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

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(guò)高等問(wèn)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(guò)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(kāi)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(lái)說(shuō)，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(guò)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(lái)了不小的損失。本文將通過(guò)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(wèn)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(guò)程中的相關(guān)經(jīng)濟(jì)成本問(wèn)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)程中，數(shù)學(xué)建模可以很好地衡量作業(yè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)成本之間的平衡。也就是說(shuō)，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(wèn)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(wèn)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(lái)說(shuō)，在腐蝕檢測(cè)的過(guò)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?lè)ǖ葯z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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)，如果作業(yè)深度不超過(guò)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(yáng)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(yáng)極。借助犧牲陽(yáng)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(yáng)極的質(zhì)量情況，也會(huì)消耗一定的經(jīng)濟(jì)成本。

一般來(lái)說(shuō)，檢測(cè)海底管道的犧牲陽(yáng)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(yáng)極的現(xiàn)狀，例如，犧牲陽(yáng)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(wèn)題等。第二，檢測(cè)海底管道犧牲陽(yáng)極的電路是否出現(xiàn)異常，例如，犧牲陽(yáng)極的開(kāi)路電位是否正常，陽(yáng)極的輸出電流是否正常，犧牲陽(yáng)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(yáng)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(guò)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(wèn)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)程中，無(wú)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(lái)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(lái)說(shuō)，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(guò)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(guò)聲納測(cè)量、衛(wèi)星遙感等技術(shù)來(lái)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(wèn)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(guò)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(lái)說(shuō)，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(kāi)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(wèn)題。

（三）事故事態(tài)的評(píng)估

在海底管道運(yùn)行維護(hù)的過(guò)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(guò)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(wèn)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(yǔ)

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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