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        海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本分析

        2023-04-29 20:25:20劉爽
        中國(guó)科技投資 2023年16期
        關(guān)鍵詞:運(yùn)行維護(hù)

        劉爽

        摘要:在進(jìn)行海底管道運(yùn)行維護(hù)的作業(yè)時(shí),需要合理規(guī)劃承擔(dān)的經(jīng)濟(jì)成本,避免出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)成本過高等問題。因此,本文根據(jù)可能影響海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的具體因素,通過建立合適的數(shù)學(xué)模型,分析海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本情況,選擇合適的海底管道運(yùn)行維護(hù)管理模式,旨在最大程度上提高海底管道運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

        關(guān)鍵詞:海底管道;運(yùn)行維護(hù);經(jīng)濟(jì)成本

        隨著海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,海底管道作為連接陸地和海洋的樞紐更加廣泛地應(yīng)用于海洋油氣勘查、海底礦產(chǎn)資源開發(fā)、海洋工程建設(shè)等領(lǐng)域。由于海底管道所處環(huán)境的特殊性,例如,高壓、低溫、強(qiáng)化學(xué)腐蝕等,使得其檢測(cè)和維護(hù)具有較大難度和風(fēng)險(xiǎn)。因此,如何有效地檢測(cè)和維護(hù)海底管道,確保安全運(yùn)行,成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

        一般來說,海底管道的檢測(cè)和維護(hù)主要涉及以下兩個(gè)方面:

        第一是海底管道的地形測(cè)量。這是海底管道檢測(cè)的首要任務(wù)。可以通過地形測(cè)量技術(shù),例如,聲納測(cè)量、衛(wèi)星遙感、深海測(cè)礦機(jī)等手段,全面測(cè)量和記錄海底管道的位置、長(zhǎng)度、直徑、深度,以此確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。

        第二是海底管道的物理性質(zhì)檢測(cè)。海底管道所處環(huán)境的惡劣性質(zhì)和放置時(shí)間都可能影響其性能,需要定期檢測(cè)管道物理性質(zhì),例如,強(qiáng)度、疲勞、腐蝕等。常用的方法包括超聲波檢測(cè)、X射線檢測(cè)、磁力檢測(cè)、電流泄漏檢測(cè)等。

        在建設(shè)海底管道項(xiàng)目中,檢測(cè)和維護(hù)海底管道具有重要作用。這是一項(xiàng)非常復(fù)雜且運(yùn)行成本相對(duì)較高的工作,只有全面提高作業(yè)質(zhì)量,嚴(yán)格控制經(jīng)濟(jì)成本,才能推動(dòng)項(xiàng)目更好地發(fā)展。當(dāng)前,部分海底管道運(yùn)行項(xiàng)目中會(huì)由于經(jīng)濟(jì)成本控制失誤出現(xiàn)的資源浪費(fèi),給企業(yè)帶來了不小的損失。本文將通過數(shù)學(xué)建模的方式,全面分析海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)背后的經(jīng)濟(jì)成本問題,力爭(zhēng)以較小的經(jīng)濟(jì)投入,獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益,全面提高海底管道運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量,降低海底管道運(yùn)行維護(hù)成本。

        一、海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的數(shù)學(xué)建模

        (一)海底管道運(yùn)行維護(hù)前期的經(jīng)濟(jì)成本模型

        為了更好地分析海底管道運(yùn)行維護(hù)過程中的相關(guān)經(jīng)濟(jì)成本問題,可以對(duì)海底管道運(yùn)行維護(hù)階段的經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。本研究的數(shù)學(xué)建模如下所示:

        其中,Wi為整個(gè)海底管道運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本的全體評(píng)價(jià)值,aij為海底管道運(yùn)行維護(hù)過程中各個(gè)項(xiàng)目因素的比重情況,Wj為海底管道運(yùn)行維護(hù)過程對(duì)各個(gè)項(xiàng)目因素的評(píng)價(jià)情況。

        例如,在海底管道運(yùn)行維護(hù)的工程作業(yè)中,各項(xiàng)資金的投入和支出、不同階段的項(xiàng)目運(yùn)行費(fèi)用以及在各個(gè)階段可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)意外等因素都屬于aij代表的項(xiàng)目因素。

        在使用上述數(shù)學(xué)模型分析數(shù)據(jù)時(shí),相關(guān)的管理人員可以根據(jù)實(shí)際情況,合理選擇各個(gè)項(xiàng)目因素的比重情況,例如,把不同項(xiàng)目因素的比重值設(shè)定為1~22之間,以此更好地確認(rèn)在海底管道運(yùn)行維護(hù)階段,作業(yè)施工所需的實(shí)際經(jīng)濟(jì)支撐,可以更合理地控制和把握項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)成本,避免出現(xiàn)資金支出超標(biāo)等問題。

        (二)建立數(shù)學(xué)模型的實(shí)際價(jià)值

        在海底管道運(yùn)行維護(hù)的過程中,數(shù)學(xué)建??梢院芎玫睾饬孔鳂I(yè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)成本之間的平衡。也就是說,在進(jìn)行海底管道運(yùn)行維護(hù)時(shí),需要滿足一定的質(zhì)量需求,即評(píng)估海底管道的適用性、相容性和耐久性,以此避免海底管道運(yùn)行維護(hù)階段出現(xiàn)質(zhì)量安全問題。

        同時(shí),在引入嚴(yán)格的質(zhì)量安全因素控制的基礎(chǔ)上,海底管道運(yùn)行維護(hù)項(xiàng)目對(duì)經(jīng)濟(jì)成本的預(yù)算可能會(huì)超出一定范圍。因此,必須嚴(yán)格控制海底管道運(yùn)行維護(hù)階段的經(jīng)濟(jì)成本問題,將每一項(xiàng)資金都花費(fèi)在合理的作業(yè)中,以實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

        二、海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的檢測(cè)、測(cè)試等經(jīng)濟(jì)成本因素

        要想利用數(shù)學(xué)模型合理控制海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本,必須了解海底管道運(yùn)行維護(hù)階段影響經(jīng)濟(jì)成本的各項(xiàng)因素,并進(jìn)行合理的分析和預(yù)判,進(jìn)而加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)成本控制。

        (一)海底管道介質(zhì)組分

        在探析海底管道介質(zhì)組分對(duì)經(jīng)濟(jì)成本影響時(shí),相關(guān)的管理人員需要全面分析對(duì)應(yīng)的檢測(cè)單位、管道取樣的位置、取樣方法以及管道取樣的時(shí)間等因素。

        (二)腐蝕檢測(cè)技術(shù)

        不同于地面管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù),在海底管道運(yùn)行維護(hù)作業(yè)中,管道更容易受到腐蝕,相關(guān)的管理人員必須全面考慮腐蝕因素,并進(jìn)行綜合分析,以此制定更好的經(jīng)濟(jì)成本預(yù)測(cè)方案。

        一般來說,在腐蝕檢測(cè)的過程中,相關(guān)的管理人員常常會(huì)使用腐蝕掛片法、檢測(cè)管段法、電阻探針法等檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)分析海底管道的具體情況。在海底管道運(yùn)行維護(hù)的過程中,腐蝕檢測(cè)人員要定期對(duì)海底管道進(jìn)行腐蝕檢測(cè)。而在腐蝕檢測(cè)的過程中,除了基本的設(shè)備成本費(fèi)用之外,還會(huì)涉及腐蝕檢測(cè)人員費(fèi)用、腐蝕檢測(cè)材料費(fèi)、水下作業(yè)機(jī)器人費(fèi)用等。檢測(cè)人員所用的檢測(cè)手段不同,費(fèi)用也會(huì)有所不同。因此,要想更加合理地控制費(fèi)用成本,管理人員還要根據(jù)實(shí)際情況,選擇合適的檢測(cè)方法,以此降低檢測(cè)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。

        (三)外部檢測(cè)費(fèi)用

        在海底管道運(yùn)行維護(hù)的過程中,相關(guān)管理人員要從外部對(duì)海底管道進(jìn)行質(zhì)量檢查,產(chǎn)生的費(fèi)用被稱為外部檢測(cè)費(fèi)用。就當(dāng)前的外部檢測(cè)手段而言,工作人員往往會(huì)采用勘察船巡邏檢測(cè)、潛水員直接下水檢測(cè)或水下機(jī)器人下水檢測(cè)等多種方式進(jìn)行質(zhì)量檢查。不同方式對(duì)應(yīng)的檢查費(fèi)用有所不同,一般來說,如果作業(yè)深度不超過水下50m,可以采用潛水員直接下水檢查的方式,費(fèi)用較低,檢查結(jié)果較準(zhǔn)確,可以滿足外部檢測(cè)需求。如果作業(yè)深度超過水下50m,可以采用水下機(jī)器人檢查的方法,雖然成本較高,但可以確保檢查作業(yè)的安全。如果作業(yè)深度更深或水下情況更為復(fù)雜,需要水下機(jī)器人配合勘察船,確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性,但經(jīng)濟(jì)成本也會(huì)大幅度增加。

        (四)內(nèi)部檢測(cè)費(fèi)用

        除了對(duì)海底管道進(jìn)行日常外部檢測(cè)之外,相關(guān)的工作人員還要對(duì)管道進(jìn)行內(nèi)部檢測(cè)。一般來說,在檢測(cè)海底管道時(shí),要根據(jù)海底關(guān)鍵的現(xiàn)場(chǎng)情況制定可行性檢測(cè)方案,采集相關(guān)的數(shù)據(jù),做好應(yīng)急預(yù)案。當(dāng)前,可以采用的內(nèi)部檢測(cè)方案主要有幾何變形檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、電磁波檢測(cè)等,并搭配相應(yīng)的檢測(cè)儀器使用。

        根據(jù)海底管道的實(shí)際情況,評(píng)估檢測(cè)周期和檢測(cè)頻率。根據(jù)海底管道的具體位置和情況,判斷內(nèi)部檢測(cè)的頻率和時(shí)間,根據(jù)海底管道的情況得出評(píng)估結(jié)果。隨著檢測(cè)頻率和檢測(cè)時(shí)間的增加,相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)成本也會(huì)增加。

        (五)海底管道犧牲陽極有效性檢測(cè)費(fèi)用

        由于海水具有一定的腐蝕性,當(dāng)海底管道埋入海水時(shí),要為海底管道搭配犧牲陽極。借助犧牲陽極的腐蝕,可以在一定程度上延長(zhǎng)海底管道的使用壽命。同時(shí),海底管道的維修人員要定期檢測(cè)犧牲陽極的質(zhì)量情況,也會(huì)消耗一定的經(jīng)濟(jì)成本。

        一般來說,檢測(cè)海底管道的犧牲陽極時(shí),可以從以下兩個(gè)方面著手:第一,檢測(cè)海底管道犧牲陽極的現(xiàn)狀,例如,犧牲陽極上面是否被海洋中的各種生物覆蓋,是否遭遇嚴(yán)重的海水腐蝕或出現(xiàn)嚴(yán)重的鈍化問題等。第二,檢測(cè)海底管道犧牲陽極的電路是否出現(xiàn)異常,例如,犧牲陽極的開路電位是否正常,陽極的輸出電流是否正常,犧牲陽極能否為海底管道進(jìn)行電連接等。

        在這方面的檢測(cè)作業(yè)中,除了基本的設(shè)備費(fèi)用之外,還要根據(jù)犧牲陽極的實(shí)際情況,安排后續(xù)的定點(diǎn)檢測(cè)。

        (六)維修費(fèi)用

        在海底管道的日常運(yùn)行和維護(hù)過程中,管理人員要定期維修海底管道,例如,管理人員要定期在海底投放管道支撐物,避免海底管道出現(xiàn)坍塌等問題;定期拍照記錄海底管道的情況,分析不同階段海底管道的具體情況,以便及時(shí)維修與更新海底管道;通過水下機(jī)器人定點(diǎn)維護(hù)海底管道,以此確保海底管道順利運(yùn)行。

        在這些基礎(chǔ)的維修維護(hù)中,每一項(xiàng)作業(yè)都會(huì)產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)成本。管理人員要根據(jù)海底管道的實(shí)際情況,做出最優(yōu)的成本預(yù)算,以較低成本換取較大收益,在充分保障海底管道質(zhì)量的前提基礎(chǔ)上,為企業(yè)節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本,降低日常開銷。

        (七)海底管道警示管理費(fèi)用

        在海底管道的運(yùn)行維護(hù)過程中,還要定期對(duì)海底管道進(jìn)行警示管理。例如,工作人員需要用直升機(jī)從全局監(jiān)控海底管道的具體情況,一旦發(fā)現(xiàn)異常,必須立刻進(jìn)行維護(hù)處理。同時(shí),可以利用巡檢船或守護(hù)船對(duì)海底管道進(jìn)行定期定點(diǎn)警示管理,以此保障海底管道的運(yùn)行穩(wěn)定。

        在這個(gè)過程中,無論是直升機(jī)設(shè)備的使用,還是巡檢船或守護(hù)船的使用,都會(huì)為海底管道運(yùn)行維護(hù)工作帶來一定的經(jīng)濟(jì)成本。同時(shí),在對(duì)海底管道進(jìn)行警示管理時(shí),還要支出一定的人員費(fèi)用,避免影響海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本情況。

        三、海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的應(yīng)急相應(yīng)因素

        除了上述的海底管道運(yùn)行維護(hù)的檢測(cè)成本之外,相關(guān)管理人員還要準(zhǔn)確分析和判斷海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的應(yīng)急成本,以此更好地控制海底管道運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)成本,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)收益最大化。

        (一)事故地點(diǎn)的定位查詢

        一般來說,在海底管道運(yùn)行維護(hù)的應(yīng)急預(yù)案中,需要采用衛(wèi)星定位、直升機(jī)定位、水下機(jī)器人定位等方法對(duì)事故地點(diǎn)進(jìn)行定位查詢。只有找到海底管道事故的發(fā)生地點(diǎn),才能更好地分析和判斷后續(xù)情況。

        在海底管道維修過程中,事故地點(diǎn)的定位查詢至關(guān)重要,因?yàn)槿魏尉S修和修復(fù)工作都必須在準(zhǔn)確的位置進(jìn)行。在判斷事故地點(diǎn)時(shí),操作人員可以從以下方面著手:第一,確定海底管道地形。在確定事故地點(diǎn)前,要全面測(cè)量海底管道地形,確定管道的位置、長(zhǎng)度和深度等參數(shù),可通過聲納測(cè)量、衛(wèi)星遙感等技術(shù)來實(shí)現(xiàn),然后比對(duì)收集的數(shù)據(jù)與管道原始設(shè)計(jì)圖,以此確定具體位置。第二,檢測(cè)管道狀態(tài)。可采用流測(cè)儀、磁力檢測(cè)儀、超聲波儀器和攝像機(jī)等設(shè)備,了解管道出現(xiàn)的問題、損壞程度以及位置。第三,使用海洋探測(cè)和調(diào)查儀器。檢測(cè)海底管道,可通過聲納回波、磁場(chǎng)梯度和電性等參數(shù)找到管道位置。

        相關(guān)的管理人員可以根據(jù)海底管道事故的具體情況,選擇合適的定位查詢手段,在較快、較準(zhǔn)地判斷海底管道事故發(fā)生地點(diǎn)的基礎(chǔ)上,降低經(jīng)濟(jì)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。

        (二)事故點(diǎn)的檢測(cè)

        當(dāng)海底管道的作業(yè)人員準(zhǔn)確檢測(cè)到事故發(fā)生地點(diǎn)之后,需要檢測(cè)事故點(diǎn)。事故點(diǎn)檢測(cè)指的是作業(yè)人員檢測(cè)海底管道的內(nèi)部和外部,一般來說,內(nèi)部檢測(cè)是檢測(cè)海底管道的徑向是否變形、管道是否開裂,外部檢測(cè)是檢測(cè)海底管道的電極情況、管道沉陷情況等問題。

        (三)事故事態(tài)的評(píng)估

        在海底管道運(yùn)行維護(hù)的過程中,海底管道作業(yè)人員需要評(píng)估事故事態(tài),當(dāng)采集完相關(guān)的數(shù)據(jù)后,全面評(píng)價(jià)海底管道,給出最終的管道運(yùn)行維護(hù)方案。在評(píng)估海底管道事故事態(tài)情況時(shí),要利用相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行可靠性分析和安全性分析,具體情況具體分析,選擇合適的評(píng)估方案,控制經(jīng)濟(jì)成本。

        第一,評(píng)估管道損壞程度。在事故發(fā)生后,確定管道受到的損害程度,通過采用流測(cè)儀、磁力檢測(cè)儀、超聲波儀器和攝像機(jī)等設(shè)備監(jiān)測(cè)管道狀態(tài),以此制定維修和修復(fù)計(jì)劃。第二,評(píng)估受影響地區(qū)。海底管道事故可能影響周圍的環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng),可以讓海洋科學(xué)家和環(huán)境科學(xué)家等專業(yè)人員進(jìn)行實(shí)地調(diào)查,以此確定維修和修復(fù)的優(yōu)先級(jí)和進(jìn)度。第三,評(píng)估管道應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃。在事故發(fā)生之前,要有緊急響應(yīng)計(jì)劃,以此確保在事故發(fā)生后立即采取行動(dòng)。評(píng)估應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃需要專業(yè)人員的專業(yè)知識(shí)和技能,但需要注意的是,維修和修復(fù)工作的成功與否主要取決于應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃的質(zhì)量和有效性。

        (四)海底管道應(yīng)急維修

        在海底管道運(yùn)行維護(hù)時(shí),作業(yè)人員可以采用的應(yīng)急維修方案主要有水上維修、水下維修、機(jī)械維修等方式,可以快速解決海底管道遇到的應(yīng)急問題,確保經(jīng)濟(jì)效益。與此同時(shí),還要學(xué)會(huì)根據(jù)實(shí)際情況,合理選擇海底管道應(yīng)急維修方案和需要的運(yùn)行維護(hù)設(shè)備,降低運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本。

        四、結(jié)語

        綜上所述,建立數(shù)學(xué)模型可以分析影響海底管道運(yùn)行維護(hù)技術(shù)的因素,提出合理的管控措施,制定良好的海底管道運(yùn)行維護(hù)方案,以此充分保障海底管道質(zhì)量安全,降低海底管道運(yùn)行維護(hù)的經(jīng)濟(jì)成本。

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