我很高興可以參加第四屆中國國際海洋工程技術裝備論壇。主辦方讓我用中文介紹一下自己，我是在英國的劍橋大學學習的海洋工程，之后在美國進一步深造學習。我之前的職業(yè)是一位大學的講師，在這個過程中，我對在海洋過程中，尤其是對北海方面的管道鋪設非常感興趣，所以從事了這樣一個事業(yè)。我今天給大家講的是管道技術的發(fā)展。
前幾天英國石油公司給我打電話，說他們海下管道鋪設存在問題。我怎么回答他們的呢?我說我不知道海下管道，我不了解。英國石油公司就說你可以明天來看我。所以在三年之后，我覺得不要做大學老師了，我要去下海經(jīng)商或者是從事這個行業(yè)的一些工作。我們知道布朗是我的導師，他幫助我建立了我的公司。經(jīng)過了二十多年的經(jīng)驗，十年之我又回到大學教書了。
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。因為我覺得在我們海底的管道方面，可以進行快速的變革和創(chuàng)新，而中國可以起到擔當?shù)淖饔谩?/p>
總的來說，預測未來是非常難的，下面我引用名人的名言，大家都知道波爾得到了物理學獎，他說我們的預測會有錯誤。他其實存在對未來狐疑的，不相信我們會有飛機，但在幾十年后證明他是錯的。我們知道現(xiàn)在飛機技術的發(fā)展也是非常快的，凱文當時的論斷是完全錯的。大家可以看一下，在1945年的美國的知名人物，他說今天我們不要擔心原子彈，我覺得美國人完全可以高枕無憂，不要擔心這樣的事情。
我們來回顧一下它發(fā)展的歷史，海洋工程的起始，在1944年二戰(zhàn)進行過程中，當時人們意識到想要進攻歐洲大陸，當時有很多設施已經(jīng)被毀壞了，怎么樣能夠提供足夠的軍需用品，比如說像石油給我們的軍隊。當時我們這樣的一個思路，從英國到法國長達100公里的小管徑的管道，要一夜完成這樣一個工程。大家可以看一下DP的創(chuàng)始人，他也參與了其中，他想有兩個方案，第一個鋪設海底的管線，它是沒有中心核的。第二種在海底搭建浮起來的措施，把管道繞在上面。第一個呢，當時軍隊召開了緊急會議，一晚上鋪設這樣的管道肯定不可能，這是第一個方案的圖片，怎么樣建無核的海底管線，就像一個潛水艇一樣，潛在海下的管道當中中間是無核的。方案二是把大型的骨架架起來，之后把85毫米的管線纏到上面。用這樣一個方法，我們達到了什么樣的結果呢?我們來看一下這個結構圖。我們鋪設了非常長的管道，這是它開始的起點，在英法之間怎么樣鋪設管道。左邊的長度是450英里，同時向東方延伸一直到這邊。69年之后的今天，我們再做思考的時候說，一晚上怎么可能鋪設一個長的海下管道，我們必須要花很多周的時間。當時這個想法是非常了不起的，它是一個奇跡，真的成功了。因為我們之前都是摸著石頭過河，在開始這個工作之前，都以為能可以。大概在25年前，我們鋪設的速度是每天4000米，當時平均速率肯定是低于4000米每天了。但在今天最大的鋪設速度是每天6公里，也就是說進步一點點了，但平均的鋪設速度大大提升了。我們來對比一下和其它方面的工作，比如說像計算機的發(fā)展或者是消費電子的發(fā)展，或者是外科、醫(yī)藥還有國防的發(fā)展，和我們海工行業(yè)的發(fā)展比較了一下，這個速率還是非常低的，發(fā)展非常慢的。因為運營商都是比較保守派的，他們不想冒進，他們想做一些安全性的選擇，而且他們不想承擔成本，他們擔心一旦出錯了自己要受到懲罰。同時創(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，使我們的進步和創(chuàng)新的步伐會非常的慢。但從我個人的角度來講，我們能做的還有很多。首先的話，我們可以把設計的方法進行很好的改進，當然，我們可以采用其它的替代材料，比如說鋼材，在有些途徑是一個比較好的材質(zhì)，但有些場合不是很好的選擇，如果碰到腐蝕的情況，鋼材就不是很好。當然我們可以選用替代性的焊接方法，也可以使用一些設計和施工之間比較廉價的結合。
說到改進我們的設計方法，要讓所有的計算非常直接，這些計算通過采用這個軟件形成這個文件。當然，也可以根據(jù)需要采用軟件，同時也可以把我們設計過程變得自動化，同時的話，包括一些路徑的選擇做到自動化。說到采用替代材料呢，管線的話，我們看到從本質(zhì)上來說，它們是要連接在一起的，通過焊接的手法，管和管之間通過焊接進行相連。如果把這個管焊接起來有很多方法，等一下我會簡要的講一下。為什么要把這個管道連接起來呢?比如說我們可以用測試的接口，比如說這樣一個摩擦焊，這是FSW的焊接方法，經(jīng)過混合以后，通過旋轉的工具來做的，這樣焊接方法的好處也是比較有限的。同時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，包括金屬沒有很好的熔化，同時比較偏軟的。這里的話，我們可以看到另外一種散光對接焊，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。這種技術在我們這個行業(yè)當中已經(jīng)廣泛的采用，如果你和其它行業(yè)的人來談論，他們可能有的不太知道。我們可以看到美國有一家公司，在這個方面投資了1000萬美元，來進一步改進工藝，但看起來不是很成功。但是我相信，這種焊接技術，未來還是有一定的發(fā)展。這是一個鐵軌采用散光焊的情況，這種焊接方法為什么會被采用呢?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，他們認為要有更多的考慮，我們可以看到，對焊工工會，他們也是反對這種焊接方法。俄國的話，目前FDW散光焊的話，不能用于管線施工的方面。
我們可以看到無焊的選擇功能，也是可以對這個管道進行連接，不一定要采用焊接。比如說有一種螺紋連接，也是可以用來做連接的。這種連接方式現(xiàn)在正在不斷的使用當中。我們可以看到它比較快，而且它有一個簡單連接位置。這里給大家看的是把管線連接起來的方法，這里有一個連接器，這個連接器可以把管端拉到其中，當然這樣做的時候，要非常小心。這個管燈處理得要非常小心，這個連接器一直要保持它的彈性，有了這個方法以后，把管道在一兩秒就可以進行很好的連接，這是一個螺絲的連接。我們可以使用同樣的技術，井下的油管的連接技術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，可以從鉆架上面進行安裝，同時這種連接方法，對非焊接的方法也是非常適用。第三點，關于設計和施工方面，要做到低成本的連接，當然在這個方面的話，有很多例子，在這個行業(yè)當中的年輕人，他們腦子里有更多的令人興奮的想法。
如果在深水當中的話，就像王先生說的，我們現(xiàn)在正在走向深海。一般我們設計管線，這個管線在排管的時候，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，就會把管的壁厚加大，一旦壁厚加大以后，也就是說成本會上去，這時候焊接也會產(chǎn)生一些問題。為什么我們在排管的時候里面注水呢，這樣的話，水下的壓力可以做到部分的平衡，當然有人就這種方法提出了問題。在這方面呢，如果管子里面有水的話，這個管子將會非常的重。當然很多人是這樣認為的，事實上并不是這樣的，等一下我還會通過一些數(shù)字來說明。
我們可以看到排管的方式，這里是已經(jīng)排好的管線。在另外一個管端的話，有一個船，這個船把水注入到管線當中。這部分的管線里面已經(jīng)注入了水，在這一點上，我們達到了清管的情況。在清管的階段呢，這里空氣值已經(jīng)超過了水里壓力的值。通過這個方法，我們可以大大降低管線的壁厚。為了進行測試，我們可以把兩種設計方案的進行比較，3000米深度的兩種方法，第一種策略是采用常規(guī)的方法，首先排一個充氣的管道，當然這樣做的方法，能夠抵抗外部的一些壓力。第二個策略的話，可以鋪設部分注入水的管線，這樣的方法為了抵抗一些操作時候的壓力。我們根據(jù)DNV專門有一個管道的公式進行計算，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頂層注水的蠕變進行比較，在3000米深度測得的情況。這個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，這時候管子會不會太重呢?不會的。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，人們可能會說張力太大了。這個圖是表面張力的圖，這是一個最佳點，在這個點上的話，可以把壁厚降低5毫米，同時又不增加任何的表面張力。所以說給我們設計方面，有很多優(yōu)勢。這樣一種策略的話，實際上采用了常規(guī)的技術，一方面沒有采用多少的新技術，另一方面又可以降低20%的壁厚，這是一個非常好的技術。我們可以看到這樣一種方法，我們要進行一些比較大膽的創(chuàng)新，越來越大膽的創(chuàng)新，可以讓我們做到更多的節(jié)省。我認為中國在管線鋪設方面，正在取得越來越大的進展，正在獲得越來越多的進步，就像王先生所說的中國在海工方面還有很多工作要做，我期待著中國的還有石油船，去年開始服役的，我希望它進行更多新式的管線的鋪設以及海洋油田的服務。
我們可以看到，對變化的推手，是一種創(chuàng)新性的不滿。正是由于有創(chuàng)意的不滿意，才會導致我們來進行改變。通過變革，我們可以降低成本，同時也可以加快施工的速度。這樣做的話，又不會降低安全和效率，如果有必要的話，當然可以采用已有的設備做到這一點。隨著我們的創(chuàng)新，我們可以展望更加輝煌的未來。
謝謝大家的聆聽。
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