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ALE方法分析拖网作业对海底管道影响

在拖网板的海底拖网作业中,可能会对海底管道造成破坏。在ANSYS LS-DYNA中建立拖网板、管道、水域、曳纲的拖扯模型,利用ALE方法考虑海底水域与拖网板的耦合作用,得到管道在拖扯过程中所受到的载荷,并与DNV-RP-F111规范中推荐计算公式相比较。研究表明:在拖网作业中,海底管道悬跨高度对管道的损伤影响明显,而碰撞角度的影响可忽略不计。因此,在工程实际中应尽量避免管道出现自由悬跨段。     

海底管道悬跨处理及抑制工程方法简介

本文对国内外海底管道悬跨处理及抑制工程方法进行了介绍,并分析了不同处理方法的特点及适用性,对海底管道悬跨处理及抑制施工具有一定的指导意义。     

高雷诺数下近壁圆柱绕流数值模拟与分析

近壁圆柱绕流问题在海底悬跨管道的研究中具有重要的意义。在绕流阻力、升力以及海底土壤的耦合作用下,海底管道所发生的移位、悬跨等现象对于海底管道的安全运行构成了很大的威胁。正确预测各种绕流条件下管流之间的作用力是保证油气管道安全的首要任务。海底管道在极端海洋环境条件下的管、流相互作用为高雷诺数绕流问题,处于高雷诺数下的绕流模拟比处于低雷诺数下的绕流模拟要复杂很多,它需要更精细的网格以及合适的湍流模型。此文对处于悬跨状态下的海底管道进行数值研究,给出不同间隙比下海流绕流海底管道的流场结构形态,分析了间隙比对绕流阻力和绕流升力的影响,为进一步研究海底悬跨管道的受力和变形提供载荷边界数据。     

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。     

海底管道损伤悬跨段磁记忆检测研究

海底管道是保障海上油气田持续开发的重要运输手段,海底管道在生产运行过程中容易受到腐蚀及外力作用产生缺陷而导致失效,因此定期对海底管道进行内检测是保障管道安全运行的必然需求。鉴于此,对试验管道损伤部位进行了力磁耦合仿真,仿真结果显示在管道的受力部位产生了磁场强度的变化。又以磁记忆检测技术为基础并结合已有的管道漏磁内检测技术,研制开发了海底管道内检测器,同时开展了海底管道悬跨段损伤磁记忆现场检测试验研究。试验结果表明:管道磁场强度整体呈现两端高、中间低的规律,并且在损伤部位磁场信号产生畸变;依托磁记忆检测技术研制的海底管道内检测器能有效检测出海底悬跨管道损伤段,伴随着管道损伤程度增加,检测信号梯度值显著增大。研究成果为磁记忆检测技术应用于海底管道损伤检测提供了技术支撑。     

南黄海盆地北部坳陷海底油气渗漏的声学探测

为查明南黄海盆地北部坳陷调查区内与海底油气渗漏有关的海底浅表层声学特征,分析天然气渗漏与构造的关系,为下一步地球化学取样站位的选择和油气勘探提供参考,采用全覆盖侧扫声纳和高分辨率地震方法首次对调查区的海底油气渗漏现象进行了调查.在镶嵌处理后的侧扫声纳图像上,呈条带状散布的强反射斑块为麻坑和海底圆丘地貌.在地震剖面上可见由于气体聚集产生的振幅增强、柱状扰动、气窗及空白反射等特征.分析结果表明,广泛发育的接近或直达海底的断层为油气渗漏提供了通道和气源,海底浅表层气体的聚集和渗漏是深部地层中孔隙流体向上运移的结果,且调查区海底目前仍处于微渗漏阶段.图7参10     

自由悬跨分析在海底管道维修中的应用研究

在册镇管道全线几何检测中，发现KP25.3 km及KP19.7 km处出现较为严重的变形缺陷，变形量分别达到22%及12%，工程中采用结构管卡修复法进行缺陷维修。由于管卡安装时会导致管道产生悬跨，因此，为保证作业安全，需计算施工期管道允许的最大悬跨长度。结合工程实际，采用疲劳筛选准则分析计算了海底管道维修期的最大允许悬跨长度，并基于ABAQUS有限元模拟软件，对海底管道维修期的最大允许悬跨长度进行校核。结果表明，当12%、22%变形点处悬跨长度分别为18.4、21.3 m时，其最大Von-Mises等效应力校核结果均在管道许用应力范围内。     

浅议应用DNV-RP-F105计算海底管道允许跨度

海底管道悬跨是危害海底管道安全的重大隐患。悬跨的海底管道，由于受到浪和流的影响，会将涡旋传递到管道的薄弱部位；如果涡旋脱落的频率接近管道振动的自然频率，涡旋脱落频率会迅速达到悬跨管道振动的自然频率，这种共振频率引起的振动会很快积聚管道疲劳并破坏管道。该研究主要根据DNV-RP-F105讨论使用顺流VIV开始值准则和横流VIV算海底管道允许跨度的方法，作为工程设计的参考。计算结果为，顺流允许悬跨长度41m；横流允许悬跨长度44m。     

海底天然气悬空管道的动力学分析

海底悬空管道在受到波浪或海流的涡激振动作用时易发生共振,严重时会导致管道失效,为了减少或避免共振的发生,有必要弄清导致海底管道发生共振的各因素相关联系。以海底天然气管道为研究对象,在ANSYS中建立了管道模型;采用ANSYS模态分析方法,对海底天然气管道的固有频率进行了研究,分析了管道跨长、边界条件和管径三个影响因素对天然气管道固有频率的影响．总体来说,管道跨度越短,固有频率越大;管道两端约束条件越少,固有频率也越小;管径越小,固有频率越小。这样可以通过改变或优化管道跨长、约束条件和管道尺寸来减少或避免海底悬跨管道发     

海底输油气管道维护性检测中的工程物探技术

海底输油气管道穿越地形地貌复杂、水动力作用强烈、风暴潮影响明显的群岛及河口海湾水域时,因地质灾害诱发的海管断裂、原油外泄事故已有先例。定期或实时对海管路由区段进行维护性检测是石油天然气作业公司的既定程序。文章详细叙述了海底输油气管道维护性检测中的工程物探技术,实践证明“精密回声测深”、“旁侧声纳扫描”、“高分辨率浅层剖面”、“高精度导航定位”等方法具有明显效果。     

双层海底管道悬跨振动特性模拟分析

针对双层海底管道悬跨问题,在充分考虑内外管相互作用的基础上,采用ANSYS软件建立了双层海底管道悬跨振动分析的有限元模型,并对双层管等效成单层管的简化方法及建模方式进行了研究。针对结构非线性、悬跨长度、管土接触长度及海流等因素的影响,对悬跨管线静态及动态响应进行了分析,对影响悬跨管道最大应力位置的因素及变化规律进行了研究,并对双层管与等效单层管的振动特性进行了比较。结果表明:双层管自振频率、跨中静态最大位移量和最大应力的变化对较小管土接触长度敏感,同时由于受悬跨长度和海流速度影响较大,双层管较等效单层管更易引起涡激共振;等效单层管随悬跨长度增大更易发生塑性变形而失效;采用等效单层管替代双层管的方法仅在一定跨长范围内适用。本文研究对双层海底管道悬跨振动特性的研究具有一定的参考意义。     

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。     

滩浅海输油管道悬空隐患不停输治理

文章结合工程实际,在运用ABAQUS软件对海底管道进行应力和涡流激振悬跨分析的基础上,提出了海底管道悬空隐患不停输治理方案(悬跨段管道路由修正设计→悬空段碎石回填→水力喷射挖沟→管道检测→应力复核),并在工程中实施,治理施工完成后的管道应力复核计算结果表明,外管应力最大为100.4 MPa,内管最大弯曲应力为72.3 MPa,混输管道外管修正后的应力满足了规范要求。     

海底输油管道悬跨的综合治理

海底管道出现悬跨有多种原因,敷设过程中海床凹凸不平、建成后海流和海浪的冲蚀及管道变形等都有可能形成悬跨。悬跨给海底管道的正常生产造成了极大的安全隐患,目前海管悬跨治理措施主要有主动支撑法、加重法和降流促淤法等。海底管道悬跨的各种治理方法都有其各自优、缺点,在具体工作中应取其优势,尽量避免其不足之处。其中降流促淤的方法应属于治本之策,在施工条件适宜的情况下可以普遍推广应用。     

考虑海底边界影响的管道水动力特性研究

利用雷诺平均方程,采用SSk-ω湍流模式,建立了一个研究海底管道水动力特性的数值模型。利用该模型在Re为对不同间隙比下定常流通过海底悬跨管道进行了数值模拟,得到了管道的升阻力系数并分析了升阻力与间隙比的关系。通过与试验数据和数值结果进行对比和对升阻力系数曲线作FFT变换,分析了该模型的可靠性,推测出临界间隙比,进而分析了尾涡形式及其产生与抑制机理。     

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.     

基于疲劳寿命的海底管道自由悬跨分析

传统悬跨分析以不发生涡激振动和强度极限状态为原则确定最大可以接受的自由悬跨长度。随着水深的增加,悬跨处理的成本急剧增加,以疲劳寿命为准则可以显著地增加最大可接受悬跨长度,减少工程费用。介绍了海底管道设计过程中的悬跨分析方法和悬跨接受标准。提出在设计阶段以疲劳极限状态为接受标准,并结合有限元计算进行悬跨分析,可减少悬跨处理量,节约大量工程费用。     

南黄海盆地北部坳陷海底烃类渗漏与深部油气属性

采用侧扫声纳和高分辨率地震方法,对南黄海盆地北部坳陷海底烃类渗漏地球物理特征进行分析,发现了与海底烃类渗漏有关的声学特征（麻坑及海底圆丘增强反射及柱状扰动等）。通过对南黄海盆地北部坳陷烃类渗漏区酸解烃的分析,认为烃类气体主要属于热成因气类型。 海底地层中发育的接近或直达海底的断层为烃类渗漏提供了运移通道和路径,海底浅表层气体的聚集和渗漏是深部地层中孔隙流体向上运移的结果。     

常用海底管道悬跨处理方法

本文依托我司今年在海底管道悬跨处理方面的实际施工经验,对常用悬跨处理方法进行介绍和对比,以期对未来相关项目提供经验。