结构支撑设计在海底管道悬跨治理方面的应用

海底管道自由悬跨可引起涡激振动,进而对海底管道造成疲劳损伤,增加管道失效的风险。本文以南海某项目海底管道实测悬跨为例,计算了海底管道许用悬跨长度并与实测悬跨对比,确定出需要治理的实测悬跨,通过三种悬跨治理设计方案的比较,最终选择结构支撑设计方案,基于SAGE Profile V6.4软件模拟分析确定支撑的位置和高度,为海底管道悬跨治理方案的制定和实施提供了参考。     

浅议应用DNV-RP-F105计算海底管道允许跨度

海底管道悬跨是危害海底管道安全的重大隐患。悬跨的海底管道，由于受到浪和流的影响，会将涡旋传递到管道的薄弱部位；如果涡旋脱落的频率接近管道振动的自然频率，涡旋脱落频率会迅速达到悬跨管道振动的自然频率，这种共振频率引起的振动会很快积聚管道疲劳并破坏管道。该研究主要根据DNV-RP-F105讨论使用顺流VIV开始值准则和横流VIV算海底管道允许跨度的方法，作为工程设计的参考。计算结果为，顺流允许悬跨长度41m；横流允许悬跨长度44m。     

海底管道悬跨处理及抑制工程方法简介

本文对国内外海底管道悬跨处理及抑制工程方法进行了介绍,并分析了不同处理方法的特点及适用性,对海底管道悬跨处理及抑制施工具有一定的指导意义。     

自由悬跨分析在海底管道维修中的应用研究

在册镇管道全线几何检测中，发现KP25.3 km及KP19.7 km处出现较为严重的变形缺陷，变形量分别达到22%及12%，工程中采用结构管卡修复法进行缺陷维修。由于管卡安装时会导致管道产生悬跨，因此，为保证作业安全，需计算施工期管道允许的最大悬跨长度。结合工程实际，采用疲劳筛选准则分析计算了海底管道维修期的最大允许悬跨长度，并基于ABAQUS有限元模拟软件，对海底管道维修期的最大允许悬跨长度进行校核。结果表明，当12%、22%变形点处悬跨长度分别为18.4、21.3 m时，其最大Von-Mises等效应力校核结果均在管道许用应力范围内。     

高雷诺数下近壁圆柱绕流数值模拟与分析

近壁圆柱绕流问题在海底悬跨管道的研究中具有重要的意义。在绕流阻力、升力以及海底土壤的耦合作用下,海底管道所发生的移位、悬跨等现象对于海底管道的安全运行构成了很大的威胁。正确预测各种绕流条件下管流之间的作用力是保证油气管道安全的首要任务。海底管道在极端海洋环境条件下的管、流相互作用为高雷诺数绕流问题,处于高雷诺数下的绕流模拟比处于低雷诺数下的绕流模拟要复杂很多,它需要更精细的网格以及合适的湍流模型。此文对处于悬跨状态下的海底管道进行数值研究,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。     

海底输油管道悬跨的综合治理

海底管道出现悬跨有多种原因,敷设过程中海床凹凸不平、建成后海流和海浪的冲蚀及管道变形等都有可能形成悬跨。悬跨给海底管道的正常生产造成了极大的安全隐患,目前海管悬跨治理措施主要有主动支撑法、加重法和降流促淤法等。海底管道悬跨的各种治理方法都有其各自优、缺点,在具体工作中应取其优势,尽量避免其不足之处。其中降流促淤的方法应属于治本之策,在施工条件适宜的情况下可以普遍推广应用。     

双层海底管道悬跨振动特性模拟分析

针对双层海底管道悬跨问题,在充分考虑内外管相互作用的基础上,采用ANSYS软件建立了双层海底管道悬跨振动分析的有限元模型,并对双层管等效成单层管的简化方法及建模方式进行了研究。针对结构非线性、悬跨长度、管土接触长度及海流等因素的影响,对悬跨管线静态及动态响应进行了分析,对影响悬跨管道最大应力位置的因素及变化规律进行了研究,并对双层管与等效单层管的振动特性进行了比较。结果表明:双层管自振频率、跨中静态最大位移量和最大应力的变化对较小管土接触长度敏感,同时由于受悬跨长度和海流速度影响较大,双层管较等效单层管更易引起涡激共振;等效单层管随悬跨长度增大更易发生塑性变形而失效;采用等效单层管替代双层管的方法仅在一定跨长范围内适用。本文研究对双层海底管道悬跨振动特性的研究具有一定的参考意义。     

悬跨海底管道的侧扫声纳检测方法

阐述了侧扫声纳的工作原理,介绍了侧扫声纳对不同状态海底管道检测所能得到的声纳图形式。实地检测结果表明,对于铺设于相对平坦海底的管道,侧扫声纳能够对管道的悬跨或掩埋程度进行判别;对于埋设施工的海底管道,可对管道与沟槽底部的接触或悬跨进行判别,但由于管道、沟槽尺寸或检测角度的影响,检测结果可能出现误差,可通过多次不同角度的检测或配合其他海洋声学设备,得到可靠的结果。最后指出应对检测图像进行去噪、融合、分割、识别和检索等处理,以提高声纳图的准确性及可判读性,从而为海底管道的悬跨治理和运行安全提供保障。     

跨航道海底管道覆盖层清理及防护工艺技术

为确保某穿越港口航道海底管道深埋项目施工质量并避免海底管道改线、下沉施工导致的长时间停产,对技术方案进行对比论证研究,提出采用新型柔性防护垫工艺对海底管道进行不停产防护的创新方案。论证该方案的可行性,并对新型柔性防护垫的防护效果、海底管道原覆盖层清理工艺、柔性防护垫和高精度抛石保护等关键施工工艺进行合理化方案设计。实践结果表明,采用创新方案实现了在不影响海底管道安全生产且满足航道通航与航道疏浚要求的同时,不降低管线覆盖层的安全保护功能与可靠性的目的。研究成果和施工经验可为今后开展类似海底管道深埋处置工程提供借鉴和参考。     

常用海底管道悬跨处理方法

本文依托我司今年在海底管道悬跨处理方面的实际施工经验,对常用悬跨处理方法进行介绍和对比,以期对未来相关项目提供经验。     

海底单层管道铺管端部受力数值分析

针对海底单层管道在铺管过程中张紧器附近出现混凝土配重层开裂,以及钢管、 钢筋与混凝土界面滑移过大造成的管道失效问题,采用ANSYS软件对海底单层管道结构进行了非线性有限元数值模拟.基于有限单元的粘结锚固方程、 混凝土开裂表征模型以及Houde粘结滑移公式对海底管道配重层混泥土开裂、 钢筋滑移和接触应力等进行了数值计算....     

隆起屈曲对海底管道近岸段设计的影响

针对隆起屈曲对于海底管道近岸段设计的影响,结合规范要求和工程实际情况,分别从海床环境特点、分析方法、施工要求等方面介绍海底管道隆起屈曲设计在近岸区域的特点。介绍近岸段设计中隆起屈曲与管道坐底稳定性、冲刷、渔业保护等其他风险的相互影响。详细论述近岸段海底管道隆起屈曲评估时需要重点关注的工程影响因素及相应的工程解决措施。结合近岸段施工特点,基于管道隆起屈曲保护的要求对不同的近岸段挖沟方式进行比较,提出针对施工阶段管道隆起屈曲保护的相关建议。     

硬质海床管缆动态稳定性

基于硬质海床特性研究动态稳定性分析原理和流程。采用静态稳定性分析方法对管缆稳定性进行初筛,对无法保持绝对稳定的管缆进行动态稳定性分析。使用有限元技术对脐带缆进行动态稳定性分析并对比分析结果。研究结果表明动态稳定性分析方法可精确分析管缆在海床上的位移和受力情况,适用于评估硬质海床等特殊土质条件下的管缆稳定性。同时针对硬质海床特性介绍工程中常用的管缆增稳措施。     

海底管道基于复杂近岸环境的设计技术

针对海底管道复杂近岸环境,对比远海环境论述复杂近岸区域独有的环境特点,分别从管道稳定性保护、预挖沟截面设计、工程回填设计等方面对海底管道设计技术进行研究。结合近岸区域的自然环境和人类活动特点,论述破碎波、落物冲击、沉船撞击、隆起屈曲、海床冲刷、安装施工等敏感因素对近岸段海底管道保护的影响,并结合DNV GL规范给出可用于工程评估的指导性设计方法及在设计中需要关注的问题,为处于复杂近岸环境下的海底管道设计提供技术支持。     

辽河滩海油气管道施工工艺新探索

根据中国石油辽河油田公司和辽河石油勘探局进军海上的石油开发战略部署，实现海南8块石油开发计划，铺设了第1条海底管道。本文重点介绍了辽河滩海海域海底管道建设中采用的新工艺和新技术，同时对整个建设过程进行了经验总结，并提出了在辽河滩海地区海底管道施工工艺技术方面有待解决的相关问题，为未来滩海石油开发工程建设奠定了基础。     

海底管道侧向屈曲激发设计应用及验证

介绍国内首次进行海底管道侧向屈曲激发的工程设计应用和基于投产后调查的验证及再分析。进行基于蒙特卡罗分析方法的侧向屈曲模式计算,并结合有限元分析,实现对可接受虚拟锚固间距的筛选,形成海底管道侧向屈曲控制基础。根据铺设后调查,对管道铺设后不直度、沉降值等数据进行分析,发现南海海底管道由孤立波造成的海床沉积物不均匀沉积的直接证据。投产后调查验证了侧向屈曲激发装置的有效性,并根据膨胀、侧向屈曲量进行再分析,验证管-土作用参数。结论对深水高温高压海底管道设计与建设以及管-土作用参数的计算有一定的指导意义。     

渤海边际油田远程遥控无人注水工艺设计与实践

为提高远距离依托注水开发的边际油田经济效益,降低开发门槛,提出远程遥控无人就地注水开发方案。在远程注水方案的基础上,利用平台设置水源井提供注水水源,并设置水源井水处理设施和注水处理设施,通过自动化升级和可靠的远程监控实现就地无人注水,进而简化工艺流程,便于无人常态化操作,日常人员登平台频率可达7~10d。不必敷设长距离海管远程注水,可大幅降低投资、提高效益。以某项目为例,采用无人注水开发模式,在渤海实现无人平台就地注水。与常规无人平台远程高压注水开发方案相比,节省一条16.1km高压注水海管和依托平台改造费用,提高油田整体开发收益,并为渤海边际油田开发提供新模式。     

海底管道侧向屈曲概率化分析方法

介绍海底管道侧向屈曲概率化分析的理论基础和方法,编制基于蒙特卡罗分析方法的侧向屈曲模式计算程序,并结合有限元分析,实现对可接受虚拟锚固间距的筛选,形成海底管道侧向屈曲控制的基础。给出基于概率化方法的侧向屈曲分析实例,该方法已在工程实际项目中成功应用,所得结论对深水高温高压海底管道设计与建设具有指导意义。     

海底双层保温管道系统最终压力测试接受标准的探讨

海底管道系统最终验收时间的长短直接关系到施工资源的投入和管道的投产时间,因此在保证管道建设质量的前提下。更快地完成海底管道的验收工作一直是施工方与油田方共同追求的目标。在最终验收的压力测试环节。随着我国海底管道工程向深水方向发展．海底管道的压力测试施工时间呈现出越来越长的趋势,海底双层保温管道压力测试施工的时间增加尤为显著。为缩短管道的压力测试时间,根据双层海管内介质温度与压力的变化关系,结合南海部分项目的实际压力测试情况,通过分析、对比温降和压降的变化情况,对现行的最终压力测试接受标准进行了探讨。提出了新的压力测试接受标准。     

深水多跨海底悬空管道的疲劳分析

介绍基于疲劳分析准则的多跨海管自由悬跨评估方法,采用有限元分析软件Abaqus,结合管-土相互作用参数,建立多跨海管数值计算模型,提出悬空管道模态分析方法,并基于Palmgren-Miner线性损伤累积理论及采用S-N曲线,给出管道疲劳寿命的计算过程。通过工程实例,计算获得多跨海管的自振频率及应力幅值,完成多跨海管的疲劳寿命计算与分析,为工程设计起到一定的指导作用。