基于能量法的跨航道海底管线抗落锚实验研究

随着跨航道海底管线应用越来越普遍,航道、水港等海域的抛锚作业对海底管道带来的安全风险问题越来越引起人们的关注。文章针对海底管道堆石保护方法,通过模拟实验研究了抛锚作业过程中海底管道的应力状态,并对其进行了损伤分析。通过绘制不同影响因素下管道变形的对比曲线,研究了覆盖石材、抛锚速度、埋深等因素对管道损伤的影响,并基于正交试验原理分析了不同影响因素对海底管道响应的敏感性。结合标准DNV RP-F107中的能量计算方法研究了不同影响因素对海底管道响应的工况,分析得出管道的最小推荐设计埋深。     

分部浮力法控制海底裸置管道侧向屈曲数值模拟研究

分布浮力法是控制海底高温高压油气输送管道在预设位置发生侧向屈曲的一项重要技术。基于ABAQUS软件,使用隐式动力算法分析具有初始缺陷的海底裸置管道的侧向屈曲和后屈曲特性,探究管道长度、温度、初始几何缺陷与管道应力和屈曲变形幅值之间的关系。考察浮力单元及其参数对海底裸置管道侧向屈曲和后屈曲特性的影响。计算结果表明,不是任意浮力单元都能起到降低管道最大应力的作用,合理地选择浮力单元的长度和重力比十分重要。     

海底埋设管线平管起吊运动分析

基于有限元软件OrcaFlex,充分考虑不规则波浪、海流、管土相互作用以及船舶管线耦合运动,建立海底埋设管线平管起吊模型。参考DNV-RP-F110计算埋深管道受到的土壤阻力,依据DNV-RP-C205确定相关水动力系数。通过数值模拟研究分析管线在平管起吊过程中管道的运动响应以及吊绳张力的时间历程变化,为实际海底管线平管起吊提供一定理论参考。     

腐蚀条件下的海底悬跨管道振动分析

为有效预测腐蚀条件下海底悬跨管道的涡激振动响应,基于Euler-Bernoulli梁理论和改进范德波尔尾流振子方程,引入裂纹梁的等效抗弯刚度,建立考虑腐蚀作用的海底悬跨管道涡激振动模型。运用该模型对海底悬跨管道进行振动分析,并将计算所得结果与通过有限元建立的腐蚀管道模型所得结果相对比,验证该模型的准确性。通过分析不同腐蚀深度下海底悬跨管道的涡激振动特性发现：考虑腐蚀作用的管道在固有频率、位移响应和应力响应等方面与完整管道差异较大,且随着腐蚀深度的增加,变化率逐渐增大;考虑腐蚀作用的管道在发生涡激振动时的不稳定性比未考虑腐蚀作用的悬跨管道更强。     

海底悬跨管道在内流影响下的动力响应研究

海底管道是海洋油气工程的重要组成部分.如何保障海底管道的安全是设计和研究人员十分关心的问题之一.本文结合工程实际情况,应用有限元数值模型的耦合计算探讨了内流对海底悬跨管道动力响应的影响.针对水平输油悬跨管道,采用三维弹性动力学方程模拟管道,内部流体采用层流模型.通过在流固边界上反复迭代,进行管道及其内部流体系统的三维流固全耦合计算,得到管流耦合系统的固有频率,并与其它频率计算方法的计算结果进行了比较.同时对冲击载荷和波浪载荷作用下,不同流速内流对海底管道动力响应的影响进行了计算和比较分析.     

埕岛油田海底管线悬跨段动力响应分析

以胜利埕岛油田CB11D-CB11E海底输油管道CB11D端悬空段极端海况为例,研究了该海底输油管道的在波浪、流、地震等外荷载作用下的动力响应,结果表明,在波浪、流及地震共同作用下悬空管道两端及弯管处应力很大,管跨中间位置位移最大,说明该两处最容易发生破坏和断裂.因此应密切检测悬空管道两端和管跨中间的刚度,及时采取防护措施.     

海流作用下海底管道疲劳寿命分析

本文建立海底管道振动微分方程,采用Fluent软件求解涡激振动升力系数,由时程分析法获得海底管道动力响应,并运用线性累积损伤理论和S-N曲线法分析海底管道疲劳寿命。     

不同覆盖层对海底管道受落锚冲击防护有效性的试验研究

海底管道是海上油气工程的重要基础设施。随着港口运输规模的不断扩大和海洋油气工程的快速发展,港口航道区域与海底管道登陆段发生重叠情况不可避免。第三方活动造成的坠落物撞击(如船舶落锚),会威胁航道下方埋设的海底管道的结构安全。为了寻求合理的防护措施,保证海底管道的安全运行,有必要对落锚引起的管道动态响应进行研究。文章采用物理模型实验的方法,对管道上方覆盖的纯块石层、混凝土块层+块石层、混凝土块层+橡胶垫+块石层、柔性防护垫层+块石层等不同防护形式的有效性进行了对比研究。利用光纤布拉格光栅(FBG)传感器实时测量管道表面的动态应变响应,分析其沿管道的轴向变化以及极值分布。通过模型试验确定了相对有效的覆盖层形式及设计厚度,为海底管道的设计和维护提供了重要依据。     

海流--管道--海床之间动力相互作用的量纲分析及实验模拟装置研制

海底管道涡激振动和管道周围海床冲刷是海流--管道--海床之间复杂的动力耦合问题.文章应用量纲分析方法对海流、管道与海床之间的动力耦合作用进行了分析,确定了在实验模拟中应遵循的相似准则.在此基础上,研制了一套能模拟海流、海床与海底管道之间相互作用的实验模拟装置.初步实验结果表明文中研制的实验模拟装置能够模拟典型海洋环境下海底管道的涡激振动和管道周围海床冲刷等问题.     

东海平湖油气田海底管道抢修应急预案

介绍了我国第一部海底油气输送管道抢修应急预案.该预案包括了管道的应急组织机构、应急响应流程、抢修方案,并建立了应急保障资源数据库.在国内目前还不存在专业的海底管道抢修服务商的情况下,对海底管道的紧急抢修工作的组织和实施具有参考意义.     

海底管道巡检船研发设计

简要介绍自主研发设计的"海底管道巡检船"船型的主要技术性能和技术特点。该船定位为国内首艘海底管道巡检船,搭载专业声学探测装置,抗风浪性能良好,能够持久巡线并应急响应,其各项功能均针对渤海海域海底管道运维需求进行设计,能够保障海底管道安全运营,排除隐患以避免或最大限度降低管道泄漏造成的损失。     

海底管道稳定性分析

海底管道稳定性设计是海底管道整体设计的起始部分,也是海底管道设计的重要部分,该部分直接决定海管的选择形式。对海底管道稳定性分析的合理性直接影响着海管在整个运营周期内的安全和经济效益。结合现行主流设计规范,讨论海底管道稳定性分析涉及参数,研究海底管道分析设计方法,并为今后海底管道稳定性设计提供合理化建议。     

铺管船运动响应及对铺设管线的耦合作用

[目的]随着深海海洋资源的不断开发,铺管船在海底管道铺设任务中扮演着非常重要的角色,故有必要开展浅水铺管船提升作业能力的分析工作。[方法]以"中油海101"号铺管船作业能力提升实际工程项目为依托,运用SESAM和Orcaflex软件分析铺管船在增加作业水深时其铺设管道与船体及系泊系统的相互作用,包括管道和管道水下悬垂段对船体运动响应和锚链张力的影响、船体六自由度运动对管道张应力和弯曲应力的影响。[结果]结果表明:管道对船体运动和锚链张力的影响较大,管道水下悬垂段的长度对船体纵荡运动和锚链张力的影响较大,铺管船垂荡运动对管道受力的影响最大。[结论]研究成果可为浅水铺管船作业能力提升项目提供理论参考和评估依据。     

海底管道不平整度分析

海底管道不平整度分析是根据海底管道悬跨分析的结论,研究海底管道铺设在不平整的海床后其自由悬跨长度、悬跨高度以及自由悬跨产生的应力、应变是否满足要求。本文首先分析海底管道不平整度分析涉及参数,然后结合工程实例,对我国南海深水区复杂地质情况下一条预建海底管道不平整度进行分析评估,并提出合理的优化方法。本文的研究成果对今后类似海底管道不平整度分析有参考意义。     

海底管道S型铺设偶然工况分析与对策

海底管道铺设过程的偶然工况分析是海底管道安装设计的重要内容,通过偶然工况分析可以充分识别铺管过程的潜在风险,为制定应急方案提供支持。采用OFFPIPE软件建立海底管道铺设模型,对陆丰7-2海底管道正常铺设和偶然工况进行了分析,结果表明蓝疆号铺管船具备铺设该海底管道的能力,并根据分析结果明确了偶然工况应急措施,为安全可靠地铺设海底管道提供了技术支持。     

计算机技术在海底管道施工中的应用

在海洋工程领域中,计算机技术在众多方面所表现出来的优越性对于海底管道的施工颇具指导意义.本文从滩浅海油田开发的现状入手,从提高和完善海底管道施工技术的角度,提出了采用计算机技术辅助海底管道施工及防护的新思路,详细阐述了计算机技术在海底管道稳定性分析、海底管道凸起及悬跨应力分析、海底管道涡激振动分析、海底管道立管结构预制及起吊分析等方面所开发的软件的工作原理和对海底管道施工及防护的辅助作用,并进一步说明了这些软件的运行过程和应用效果.     

陆丰7-2海底管道铺设敏感性分析

海底管道铺设过程的敏感性分析是海底管道安装设计的重要内容,通过海底管道铺设敏感性分析可以明确铺管作业的操作参数,为海上铺管作业提供支持,并有效识别铺管过程的潜在风险。采用铺管软件OFFPIPE建立海底管道铺设模型,对陆丰7-2海底管道铺设张力、水深和托管架角度等参数敏感性进行了分析,明确了蓝疆号铺管船的铺管作业参数,为安全可靠地铺设海底管道提供了技术支持。     

不同海流流向下海底管道牵引过程中的动力学响应

参考海底管道牵引的相关文献,结合管道侧拉的具体过程,利用大型水动力分析软件OrcaFlex建立了管道牵引的动力学响应简化模型。通过改变海流方向和对牵引点A进行时域水动力分析,得到了不同海流流向对管道牵引过程的影响和管道牵引的最佳海流流向,确定了管道在经过牵引通道和出油管时易发生应力集中现象。结合水动力分析结果,给出了牵引过程中管道的力学性能和牵引的注意事项。     

非线性管土耦合条件下悬跨管道涡激振动响应时域预报

海底悬跨管道与海床耦合呈现高度非线性,使得发展一种时域预报方法成为需要.文章运用有限元法对输液张紧悬跨管道进行空间离散,并应用Facchinetti等改进的尾流振子模型和切片假定模拟每个有限单元上的涡激振动水动力,发展了一种悬跨管道-海床-流场多场耦合的非线性时域预报方法.在合理选取尾流振子模型附加水动力阻尼参数的基础上,时域预报了线性、理想塑性和张力截断弹簧模型下悬跨管道的涡激振动响应.研究结果表明,基于尾流振子的时域预报方法能够合理地描述非线性管土耦合边界下VIV响应;非线性边界条件下,锁定产生的最大响应幅值低于线性结果.     

船舶抛锚对渤海湾海底管道撞击影响

抛锚撞击是使海底管道损坏的一个主要因素。针对我国渤海湾水深浅、航运密集,曾发生船舶抛锚作业对其海底管道造成损坏的情况,运用能量分析法,就船舶抛锚对渤海湾海底管道的撞击损伤进行分析。建立海底管道抛锚作业撞击损伤的数学模型,分别对不同埋层厚度、不同混凝土厚度下的海底管道抛锚撞击及产生的凹陷深度等损伤程度进行研究,提出渤海湾海底管道埋设深度的安全域。该研究可为渤海湾海底管道工程建设提供方法和依据。