shù)裝備論壇。主辦方讓我用中文介紹一下自己，我是在英國(guó)的劍橋大學(xué)學(xué)習(xí)的海洋工程，之后在美國(guó)進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)。我之前的職業(yè)是一位大學(xué)的講師，在這個(gè)過(guò)程中，我對(duì)在海洋過(guò)程中，尤其是對(duì)北海方面的管道鋪設(shè)非常感興趣，所以從事了這樣一個(gè)事業(yè)。我今天給大家講的是管道技術(shù)的發(fā)展。
前幾天英國(guó)石油公司給我打電話，說(shuō)他們海下管道鋪設(shè)存在問(wèn)題。我怎么回答他們的呢?我說(shuō)我不知道海下管道，我不了解。英國(guó)石油公司就說(shuō)你可以明天來(lái)看我。所以在三年之后，我覺(jué)得不要做大學(xué)老師了，我要去下海經(jīng)商或者是從事這個(gè)行業(yè)的一些工作。我們知道布朗是我的導(dǎo)師，他幫助我建立了我的公司。經(jīng)過(guò)了二十多年的經(jīng)驗(yàn)，十年之我又回到大學(xué)教書(shū)了。
今天我跟大家分享的話題，我的話題是10%變化的失去的年代。因?yàn)槲矣X(jué)得在我們海底的管道方面，可以進(jìn)行快速的變革和創(chuàng)新，而中國(guó)可以起到擔(dān)當(dāng)?shù)淖饔谩?/p>
總的來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)未來(lái)是非常難的，下面我引用名人的名言，大家都知道波爾得到了物理學(xué)獎(jiǎng)，他說(shuō)我們的預(yù)測(cè)會(huì)有錯(cuò)誤。他其實(shí)存在對(duì)未來(lái)狐疑的，不相信我們會(huì)有飛機(jī)，但在幾十年后證明他是錯(cuò)的。我們知道現(xiàn)在飛機(jī)技術(shù)的發(fā)展也是非常快的，凱文當(dāng)時(shí)的論斷是完全錯(cuò)的。大家可以看一下，在1945年的美國(guó)的知名人物，他說(shuō)今天我們不要擔(dān)心原子彈，我覺(jué)得美國(guó)人完全可以高枕無(wú)憂，不要擔(dān)心這樣的事情。
我們來(lái)回顧一下它發(fā)展的歷史，海洋工程的起始，在1944年二戰(zhàn)進(jìn)行過(guò)程中，當(dāng)時(shí)人們意識(shí)到想要進(jìn)攻歐洲大陸，當(dāng)時(shí)有很多設(shè)施已經(jīng)被毀壞了，怎么樣能夠提供足夠的軍需用品，比如說(shuō)像石油給我們的軍隊(duì)。當(dāng)時(shí)我們這樣的一個(gè)思路，從英國(guó)到法國(guó)長(zhǎng)達(dá)100公里的小管徑的管道，要一夜完成這樣一個(gè)工程。大家可以看一下DP的創(chuàng)始人，他也參與了其中，他想有兩個(gè)方案，第一個(gè)鋪設(shè)海底的管線，它是沒(méi)有中心核的。第二種在海底搭建浮起來(lái)的措施，把管道繞在上面。第一個(gè)呢，當(dāng)時(shí)軍隊(duì)召開(kāi)了緊急會(huì)議，一晚上鋪設(shè)這樣的管道肯定不可能，這是第一個(gè)方案的圖片，怎么樣建無(wú)核的海底管線，就像一個(gè)潛水艇一樣，潛在海下的管道當(dāng)中中間是無(wú)核的。方案二是把大型的骨架架起來(lái)，之后把85毫米的管線纏到上面。用這樣一個(gè)方法，我們達(dá)到了什么樣的結(jié)果呢?我們來(lái)看一下這個(gè)結(jié)構(gòu)圖。我們鋪設(shè)了非常長(zhǎng)的管道，這是它開(kāi)始的起點(diǎn)，在英法之間怎么樣鋪設(shè)管道。左邊的長(zhǎng)度是450英里，同時(shí)向東方延伸一直到這邊。69年之后的今天，我們?cè)僮鏊伎嫉臅r(shí)候說(shuō)，一晚上怎么可能鋪設(shè)一個(gè)長(zhǎng)的海下管道，我們必須要花很多周的時(shí)間。當(dāng)時(shí)這個(gè)想法是非常了不起的，它是一個(gè)奇跡，真的成功了。因?yàn)槲覀冎岸际敲^過(guò)河，在開(kāi)始這個(gè)工作之前，都以為能可以。大概在25年前，我們鋪設(shè)的速度是每天4000米，當(dāng)時(shí)平均速率肯定是低于4000米每天了。但在今天最大的鋪設(shè)速度是每天6公里，也就是說(shuō)進(jìn)步一點(diǎn)點(diǎn)了，但平均的鋪設(shè)速度大大提升了。我們來(lái)對(duì)比一下和其它方面的工作，比如說(shuō)像計(jì)算機(jī)的發(fā)展或者是消費(fèi)電子的發(fā)展，或者是外科、醫(yī)藥還有國(guó)防的發(fā)展，和我們海工行業(yè)的發(fā)展比較了一下，這個(gè)速率還是非常低的，發(fā)展非常慢的。因?yàn)檫\(yùn)營(yíng)商都是比較保守派的，他們不想冒進(jìn)，他們想做一些安全性的選擇，而且他們不想承擔(dān)成本，他們擔(dān)心一旦出錯(cuò)了自己要受到懲罰。同時(shí)創(chuàng)新的成本是非常高的，研發(fā)的成本也是非常高。由于這樣的一些因素，使我們的進(jìn)步和創(chuàng)新的步伐會(huì)非常的慢。但從我個(gè)人的角度來(lái)講，我們能做的還有很多。首先的話，我們可以把設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行很好的改進(jìn)，當(dāng)然，我們可以采用其它的替代材料，比如說(shuō)鋼材，在有些途徑是一個(gè)比較好的材質(zhì)，但有些場(chǎng)合不是很好的選擇，如果碰到腐蝕的情況，鋼材就不是很好。當(dāng)然我們可以選用替代性的焊接方法，也可以使用一些設(shè)計(jì)和施工之間比較廉價(jià)的結(jié)合。
說(shuō)到改進(jìn)我們的設(shè)計(jì)方法，要讓所有的計(jì)算非常直接，這些計(jì)算通過(guò)采用這個(gè)軟件形成這個(gè)文件。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要采用軟件，同時(shí)也可以把我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程變得自動(dòng)化，同時(shí)的話，包括一些路徑的選擇做到自動(dòng)化。說(shuō)到采用替代材料呢，管線的話，我們看到從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，它們是要連接在一起的，通過(guò)焊接的手法，管和管之間通過(guò)焊接進(jìn)行相連。如果把這個(gè)管焊接起來(lái)有很多方法，等一下我會(huì)簡(jiǎn)要的講一下。為什么要把這個(gè)管道連接起來(lái)呢?比如說(shuō)我們可以用測(cè)試的接口，比如說(shuō)這樣一個(gè)摩擦焊，這是FSW的焊接方法，經(jīng)過(guò)混合以后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的工具來(lái)做的，這樣焊接方法的好處也是比較有限的。同時(shí)這種焊接方法有一些限制，我們可以看到焊接的周邊不是很好，有很多缺點(diǎn)，包括金屬?zèng)]有很好的熔化，同時(shí)比較偏軟的。這里的話，我們可以看到另外一種散光對(duì)接焊，先把管加熱，把管的兩端以同步的方式能夠拼接到一起，這是一種焊接技術(shù)。這種技術(shù)在我們這個(gè)行業(yè)當(dāng)中已經(jīng)廣泛的采用，如果你和其它行業(yè)的人來(lái)談?wù)摚麄兛赡苡械牟惶馈Ｎ覀兛梢钥吹矫绹?guó)有一家公司，在這個(gè)方面投資了1000萬(wàn)美元，來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)工藝，但看起來(lái)不是很成功。但是我相信，這種焊接技術(shù)，未來(lái)還是有一定的發(fā)展。這是一個(gè)鐵軌采用散光焊的情況，這種焊接方法為什么會(huì)被采用呢?我們可以看到有些人喜歡采用這種方法。但在熱處理方面有顧慮，他們認(rèn)為要有更多的考慮，我們可以看到，對(duì)焊工工會(huì)，他們也是反對(duì)這種焊接方法。俄國(guó)的話，目前FDW散光焊的話，不能用于管線施工的方面。
我們可以看到無(wú)焊的選擇功能，也是可以對(duì)這個(gè)管道進(jìn)行連接，不一定要采用焊接。比如說(shuō)有一種螺紋連接，也是可以用來(lái)做連接的。這種連接方式現(xiàn)在正在不斷的使用當(dāng)中。我們可以看到它比較快，而且它有一個(gè)簡(jiǎn)單連接位置。這里給大家看的是把管線連接起來(lái)的方法，這里有一個(gè)連接器，這個(gè)連接器可以把管端拉到其中，當(dāng)然這樣做的時(shí)候，要非常小心。這個(gè)管燈處理得要非常小心，這個(gè)連接器一直要保持它的彈性，有了這個(gè)方法以后，把管道在一兩秒就可以進(jìn)行很好的連接，這是一個(gè)螺絲的連接。我們可以使用同樣的技術(shù)，井下的油管的連接技術(shù)也可以用在這些方面。我們可以用到優(yōu)質(zhì)的連接器，這樣的連接方法，可以從鉆架上面進(jìn)行安裝，同時(shí)這種連接方法，對(duì)非焊接的方法也是非常適用。第三點(diǎn)，關(guān)于設(shè)計(jì)和施工方面，要做到低成本的連接，當(dāng)然在這個(gè)方面的話，有很多例子，在這個(gè)行業(yè)當(dāng)中的年輕人，他們腦子里有更多的令人興奮的想法。
如果在深水當(dāng)中的話，就像王先生說(shuō)的，我們現(xiàn)在正在走向深海。一般我們?cè)O(shè)計(jì)管線，這個(gè)管線在排管的時(shí)候，是空的，里面有一些氣壓。排好以后，必須足以抵抗水下的壓力，這樣的話，就會(huì)把管的壁厚加大，一旦壁厚加大以后，也就是說(shuō)成本會(huì)上去，這時(shí)候焊接也會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。為什么我們?cè)谂殴艿臅r(shí)候里面注水呢，這樣的話，水下的壓力可以做到部分的平衡，當(dāng)然有人就這種方法提出了問(wèn)題。在這方面呢，如果管子里面有水的話，這個(gè)管子將會(huì)非常的重。當(dāng)然很多人是這樣認(rèn)為的，事實(shí)上并不是這樣的，等一下我還會(huì)通過(guò)一些數(shù)字來(lái)說(shuō)明。
我們可以看到排管的方式，這里是已經(jīng)排好的管線。在另外一個(gè)管端的話，有一個(gè)船，這個(gè)船把水注入到管線當(dāng)中。這部分的管線里面已經(jīng)注入了水，在這一點(diǎn)上，我們達(dá)到了清管的情況。在清管的階段呢，這里空氣值已經(jīng)超過(guò)了水里壓力的值。通過(guò)這個(gè)方法，我們可以大大降低管線的壁厚。為了進(jìn)行測(cè)試，我們可以把兩種設(shè)計(jì)方案的進(jìn)行比較，3000米深度的兩種方法，第一種策略是采用常規(guī)的方法，首先排一個(gè)充氣的管道，當(dāng)然這樣做的方法，能夠抵抗外部的一些壓力。第二個(gè)策略的話，可以鋪設(shè)部分注入水的管線，這樣的方法為了抵抗一些操作時(shí)候的壓力。我們根據(jù)DNV專門有一個(gè)管道的公式進(jìn)行計(jì)算，我們可以看到直徑是20英寸，最大的工作壓力是30NPA，參數(shù)都是屬于常規(guī)的。這里我們看壁厚的情況，我們把壁厚和這樣一個(gè)頂層注水的蠕變進(jìn)行比較，在3000米深度測(cè)得的情況。這個(gè)菱形的線講的是常規(guī)的鋪管方式，正方形的線代表的是我們第二種的鋪管策略，這是壁厚。我們可以看到第二種策略，能夠讓壁厚降低5毫米，這是采用新的替代策略的好處。
人們要問(wèn)，這時(shí)候管子會(huì)不會(huì)太重呢?不會(huì)的。這是注入水管子的重量，它差不多是200克左右每英寸吧。我們看一下張力，人們可能會(huì)說(shuō)張力太大了。這個(gè)圖是表面張力的圖，這是一個(gè)最佳點(diǎn)，在這個(gè)點(diǎn)上的話，可以把壁厚降低5毫米，同時(shí)又不增加任何的表面張力。所以說(shuō)給我們?cè)O(shè)計(jì)方面，有很多優(yōu)勢(shì)。這樣一種策略的話，實(shí)際上采用了常規(guī)的技術(shù)，一方面沒(méi)有采用多少的新技術(shù)，另一方面又可以降低20%的壁厚，這是一個(gè)非常好的技術(shù)。我們可以看到這樣一種方法，我們要進(jìn)行一些比較大膽的創(chuàng)新，越來(lái)越大膽的創(chuàng)新，可以讓我們做到更多的節(jié)省。我認(rèn)為中國(guó)在管線鋪設(shè)方面，正在取得越來(lái)越大的進(jìn)展，正在獲得越來(lái)越多的進(jìn)步，就像王先生所說(shuō)的中國(guó)在海工方面還有很多工作要做，我期待著中國(guó)的還有石油船，去年開(kāi)始服役的，我希望它進(jìn)行更多新式的管線的鋪設(shè)以及海洋油田的服務(wù)。
我們可以看到，對(duì)變化的推手，是一種創(chuàng)新性的不滿。正是由于有創(chuàng)意的不滿意，才會(huì)導(dǎo)致我們來(lái)進(jìn)行改變。通過(guò)變革，我們可以降低成本，同時(shí)也可以加快施工的速度。這樣做的話，又不會(huì)降低安全和效率，如果有必要的話，當(dāng)然可以采用已有的設(shè)備做到這一點(diǎn)。隨著我們的創(chuàng)新，我們可以展望更加輝煌的未來(lái)。
謝謝大家的聆聽(tīng)。
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