基于有限元法分析双层海底管道断裂失效问题

针对南海某油田平台间某双层海底管道的外管发生一处断裂失效事故,根据管道实际运行工况,考虑土壤摩擦力对外管的作用,利用有限元接触分析方法进行双层海管的受力分析,结合DNV规范对管道进行强度校核。结果显示:利用有限元接触算法来分析管土相互作用时,采用刚性面来模拟土壤层是可行的;在未超过原设计压力和设计温度条件下,该海管的外管将不会发生断裂失效事故,管道满足结构强度要求;若海管产生较严重的局部腐蚀,最严重腐蚀点的缺陷凹坑深度超过壁厚的85%,将会发生断裂失效事故。     

双层海底管道起吊分析方法研究

在海底管道安装或维修过程中,有时需要对已铺设的管道进行起吊作业,管道起吊分析是这一作业的关键过程.针对结构较复杂的双层管,为了确定合理的双层管起吊分析方法,指导海上起吊作业,文中使用有限元分析软件SUSPEND和OFFPIPE,并采用双层管和等效单层管两种模型对管道起吊分析方法进行了研究和比较.结果表明:采用SUSPEND软件进行起吊过程分析时,等效单层管模型计算结果更准确,并与OFFPIPE软件计算结果相吻合；采用OFFPIPE软件进行管道起吊分析时,等效单层管模型和双层管模型计算结果一致,均可用于双层管起吊过程分析.     

基于有限元法的海底管道轴向移动研究

针对裸置于海床上的单层非保温海管,通过有限元法,研究海管在多个加热/冷却循环过程中的轴向移动问题,并分析不同参数对管道轴向移动的影响。结果显示:管道壁厚、内压对管道轴向位移影响较小,管道长度、土体摩擦系数对管道轴向移动影响较大;当参数的变化使部分管段形成虚拟锚固区或管土之间摩擦力增大时,管道轴向位移将会减小。     

基于ANSYS有限元分析的海底管道变形数值模拟

某海底管道由于拖锚损伤导致局部失效变形。文中基于变形管道的偏移量、着力点破坏程度、塑性变形区域等信息,通过ANSYS有限元分析软件对管道在锚拉力作用下的变形过程进行数值模拟,计算变形管道所受的最大拉力和弯曲角度等参数,并验证整个变形过程。结果表明,该海底管道在至少2 657 k N的外力作用下牵引拉伸导致变形失效。     

JZ25-1S油田混输海管清管过程模拟分析

采用多相流瞬态模拟软件OLGA,对JZ25-1S油田的WHPB平台至CEP平台油气混输管道进行了清管过程模拟分析,模拟得到了清管球在管道内的运行位置及速度。通过模拟分析清管过程中,管道起终点压力、上升立管底部压力、终端流型、终端液体流量、累计液体量及清管前后管道中总持液量随时间的变化,得到了清管过程中管道起终点的最大压力、终端液体流量的最大值、累计液体量等。利用这些数据判断清管时段塞对管道及下游设施的影响程度,为今后该海底油气混输管道清管过程的理论及现场清管操作提供指导。     

海底原油管道的施工实践

介绍了册子-镇海海底原油管道的特点,海底管道不同部分的施工方法,主要包括近岸段管线的岸拖施工、离岸段管线的铺管施工和水平口对接等.另外,在各个施工环节,海底管道与陆上管道相比有许多不同点,对此作了介绍并指出应特别关注的问题,其施工方法和成功经验可为其他海底管道工程提供借鉴.     

海底管道挖沟的数值模拟

海底管道在挖沟过程中可能受到较大的弯曲应力而出现屈服甚至断裂现象,因此,有必要确定管道在挖沟过程中的应力和变形分布。考虑管道自重和浮力的影响,采用有限元软件建立了海底管道挖沟时的力学模型,通过静力分析得到不同条件下的最大弯曲应力和变形,并将其拟合成公式。最后,通过实例计算,验证了拟合公式的准确性。结果表明：充水状态比空管状态所受弯曲应力大;管道埋设深度越深,所受弯曲应力越大;当要求的挖沟深度较大时,一次挖沟成型可能导致管道弯曲应力超出许用应力。     

低温条件下在役管道不停输沉降的设计与施工

管道沉降施工过程中,管道暴露在大气环境中,如果昼夜温差过大,会在管道内产生轴向应力,威胁管道安全。文中以涩宁兰一线和涩宁兰二线沉降施工为例,介绍了在役管道低温条件下不停输沉降的受力计算方法、施工步骤及注意事项,并通过增加沉管过渡段长度、降低管道操作压力等措施,降低了管道沉管施工的轴向拉伸应力,确保了低温条件下管道沉降施工安全,使沉管施工安全、顺利实施。     

主动旋流管道除垢系统的三维数值模拟

为分析主动旋流管道除垢系统的清洗效果,建立了以高压高速空气为介质的内置螺旋凹槽管的环形流动模型,利用fluent软件对光滑管和内置螺旋凹槽管进行数值模拟,并利用网格无关性验证模型网格。模拟结果表明：内置螺旋凹槽管的环形流动呈复杂的三维螺旋流动,而光滑管则呈普通的直线流动。在相同的条件下,内置螺旋凹槽管的切向速度比较剧烈,而光滑管的切向速度几乎为零,内置螺旋凹槽管的径向速度也比光滑管的大。内置螺旋凹槽管的切向和轴向速度的增大,使边界层减弱,有利于增大管壁的冲刷力,从而增强清洗管道的效果。     

南海深水海管试压的快速判定方法

由于南海夏季海水表层与海底温差较大,管内的试压介质需与海底环境完成热量交换才可以进入规范要求的保压状态,而对于保温管道的稳压则需要更长的时间,对海上管道安装造成了很大影响。文中结合南海某油田新建管道的试压工程实例,给出了一种新的快速试压验收方法,成功解决了稳压过程中管内外海水热量交换对试压过程的干扰,明显缩短了试压时间。对于深水工程尤其基于水下设施开发的海底管道试压有借鉴意义,对工程成本的控制更显著。