海底管道悬空隐患成因及防治

海底管道是海上油田生产系统中心的一个重要组成部分,维护海底管道的安全是保证安全生产和保护海洋环境重要环节.本文对埕岛海区平台附近与立管连接的海底管道出现悬空的安全隐患进行了详细的调查,并对产生悬空原因进行了分析.对悬空管道的悬空控制进行了对策研究,形成了采用"水下支撑桩"方法进行管道悬空治理的施工方案,此对策实施后取得了显著效果,为保证海底管道安全,保护海洋环境提供了有利借鉴.     

海底管道悬空成因及防治

海底管道是海上油田生产系统中的一个重要组成部分,维护海底管道的安全是保证安全生产和保护海洋环境的重要环节。由于埕岛滩海油田地处黄河入海口滩海交界地带,地貌条件十分复杂,在强烈的水动力因素与不稳定的海底条件作用下,平台及海底管道附近海床遭到强烈冲蚀,使平台附近与立管连接的海底管道出现悬空现象。裸露悬空的海底管道在海流及海浪的冲刷下,产生涡激共振,一旦这种振动引起的动应力超过疲劳极限,管道就会在悬空最严重的部分(立管底部)产生应力集中以至产生疲劳裂纹。当海底管道局部位置超过一定的屈服极限,就极有可能断裂,引发原…     

M型跨接管设计中敏感性分析的参数化研究

水下模式开发的油气田中,跨接管作为水下井口、管道终端管汇(PLEM)及管道终端(PLET)间的连接管段,与海底输送管道相比具有相对特殊的结构形式与特点。因此跨接管设计通常独立于海底管道进行。介绍跨接管的设计中需要考虑的主要因素,结合跨接管预制、安装特点以及与海底管道、水下基础的等界面影响,介绍与归纳设计中包含的敏感性因素及其影响。根据多敏感性因素的特点提出基于参数化分析的设计方法,并通过计算模拟与结果比较就各敏感性因素对跨接管在位强度的影响提供一些具有指导意义的原则与思路。     

深水双管系整体安装技术探索

为了在已有平台新增立管,需要通过管卡将立管连接到导管架上.在崖城13-1油气田已有平台新增立管安装过程中,摒弃传统的管卡,立管分步安装的安装方案,大胆采用富有创新性的“管卡一体,整体安装”的安装方案,成功将立管安装至导管架上.采用“管卡一体,整体安装”的方案,不但有效解决了立管卡子安装同心度难以保证的问题,简化了海上作业步骤,极大地提高了海上作业效率,缩短了施工时间,降低了工程费用.     

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.     

深水钻井立管建模与角度安全控制

从水面钻井平台与水下立管联合作业的安全角度出发,提出一种将钻井立管的力学响应限制特性引入水面平台动力定位闭环控制中的位置保持方法,实现水面钻井平台（或船舶）基于立管角度响应的动态定位。利用有限元方法建立包括立管系统质量、系统刚度、结构阻尼和水动力载荷在内的立管运动控制模型。联合水面浮体和水下立管的低频运动特性建立水面浮体运动偏移与水下立管顶端角度及末端角度的相对运动关系模型。在此基础上,设计基于立管运行响应的动力定位控位方法,实现对立管顶端角度及末端角度的安全控制。仿真结果表明,所提出的方法可行,在外界突变的环境载荷瞬时作用于水面浮体时,能更快地跟踪新的期望最优位置,保证钻井立管运行在安全界限内。     

典型深水顶部张紧立管的设计方法

顶部张紧立管(TTR)是用于连接运动的浮式生产设施和海床上的海底系统的管道,顶部张紧立管可用于钻井、完井及生产.本文将简单介绍TTR在前期初步设计阶段的设计考虑因素,并以典型深水平台概念设计研究课题中确定的TTR立管设计参数和结构型式为例,简要介绍TTR的强度分析方法,供海底管道设计者参考.     

海底管道水下湿式维修法在工程中的应用

海底管道的安全可靠运行是海上油气田生产的根本保障。近年,由于海水冲刷悬空、海上拖网捕鱼作业等,在我国近海相继出现了几次海底管道泄漏事件。2002年10月初,南海西部涠洲12-1至11-4油田海底管道发生的一次泄漏,造成了该油田停产和巨大的经济损失;该文通过该工程所采用的水下维修实例,介绍了一种典型的海底管道水下机械连接维修方法及其实施中的难点和关键点,以期对类似工程具有指导作用。     

动力定位模式下考虑钻井立管角度响应的最优控位方法

随着海上浮式移动钻井设施作业水深的不断增加,钻井立管受水面浮体运动与海洋环境载荷的影响将更加复杂,如何通过有效的定位方法来保证水面平台与水下立管的联合作业安全是深海环境下油气开发面临的重要挑战。针对浮式移动设施水下钻井、修井的位置保持问题,本文在动力定位模式下设计一种考虑钻井立管顶、末端角度响应的控位方法,以满足立管安全运行限制域的要求。联合水面浮体与水下立管的低频运动特性分析与建立水面浮体运动偏移与立管顶、末端角度的相对运动关系与模型。在动力定位控位策略中引入最小化钻井立管角度响应的目标函数及其约束条件进行最优化动态期望位置规划,并通过“海洋石油981”深水钻井平台及其立管系统进行了仿真验证。     

水下管道连接器设计研究及应用

随着全球海洋石油天然气开发从浅水走向深水,由于潜水员下潜深度有限,海底油气管道的连接必须通过水下机器人代替潜水员完成此项工作。因此各种管道连接技术也越来越多地应用于海洋石油开发中。水下管道连接器作为一种重要的自动安装连接装置,涉及到机械、液压、材料、防腐、密封等各个方面,具有免潜水员操作、安装便捷、可靠性高等特点,可广泛应用于水下油气管道连接。本文对已成功应用于南海某气田中水下采气树跨接管连接的水平机械式管道连接器和水下管汇发球器连接的垂直液压式管道连接器,从密封结构、导向结构、锁紧结构的设计进行了深入的阐述,并在连接器样机型式试验、产品防腐、水下安装等方面也进行了详细的说明。     

Stress analysis of the subsea dynamic riser baseprocess piping

Thesubsea dynamic riser base （SDRB） is an important piece of equipment for the floating production platform mooring system.One end is connected to the rigid pipeline, carrying a rigid pipeline thermal expansion load and the other end is connected to a flexible riser, carrying the dynamic load of the flexible riser, so its function is a transition connection between the flexible riser and the rigid pipeline which fixes the flexible riser on the seabed. On the other hand. as a typical subsea product, the design will satisfythe requirements of the standards for subsea products. By studying the stress analysisphilosophy of the topside piping and subsea pipeline, a physical model and procedure for piping stress analysis of the SDRB have been established.The conditions of the adverse design load have been considered, and a combination of the static load from the rigid pipeline and the dynamic load flexibility has also been optimized. And a comparative analysis between the AMSE, DNV and API standards for piping stress with the checking rules has been done.Because theSDRB belongs to the subsea pipeline terminal product, the use of DNV standards to check its process piping stress is recommended. Finally, the process piping stress of the SDRB has been calculated, and the results show that the jacket pipe and the carrier pipe stress of the SDRB process piping satisfy the DNV standards as a whole.The bulkhead cannot be accurately simulated by the AutoPIPE software which uses the FEA software ANSYS inthe detailed analysis, but the checking results will still meet the requirements of the DNV standards.     

Efficient methods to mitigate SCR-induced walking of short subsea flowlines

Steel catenary riser is a long-established option for subsea projects in deep-water regions. Sustained pulling force of steel catenary risers on subsea flowlines in combination with cyclic thermal load throughout the system lifetime may lead to progressive global axial displacement of subsea pipelines which has been termed as ‘walking’. One of the challenges in the deep-water industry is long-term walking of subsea flowlines in a cumulative manner. Common practice methods for walking mitigation are quite expensive operations. State-of-the-art mitigation strategies are proposed in the paper by means of modifying pipe pieces before the installation operation. Bowed pipe pieces and miter joints are two recommended approaches for walking mitigation. The presented mitigation strategies are relatively cost-effective solutions for the pipe-walking challenge and they are able to considerably cease the potential cyclic walking. Comprehensive FE analyses in ABAQUS software are performed to evaluate the proposed deformed pipelines response subject to two loading conditions. Through-life integrity of the suggested pre-deformed pipeline is assessed in terms of effective axial force, local buckles and excessive axial strains. A comparison of the presented method with conventional techniques shows the effectiveness of the proposed configuration. The proposed methods can significantly reduce effective axial force throughout the subsea pipeline by means of artificially introduced deformations. The cumulative walking of the presented method is practically zero. In addition, the influence of combined triggering mechanisms to the walking phenomenon is assessed when the pipeline is located on a sloping seabed and it is subject to non-uniform thermal loads. A parametric study is performed to improve confidence in design and provide a reasonably practical technique with an optimal shape.     

流花4-1油田开发项目中的技术集成创新及应用

对超期服役老平台进行安全解脱和回接作业,开发锚系解脱与回接成套技术,立管快速解脱、海底存放与回接成套技术及老旧跨接管深水拆除技术,在流花4-1油田水下生产系统的开发中,应用双泵采油系统和远距离电潜泵变频驱动技术,采用简化联顶管柱系统取代传统联顶管柱系统成套技术,实现管线终端PLET的国内首次研发,自主管理300 m以上深水铺管,应用遥控水下高压电切换开关技术。     

深水钢悬链线立管(SCR)安装分析研究

海管(立管)是海底生产系统和浮武装置之间的关键连接.随着海洋油气开发水深的不断增加,对海管(立管)自身以及辅助施工设备的性能都提出了更高要求,施工及正常作业的安全保证愈加重要.基于立管分析软件Orcaflex,针对项目中的SCR立管进行了安装分析,并依据规范进行应力、应变校核,可为深水安装分析及方案的确定提供一定的技术参考和理论支持.     

海底管线调查方法和资料处理

从海底管线的铺设方法和灾害类型入手,阐述了目前海管调查的基本方法和实施思路,对工程物探和潜水检测资料的处理过程进行了描述。     

Numerical analysis of vortex-induced vibration on a flexible cantilever riser for deep-sea mining system

The flexible cantilever riser, as a special form of the marine riser, can be encountered in a deep-sea mining system, where the bottom of the long vertical lifting pipeline is connected with the intermediate warehouse. The main objective of this paper is to investigate the effects of the bottom weight caused by the intermediate warehouse and the flow speed on the dynamic responses of the cantilever pipeline. A quasi-3D coupling algorithm based on the discrete vortex method and finite element method is employed to calculate the unsteady hydrodynamic forces and vortex-induced vibrations of this pipeline in the time domain, respectively. We first simulate the VIV of a long flexible riser with two fixed ends in a stepped flow to validate the feasibility of the present method. Then, systematic simulations of cross-flow VIV of the cantilever riser are carried out under a wide range of bottom weights and different current speeds. The number of the vibration mode shows the decreasing tendency with the increase of the bottom weight. In a certain range of the weight, the number of the dominant mode remains unchanged, while the vibration amplitude declines with increasing weight. An amplitude jump phenomenon can be observed when the transition of the dominant mode in two contiguous mode clusters occurs. Moreover, the higher-order modes are excited with the increase of the current speed.     

水下转塔生产系统解脱过程中的水动力特性研究

考虑到南海的恶劣海况对系统立管以及锚链的水动力作用,通过数值计算与Orcaflex模拟了水下转塔生产系统在解脱过程中的动态响应,并分析了恶劣海况对系统解脱过程中各参数的影响,所得结果对水下转塔生产系统的实际应用具有指导性意义。     

浮式平台水下电缆（立管）快速解脱及存储技术研究

以流花11—1平台生产立管系统解脱为例,介绍平台立管系统解脱的新方法及创新技术。提出新的施工方案,并将电缆密封装置、电缆（立管）防弯等新技术引入到施工中,使得电缆（立管）解脱所花的时间较常规方法缩短一半以上。     

国外海底管道局部屈曲研究综述

海底管道是海洋油气集输系统中最重要的组成部分之一,从铺设到服役都将承受多种载荷的作用,并可能发生局部屈曲且沿管道传播开来,由此造成严重的后果。海底管道的局部屈曲在管道安全性方面具有重要意义,已成为海底管道设计与评估中重要的内容。详细阐述了国外关于海底管道受外压、弯矩和轴力作用下的局部屈曲研究成果,论述了在单个载荷和多个载荷联合作用下的局部屈曲破坏机理,并提出了未来研究的建议。