非埋设海底管道弧线段侧向屈曲的处理方法

海底管道的设计及铺设方式需考虑管线运行后的侧向屈曲问题。本文以卡塔尔NFA项目为工程案例,对设计路由存在弧线段的非埋设海底管道侧向屈曲的处理方法予以浅析,得出较为优化的解决方案,为同类型海底管道铺设积累了宝贵经验。     

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。     

浅水域双层海底管线S型正常铺设静态分析方法研究

本文以海洋石油某浅水海域12"/18"双层海底管线铺设项目为例,重点阐述了海底管线正常阶段铺设分析以及海管局部屈曲校核的内容和方法。笔者利用OFFPIPE有限元计算软件建模与试算,确保应力、应变等结果符合DNV规范要求。对浅水域海底管线铺设分析及海上施工作业具有借鉴和指导意义,同时为从事海底管线铺设工作的人员提供学习与参考。     

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。     

黏土中海底管线自沉过程CEL有限元法分析

在深水区域,海底管线常直接铺设到海床之上,使得海管在铺设过程中下沉至泥面以下一定深度。准确预测管线安装后的埋深是评价管线侧向稳定性的关键所在,通过CEL有限元法,对海底管线自沉问题进行研究,得到无重均质黏土和有重正常固结黏土中海管下沉阻力和下沉位移之间的关系。研宛表明,CEL有限元法的计算结果与理论解符合程度较好,对模拟管土相互作用问题有很好的适用性,可有效分析海底管线与土体之间的大变形问题。     

蛇形铺管形状对海底管道横向屈曲的影响

蛇形铺管法是一种有效控制管道横向屈曲的方法,该方法的关键是使管道在预设位置激发屈曲,且管道后屈曲的弯矩及应变控制在合理的范围内。文章提出了一种新的蛇形铺管形状,即正弦曲线形状,基于ANSYS软件建立了用于平坦海床上蛇形铺设管道横向屈曲分析的计算模型,对正弦曲线形状的蛇形铺管形状进行了分析,并与工程普遍采用的弧形铺管形状进行了对比。对比分析表明,正弦曲线铺管形状有效地降低了管道屈曲的临界荷载,且管道后屈曲的弯矩及应变更低。     

浅水海域内防腐管道铺设屈曲监测方法研究

由于内防腐海底管道在管道内部增加了防腐涂层,传统的机械式屈曲探测器无法进行使用,需要采用其他的屈曲监测手段,通常可情况下,在铺管船上配置ROV进行海底管道铺设监测着泥点进行屈曲监测,但是针对浅水海域的施工,海底管道铺设着泥点和船尾间的距离远大于水深,ROV布置在铺管船上不能进行精准的着泥点监测.本文通过采用USBL信号...     

管线J型铺设下放过程受力影响因素分析

采用J型铺管系统进行深水管线铺设时,管线在环境载荷作用下于铺设塔分离位置产生较大的弯矩,因此需要根据管线入水长度的增加而不断调整铺设塔工作角度以保证施工安全。本文以我国拟建造的半潜式J型铺管平台为目标船,以管线由水面下放铺设至海底的过程为对象,采用水动力软件OrcaFlex建立计算模型。在静态条件下分析铺设角、流向角对管线应力的影响,得到不同下放长度时适宜的铺设角。在动态条件下研究船舶垂荡、纵荡、横摇和纵摇对管线关键位置应力的影响。结果表明,在管线下放至海底过程中船舶运动对管线托管架接触位置应力影响较大,而在管线铺设至海床后仅垂荡运动对触底点区域应力影响显著。本文对管线J型铺设全过程受力影响因素的分析,可为实际深水管线铺设设计提供理论依据。     

印尼项目海底管线铺设焊接质量管理

海底管线用于将海底油气资源输送至陆地处理终端或销售终端,其铺设过程中的质量控制直接影响整个海上油田的安全长久运行,管线焊接质量更是关键。本文结合我公司印尼项目的海底管线铺设过程,对大尺寸薄壁厚管线焊接质量管理进行了探讨,旨在为后续项目提供必要的工程参考。     

基于复合形法的提管架夹紧机构优化设计

海底管道在铺设和使用期间可能会发生泄漏、屈曲或灾难性的破坏。对损坏的海底管道进行应急维修时,要用提管架将管道提离海床,为使用其他维修设备进行维修提供作业空间。管道夹紧机构是提管架的重要机构,采用复合形法对管道夹紧机构进行优化计算,根据优化对象建立了优化数学模型;确定设计变量,建立了目标函数;建立了以不等式形式给出的约束条件;应用Matlab编写优化程序,迭代求得最优解。     

超大管径海底管道长距离登陆拖拉技术研究

针对超大管径海底管道长距离登陆拖拉技术,分别从安装方法、计算分析、数值修正等方面进行了研究。对大管径海底管道长距离拖拉与常规海管拖拉进行比较,重点分析了设计及施工中的难点,并在施工方法及设计原理上提出了解决措施。对于混合拖拉法,采用有限元方法对管道拖拉过程中的局部弯曲形变及屈曲校核进行了数值模拟和分析,有效规避了拖拉过程中弯曲变形对海管局部屈曲产生的不利影响。针对超大管径管道在DNV规范中的适用性进行了研究,并对DNV所推荐校核方法进行了修正。为超大管径海底管道长距离登陆拖拉的设计及施工提供技术支持。     

非连续性抛石处理海底管道悬跨原理及施工工艺

为解决海洋石油管道工程中海底管道悬跨的问题,阐述非连续性抛石处理海底管道悬跨的原理及施工工艺,该技术通过常规工程船舶搭载石料,采用遥控无人潜水器可操作自卸式抛石漏斗进行抛石作业,采用多点抛料、逐级堆叠的施工工艺完成抛石处理,应用三级校核标准实现抛石质量控制,完成悬跨点抛石支撑。非连续性抛石处理海底管道悬跨施工工艺简单、对作业船要求低、不影响油田生产,而且可靠性高,在费用和效果上都具有较大的应用优势。该方案为处理海底管道悬跨问题提供了新的思路和途径。     

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。     

腐蚀海底管道可靠性分析

为了计算海底管道在腐蚀作用下的可靠性,研究了海底管道在正常服役阶段可能受到的荷载作用,包括内压、温度、弯曲、覆土、地震作用和残余应力作用。基于Monte Carlo方法结合算例,计算了腐蚀海底管道在这些作用下的可靠性,得到了失效概率随时间的变化曲线。同时,研究了这6种作用对腐蚀海底管道的影响,描述了各种作用对腐蚀海底管道的影响程度。从影响腐蚀海底管道失效概率的角度,定义了参数灵敏性指标,对海底管道设计中经常涉及的参数如操作压力、管道半径、管壁厚度和管线埋设深度等进行了灵敏性分析,讨论了其变化对管线失效概率的影响,为实际工程中对腐蚀海底管道进行可靠性分析提供了参考。     

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。     

水下应急封井装置内部冲蚀磨损数值模拟

水下应急封井装置是一种应急抢险设备,用于水下井控失败后的抢险救援。为了解水下应急封井装置在不同工作状态下的磨损情况,对不同工况下应急封井装置的内部流动进行了CFD数值模拟。通过分析5种工况下内部管道的磨损率分布,确定磨损较严重的位置,并对其结构进行了优化。分析结果表明:主垂直管开启(工况1和工况2)时,最大磨损率较小,磨损主要分布在主垂直管的分流孔附近;主垂直管关闭时,最大磨损率明显增大,磨损严重的位置位于直角管下游管道外侧壁面,以及直角管内侧拐角处;将直角管结构改为盲三通可以显著减小该处的磨损率。所得结果可为水下应急封井装置的结构设计和优化提供一定参考,有助于加快我国水下应急装备的研究进展。     

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。     

海底管道端部行走评估的解析方法

使用数值解析方法对海底管道端部行走发生可能性进行筛选分析,对行走管道的端部行走量进行评估,并对影响端部行走量的关键参数进行敏感性分析。对于解析法的适用性进行研究,研究结果表明,解析法计算结果略保守,与有限元法结果差异小于10%,可用于项目前期初步评估海底管道端部行走行为使用;管道长度和热力梯度增加,行走量随之增加;摩擦因数增大,行走量呈抛物线形状变化。研究成果可为海底管道设计提供参考。