深水开发中的海底管道和海洋立管

随着中国海洋石油天然气工业的发展,越来越多的油气资源在水深约500米的深水区被勘探和发现.不管用于处理的浮式装置采用什么类型,海底管道和海洋立管始终是海洋基础结构中的关键部分.本文探讨了在中国海域具有重大应用潜力的各种各样的管道和立管概念,重点论述了类型选择、工业标准、工程挑战、解决方案和海上安装.不同类型间进行了简单的对比,给出几个例子展示了所提出的概念.最后得出结论,某些管道和立管方案在中国的深水开发中是非常有潜力的和可行的.     

海洋深水立管最小壁厚计算方法

深水立管钢管的壁厚是决定钢管承受安装和操作期间内、外荷载作用的关键因素,也是影响工程费用的关键因素,深水海洋立管因其受外部静水压力和内部介质压力共同作用,而使其在壁厚计算上与浅水海洋立管壁厚计算不同,且所遵循的规范也不同.本文以API RP2RD为基础,以SCR立管结构型式为例,简要介绍海洋深水立管壁厚计算中应主要考虑的设计因素和计算方法,供海底管道设计者参考.     

海洋立管的涡激振动

海洋输流立管是海面与海底井口间的主要连接件，是海洋基础结构的关键组成部分，作为海面与海底的一种联系通道，既可用于浮式海洋平台，又可用于固定式平台及钻探船舶。立管在波浪及海流的作用下易发生涡激振动（VIV），涡激振动是深水立管设计的一个主要控制因素。对海洋立管涡激振动的工程背景、研究现状进行了介绍，对所做的研究工作进行了总结，并提出了研究中的不足之处及进一步研究的建议。     

内波对海洋立管的作用

海洋内波作为海洋水体中特殊的非线性波动现象,对海洋立管的作用特征尚处研究阶段。本文首先分析海洋内波的成因及研究现状,之后结合我国南海海洋内波多发特性,对该海域内已建立管在内波作用下的特性进行分析,得出合理化建议。随着我国南海深水油气资源开发战略的推进,研究内波对海洋立管的作用具有重大的学术意义和实际应用意义。     

我国首座深海钻井平台在沪开工

4月29日，世界第六代3000米深水半潜式钻井平台在上海外高桥造船有限公司开工兴建。这是我国首次建造深海钻井平台，对提高我国深水作业能力和海洋工业装备制造水平具有重要的战略意义。     

深水管线安装技术

在过去的几年里,深水管线铺设经历了快速的发展,目前可以预测的是油气开采水深可以达到3 600 m,未来必将突破这个限度。现在各种海底管道的安装方法在海洋深水市场中都有各自的优点,在线结构物和钢悬链立管可以进行安全高效地安装,管道的旋转也能被有效地控制,海上维修技术也已经被证实。文章介绍了深水管道及附属结构物的几种常用的安装方法,并对管线铺设水深的限制进行分析,供同行参考。     

基于受迫振动实验的柔性立管的VIV响应预报

涡激振动响应预报对于深水海洋结构物的设计是非常重要的。近年来，基于圆柱体的受迫振荡实验数据提出了若干经验模型。针对潘志远提出的一种基于实验数据并且与立管的有限元模态分析有机结合的VIV预报模型，采用近期的一个阶梯状分布来流下的涡激振动响应实验测量数据，验证了该模型的有效性和局限性。     

深水钢悬链立管J型铺设研究

J型铺管法具有先天的深水适应性,已广泛应用于深海水域的管道铺设作业,而我国对深水管道J型铺设的研究仍处于起步阶段。本文以作为深水开发首选立管形式的钢悬链立管为研究对象,应用Orcaflex软件对立管J型铺设过程做动态分析,校核内容包括最大弯曲应力、最大等效应力及有效张力。将铺管过程分3个阶段进行立管J型铺设强度分析,得到立管受力最大铺设阶段。针对受力最大阶段,进行立管作业窗口分析,得到满足立管使用条件的环境参数。本文所开展的深水钢悬链立管J型铺设研究对推进我国深水铺管技术的发展具有实际工程意义。     

深水钢悬链线立管顺流向非线性动力分析

深水钢悬链线立管在外部流体作用下的动力响应在立管的性能优化设计中是非常重要的.文章考虑了深水钢悬链线立管轴向大应变的特性以及弯曲刚度和内流的影响,利用Hamilton原理和拉格朗日应变理论建立了立管的二维动力学模型.将外部流体的非线性作用力用Morison方程表示,通过Hermite插值函数对动力学方程进行离散,采用平均加速度法求解立管的动力响应.探讨了外部流体的非线性作用力对海洋立管顺流向动力响应的影响以及不同流速和拖曳力系数与海洋立管共振响应幅值的关系.     

深水SOR立管触地区域管土作用研究进展

钢悬链线立管作为一种全新的深水立管系统已经在国外多个项目中应用,总结了有关深水钢悬链线立管触地区域管土相互作用的研究进展,主要包括STRIDE和CARISIMA工业合作计划的研究数据和其他的相关论文,能够为国内深水钢悬链线立管的研究提供参考．     

深水SCR立管触地区域管土作用研究进展(英文)

钢悬链线立管作为一种全新的深水立管系统已经在国外多个项目中应用,总结了有关深水钢悬链线立管触地区域管土相互作用的研究进展,主要包括STRIDE和CAluSIMA工业合作计划的研究数据和其他的相关论文,能够为国内深水钢悬链线立管的研究提供参考.     

新型深水立管提升系统设计及展望

描述了深水油气开发中立管安装工艺、关键技术和分析方法。针对S型铺管船进行立管安装时存在的托管架难以靠近平台、张力转化复杂,水下操作多等难题,设计了一套全新的深水立管提升系统。该系统适用于1 500~3 000m水深处钢质悬链线立管(SCR)的安装,实现了S型铺管船在铺管完成后即能直接进行安装立管,减少了大型船舶的动复员,有效节约了成本。另外,这套深水立管提升系统通过改进也可用于安装其他管道上的结构物。     

一体化海洋监测系统调试技术研究与应用

一体化海洋监测系统使用仪器和系统收集环境数据、平台位置、运动、稳性和锚链张力等,以支持作业者安全操作。该系统将采集、显示和存储半潜式平台各子系统的数据,集成了各种传感器和其它系统的数据,包括装载管理程序、环境监测系统、系泊监测系统交互、钢悬链线立管交互。研究结果将助推深水海洋平台海洋监测系统的全面国产化进程,提高系统的稳定性。     

立管完整性管理分析

立管系统因海洋环境的时变性和不确定性以及与周围土壤相互作用的复杂性，疲劳和结构响应非常复杂，是一项建设成本大、运行风险高的海洋工程。近年来随着能源紧缺带来的世界范围内油气价格的不断攀升，国外油气公司或作业者越来越重视对深水立管系统进行全寿命期间的完整性管理，通过对失效因素的监测、检测以及对原设计的重新复核，适时合理地制定维护、维修计划和措施，避免不必要的因泄漏和停产带来的健康、安全和海洋环境的巨大经济损失，达到追求油气田开发建设效益最大化的目的。结合联合工业项目-立管完整性管理推荐做法（DnV-RP-F206），重点介绍立管完整性管理概念，完整性管理过程／体系文件建立内容，以及立管主要失效模式和常用的监测、检测方法，并以一个墨西哥湾深水立管系统监测实例说明完整性管理内容。     

波浪作用下海洋立管试验研究及ANSYS数值模拟

海洋立管在石油工业生产中有着非常广泛的应用,同时也是薄弱易损的构件之一。立管管内有高温高压的流体流过,管外承受海洋环境荷载尤其是波浪荷载的作用,受力比较复杂。由于中国大部分的海上油田水深都比较浅,所以重点研究浅水中的海洋立管。运用相似理论将实际立管模型缩放为试验模型,在管内流体流动及管外波浪荷载作用下,测量立管动力响应,并与Ansys有限元数值模拟结果进行了比较。     

深水锚泊的新概念与新技术

本文为首届国际深水锚泊系统(概念、设计、分析和材料)会议的综述,重点对于立管式锚泊系统、吸力式沉箱锚和合成锚缆进行了讨论,并概述了锚泊的大型海洋浮式开发系统水动力性能的计算、数值模拟与设计的相关问题.     

发挥五大战略优势 构建五大产业集群

大连是我国北方重要的沿海开放城市，较之国内其他港口城市，具备深水大港优势、海洋资源优势、海洋科技优势、海洋产业优势和海洋管理优势等五大战略优势，这些特色优势为发展临港产业集群提供了有利的条件。大连应依托东北老工业基地振兴及建设东北亚国际航运中心的有利契机，突出发挥自身的海洋优势，依托深水大港，加快构建港口产业群、修造船产业群、水产品出口加工产业群、海洋渔业物流中心产业群、滨海旅游产业群等五大临港产业群，为促进东北亚国际航运中心建设步伐做出积极贡献。     

基于CFX的配置浮筒海洋立管涡激振动研究

运用CFX软件对4种不同浮筒覆盖率下的深水立管涡激振动进行模拟,验证大涡模拟在配置浮筒立管研究中的可行性。结果表明,浮筒覆盖率越大,立管均方根响应幅值越大;在不同的浮筒覆盖率的情况下,海洋立管的主要振动响应频率与浮筒所支配的涡泻频率和立管所支配的涡泻频率有关,浮筒覆盖率较小进行高频运动,浮筒覆盖率较大进行低频运动;数值模拟的均方根位移与模型试验的的均方根位移相符合,数值模拟的振动响应频率范围与模型试验的频率响应范围一致,对配置浮筒的海洋深水立管运用大涡模拟是可行的。     

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.     

细长海洋结构物涡激振动研究综述

随着世界范围内深海石油开采的需要,近年来关于海洋结构物涡激振动的研究越来越受到重视.虽然此问题在数值模拟和实验方面都已取得了一定的进展,但是还有许多问题尚待解决.同时,新型海洋结构物的引入给涡激振动的预报方法和抑振手段提出了新的挑战.因此,细长海洋结构物的涡激振动仍将是未来几年里备受关注的研究课题.本文在介绍有关涡激振动基本概念和理论背景的基础上,总结了近年来关于以深水立管为代表的海洋结构物涡激振动的研究与进展,包括对现有涡激振动分析工具的分类与评估;对柱体及海洋结构物涡激振动的实验研究;对深水立管与涡激振动相关的疲劳评估准则的研究;海洋结构物的横向、流向及轴向涡激振动的耦合作用研究;关于海洋结构物涡激振动的抑振措施和设备的理论及实验研究.本文着重介绍了计算流体力学方法在海洋结构物涡激振动研究中的应用和进展.最后,对海洋结构物涡激振动相关的研究热点的现状进行了总结并对今后工作提出了展望.