登陆海底管道设计技术

登陆海底管道设计影响因素多、施工复杂,针对这些特点深入介绍了登陆海底管道设计技术,从路由设计和近岸段设计两个方面阐述,并对近岸段设计中的挖沟稳定性、土壤液化、工程回填和海底管道拖拉进行重点描述,可为将来相似的海洋工程项目登陆海底管道设计提供借鉴。     

超大管径海底管道长距离岸拖及复杂海况下水平口对接施工技术

浙江舟山大陆引水三期工程项目面临超大外径(1.228m)海底管道长距离(1.2km)岸拖以及复杂海况下(水深12.2m,流速1.5～2.0m/s)水平口对接和充水沉管等挑战。提出采用ABAQUS软件模拟岸拖过程中的管道力学状态,基于SACS软件进行限位桩设计,采用OFFPIPE软件进行水平口对接计算,采用AutoPIPE软件进行对接管道充水沉管分析等模拟计算方法,并创新采用了一种无安装残余应力的水平口对接方法,成功实现了该项目现场施工顺利完成,取得了良好的技术成果和经济效益。本文研究成果和施工经验可为后续超大管径海底管道长距离岸拖及水平口对接的设计、施工提供借鉴和参考。     

海底输气管道强度设计

海底输气管道建设方兴未艾，海底管道设计正向着高压力、大管径、长距离、深海域发展。与陆上管道强度设计不同，海底管道壁厚计算的基本载荷除了管道内压外还应考虑海水水深造成的静水压力。在很高的静水压力作用下，管道截面可能发生屈曲，当外部压力超过某一临界值时，局部屈曲可沿管线轴向传播。本文介绍了海底管道强度设计的特点、管道壁厚的计算方法和防止海底管道发生屈曲变形传播的措施。     

印尼项目长距离海底管线登陆拖拉施工研究

印尼项目海底管线登陆拖拉全长4.6 km,属长距离管线登陆。因登陆区域水深较浅,铺管船无法进入,通过分析比较几种常规施工方法,结合登陆点陆上条件、海况及天气等影响,为将施工风险和难度降到最低,最终确定采用底托法和绞车拖拉相结合的方法进行登陆拖拉施工。本文介绍了该方法的技术方案和具体施工步骤,可在为后续项目提供工程参考。     

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。     

拖拉法铺设登陆海底管道

本文根据近年来铺设登陆海底管道的经验,对管道登陆的拖拉铺设法,拖拉系统设计,拖管力计算以及拖拉设备的选择做了详细介绍;并介绍了根据国内设备的具体情况设计的穿接滑轮组式接管拖管法。     

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。     

拖拉法铺设登陆海底管道

本文根据近年来铺设登陆海底管道的经验，对管道登陆的拖拉铺设法，拖拉系统设计，拖管力计算以及拖拉设备的选择做了详细介绍；并介绍了根据国内设备的具体情况设计的穿接滑轮组式接管拖管法。     

阿布扎比原油管道项目海底管道底拖法施工技术

阿布扎比原油管道项目终端分部工程海底管道管径大、拖拉距离长、弧线路由等难点是工程设计人员所面临的主要挑战。针对该工程特点,分析了海底管道底拖法的选取理由,较全面地介绍了底拖法的主要施工工艺,探讨了施工中的几个关键技术点,包括控制拖管过程中管道侧向位移和扭转、防止走锚或断缆以及遭遇恶劣海况的应急措施。该工程底拖法施工的如期顺利完工表明:在提升现有海上施工装备能力的基础上,拖管施工技术还能向更高的水平发展,其应用也必将更广泛。     

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。     

长输油气海底管线侧向屈曲蛇形铺设布置方法

长输油气海底管线在温度和内压的作用下,可能会发生多个侧向屈曲,因此有必要建立合理的控制方案,保证管道安全,控制项目投资。对于蛇形铺设方案而言,确定最大允许锚固点长度(VAS)和蛇形铺设间距及长度范围是优化布置的关键。根据理论结果,给出了VAS的初步估算方法。同时结合有限元直管和曲管模型分析,提出最优蛇形布置方案的确定方法。所述方法可为海底管线工程中侧向屈曲控制优化提供参考。     

内衬管修复旧管道安装拉力理论分析与数值模拟

通过安装设备将新管道（如复合柔性管）拖入旧管道中作为内衬管是一种新兴的管道修复方法,而修复过程中所需拖拉力的确定对于判断修复方法的可行性与安全性至关重要。考虑内衬管与旧管道几何尺寸、内衬管自身弯曲刚度和摩擦系数等基本因素,基于梁大变形理论给出了拖管过程中所需拖拉力的理论计算模型。并以该理论模型为基础,进一步分析了若干关键因素变化对拉力值的影响。同时,将算例结果与有限元数值模拟结果对比分析,验证了理论模型的准确性,为该修复技术的工程设计与分析提供了参考。     

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。     

Local buckling failure analysis of high-strength pipelines

Pipelines in geological disaster regions typically suffer the risk of local buckling failure because of slender structure and complex load. This paper is meant to reveal the local buckling behavior of buried pipelines with a large diameter and high strength, which are under different conditions, including pure bending and bending combined with internal pressure. Finite element analysis was built according to previous data to study local buckling behavior of pressurized and unpressurized pipes under bending conditions and their differences in local buckling failure modes. In parametric analysis, a series of parameters,including pipe geometrical dimension, pipe material properties and internal pressure, were selected to study their influences on the critical bending moment, critical compressive stress and critical compressive strain of pipes.Especially the hardening exponent of pipe material was introduced to the parameter analysis by using the Ramberg–Osgood constitutive model. Results showed that geometrical dimensions, material and internal pressure can exert similar effects on the critical bending moment and critical compressive stress, which have different, even reverse effects on the critical compressive strain. Based on these analyses, more accurate design models of critical bending moment and critical compressive stress have been proposed for high-strength pipelines under bendingconditions, which provide theoretical methods for highstrength pipeline engineering.     

长输管线远控阀室的供电设计

阀室在油气长输管线中起着重要的节点作用,近年来随着管线整体自动化水平的提高,管线全程数据的自动采集和控制使得手动阀室已逐步被远控阀室所取代。长输管线沿途阀室地理位置各不相同,多数处于偏僻地区,无人值守,环境条件恶劣,实现阀室远程控制、数据的远程传输首先必须解决阀室的供电问题。结合长输管线阀室所处地域的供电条件、气象、地理环境以及燃料供应等特点,介绍了远控阀室可采用的几种不同的供电方式及每种供电方式适用的具体场合。最后根据实际工程设计经验,结合输油、输气管道工程设计规范对电源负荷的设计要求,给出了两种常见的长输管线远控阀室的典型供电系统接线原理图。     

深水管道装置安装方法研究

研究适合不同需求,尤其是适应深水环境、较大水下结构物安装方法,对于实际工程项目方案的确定和实施具有重要的参考价值。在调研大量水下生产系统开发方案和安装工程实例的基础上,归纳了管道装置的安装方法、安装装备在不同条件下,尤其是深水环境下所采用的不同方法。通过对比各种安装方法的优点和限制条件,指出了中国南海深水油气田在安装技术方面应开展的工作。     

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。