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。     

多相混输海管低流量启动与运行安全性研究

海底多相混输管道由于启动时平台产量还没达到很大,且周围环境温度较低,很容易出现问题。以某海底多相混输管道为例,使用多相流仿真模拟软件模拟,该多相混输海底管道在夏季环境温度下以给定的小流量可顺利启动并能安全运行至秋季,11月份之前必须提高管道输量以保障管道运行安全,计算了该管道的冬季安全运行流量。     

海底电缆对海底管道电磁干扰仿真技术研究

13.8 kV海底电缆与海底管道并行布设,研究海底管道受电缆的电磁干扰,确保管道自身及沿线附近人员的安全非常必要.采用软件构建13.8 kV海底电缆与海底管道的计算仿真模型,模拟海底电缆正常运行、单相对地短路故障、电缆铠装层破损等工况下海底电缆对海底管道的电磁干扰影响.仿真结果表明:在电力电缆正常运行时,海底管道所受交...     

海底输气管道平均压力的计算与研究

海底输气管道的平均压力是海底管道基础设计的重要参数之一,其预测结果的可靠性和准确性直接关系到管道的安全施工和平稳运行。基于OLGA动态模拟软件,以实际海底天然气输送管道为例,模拟了管道停输时进出口压力及温度随停输时间的变化规律,确定了该工况下的管道平均压力并预测了此时管道是否存在水合物生成的风险。     

结构支撑设计在海底管道悬跨治理方面的应用

海底管道自由悬跨可引起涡激振动,进而对海底管道造成疲劳损伤,增加管道失效的风险。本文以南海某项目海底管道实测悬跨为例,计算了海底管道许用悬跨长度并与实测悬跨对比,确定出需要治理的实测悬跨,通过三种悬跨治理设计方案的比较,最终选择结构支撑设计方案,基于SAGE Profile V6.4软件模拟分析确定支撑的位置和高度,为海底管道悬跨治理方案的制定和实施提供了参考。     

基于VB平台的海底管线设计技术程序开发

基于Visual Basic平台，融合计算机技术、海底管线力学理论，依据中国船级社和中国石油相关设计标准，采用面向对象的程序开发方法，开发设计了海洋管道设计技术软件（简称PDT）。通过交互式参数输入界面，输入相关设计参数，即可完成海底管线的在位强度、管道挖沟、管道敷设和管道浮拖力学模型的建立、计算和后处理显示，使工程设计人员方便、快捷地完成海底管线的计算与设计。     

海底单层管道铺管端部受力数值分析

针对海底单层管道在铺管过程中张紧器附近出现混凝土配重层开裂,以及钢管、 钢筋与混凝土界面滑移过大造成的管道失效问题,采用ANSYS软件对海底单层管道结构进行了非线性有限元数值模拟.基于有限单元的粘结锚固方程、 混凝土开裂表征模型以及Houde粘结滑移公式对海底管道配重层混泥土开裂、 钢筋滑移和接触应力等进行了数值计算....     

基于ANSYS/LS-DYNA的海底管道受抛锚撞击动力学仿真

基于ANSYS/LS-DYNA动力学分析方法,对海底悬空管道受抛锚撞击过程进行了数值仿真。采用非线性弹簧模拟管—土之间的耦合作用,应用弹塑性碰撞理论求解了海底管道悬跨段受锚击部位的等效应力、应变时间历程,同时探讨了锚击速度、混凝土保护层对管道最大等效应力的影响。     

海底管道健康监测和安全评价系统软件开发

基于光栅光纤智能传感技术的在线监测健康诊断及安全评价系统,正成为海底管道损伤检测的手段和发展方向.文章根据海底管道的特点进行了系统数据流程设计、系统功能设计、系统数据库设计,在此基础上针对海底悬跨管道地震反应试验开发了实验模型子系统、数据对接子系统、数据查询子系统、安全评价子系统,初步实现了海底管道健康监测与安全评价系统的基本功能.     

天然气凝析油管道停输再启动模拟分析

本文应用多相流模拟软件OLGA建立了数学计算模型,以某海底天然气凝析油管道为例,进行了停输再启动的模拟分析,为开展类似海底管道工艺模拟设计提供了借鉴。     

基于SPRT的海底管道泄漏监测系统研究

随着海底管线的不断增加,海底管线在油气输送中占有越来越重要的地位。由于海底管道易老化、易腐蚀,从而容易发生泄漏,海底管线泄漏后,对环境、经济等均造成严重影响。为了保证海底管线的安全运输和可持续发展,需要对海底管线进行泄漏监测。该文试制了一套海底管线泄漏监测系统,包括硬件部分和软件部分。硬件部分包括数据采集装置和无线通讯装置,软件部分包括数据处理模块、泄漏监测模块、模式识别模块及定位模块等。根据管线有无流量,采用不同的定位模块,通过实验室验证和现场实验验证,得到泄漏监测系统具有误报警率低,泄漏定位准确等优点,为我国泄漏监测研究提供参考。     

海底油气管道修复技术

近年来由于介质腐蚀、船舶抛锚、地质灾害和海洋开发第三方破坏,出现了数起海底管道损伤事故海底管道出现损伤后,具体采取何种修复方案因损伤形式和作业水深而异,但从作业海域水深限制条件,可以分为水下修复技术和水上修复技术。水上修复技术主要是利用工程船舶舷吊将受损管道提升至船舶甲板进行焊接修复或更换修复,此方案在多个抢修项目中多次成功应用。提升法修复海底管道技术来源于海底管道铺设技术,利用相关专业计算软件进行提升和下放分析,根据计算结果将海底管道提升至作业线进行法兰焊接,由潜水员完成水下对接。2008年渤西12″天然气管道破损就是一起典型的船舶抛锚损伤事故,事故造成整条外输管道停产。在权衡水下湿式修复方案和管道提升修复方案后,采用工程船舶舷吊将受损管道提升至船舶甲板进行法兰焊接,潜水员完成水下对接工作。根据2008年1月渤西天然气管道抢修项目实践,详细介绍了提升法修复海底管道的作业程序和分析计算。     

海底输气管道投产氮气用量计算方法研究

国内海底输气管道投产氮气置换所需氮气量主要依据经验确定,存在较大的盲目性。采用FLUENT软件对海底输气管道氮气置换过程中氮气在管道内空气中的湍流扩散情况进行数值模拟,基于模拟结果拟合了混气长度的计算公式,进而得到了海底输气管道氮气置换氮气用量的计算公式。利用本文公式计算得到的平湖和乐东2条海底输气管道投产氮气置换的氮气用量与这2条管道的实际注氮气量基本吻合,说明所推导的氮气用量计算公式具有较好的预测准确性。     

海底管道固结沉降分析

介绍海底管道沉降的发展过程。基于太沙基一维固结理论,以Boussinesq应力解的分层总和法完成海底管道在黏性土质海床下固结沉降量的计算。为验证计算结果的准确性,借助有限元分析软件Abaqus对某工程实例进行数值模拟求解,结论表明公式计算与数值求解得到的结果具有较好的吻合性。研究内容对海底管道的设计与分析具有参考意义。     

海底管道悬空锤击内检测方法及振动信号分析

敷设在海床的油气管道可能会在洋流冲刷、地质运移等多种因素的影响下出现管道局部悬空现象，海底管道悬空会严重威胁油气输送安全。为有效检测管道悬空状态，提出了一种基于锤击检测法的海底管道悬空内检测器设计方案；结合MSC/Adams动力学仿真软件，采集经内检测器主动锤击激励管道内壁后不同敷设状况管段的振动响应信号，对采集的振动响应信号分别进行基于短时傅里叶变换(STFT)、频率切片小波变换(FSWT)和改进希尔伯特黄变换(HHT)时频分析，结合3种时频分析结果建立了管道悬空内检测效果评价指标。研究结果表明：经力锤激励后，管道振动响应信号整体幅值主要集中在50～120 Hz范围内，峰值频率主要集中在80 Hz左右；不同悬空状态下的管段振动响应信号幅值存在明显差别，越接近悬空管段中心位置，振动响应信号峰值频率对应的幅值越大；基于锤击法的管道悬空内检测器在仿真模拟环境中可有效辨别管道悬空状态。研究结果可为锤击内检测法应用于海底管道悬空状态内检测提供指导。     

拖锚载荷对南堡油田海底管道产生的风险分析

南堡油田海底管道周边无锚地，但海底管道可能受到正常航行船舶紧急抛锚时所导致的拖锚威胁。针对360 kg的霍尔锚，基于ABAQUS有限元软件和霍尔锚标准，对南堡油田地区拖锚入土极限深度进行了模拟，基于挪威船级社和德国劳氏船级社标准，对拖锚击中海底管道的可能性进行了计算。研究结果表明，按照管道周边5 000艘（次）/（年·km）的估测数量计算，拖锚击中管道的概率为1.21×10-5，根据南堡油田作业风险矩阵，判断南堡油田海底管道被拖锚击中的可能性为低；而对于覆土超过船锚极限入土深度的管段，其遭受第三方破坏的风险则更低。研究工作可为南堡油田海底管道风险管理决策提供技术支撑。     

基于振动钻削理论的带压开孔钻具谐响应分析

基于振动钻削理论建立了海底管道带压开孔钻具钻削力的理论模型,并在此基础上将钻杆分为3种工况进行分析。通过Ansys软件模拟分析出不同频率外激振动下钻具的谐响应位移,为海底管道带压开孔技术的改进提供了理论依据。     

基于物联网的海底管道数据聚合系统

结合海底管道的管理现状,提出海底管道物联网技术架构。针对海底管道各监测数据分散的问题,设计一套基于ZigBee的无线适配和数据聚合系统,可将平台上各管道监测数据聚合到一个系统中,以便分析和建立各监测数据之间的相关性,为实现专家诊断、大数据应用和保障海底管道安全提供坚实的基础。     

海洋工程管道对接方法及技术

介绍了海底管道的对接方法(焊接和机械连接器连接),阐述了国内外海底管道对接方法的现状,指出了海底工程管道对接需要发展的关键技术:对焊接过程进行监控,采用自动化遥控焊接;采用高压MIG焊接和摩擦叠焊;研制包括各种连接器和连接机具等的自动连接系统;水下机器人。最后认为,研究开发具有自主知识产权的深海管道对接方法及技术是海洋油气资源开发的需要,也是实现我国海洋战略的重要技术支撑。     

海底悬跨管道地震作用下水动力模型的数值分析

提出地震作用下海底悬跨管道周围流场变化的计算方法,并基于海底悬跨管道水下振动台模型试验条件,建立有限元离散模型,开展试验工况的数值仿真计算,验证了海底悬跨管道地震作用下流体动力分析模型的可行性。并借鉴波流作用下海底管道水动力计算的Morison方程,开展了地震作用下水动力系数影响因素和规律的数值仿真研究。