海底管线防冲刷技术试验研究

海底冲刷现象严重威胁着海底管线的安全运营.该文从海底管线冲刷机理入手,根据海底管线防冲刷技术的基本原理,提出了仿生防护措施--"人工草"固定法,并结合现有工程项目进行了试验研究,结果表明该方法可以有效地解决海底冲刷造成的管道悬空问题,为海底管线工程的设计、施工和维护提供了指导性的参考.     

探测海底输油气管线状态的方法

为了海底输油气管线运行安全,避免潜在的灾害性因素的发生,对广东沿海一段海底输油气管线状态进行检测,采用浅层剖面测量、侧扫声呐测量和多波束测量手段对海底油气管线路由区域进行了勘测,勘测结果表明检测区域海底油气管线没有裸露和悬空,埋藏状态良好,管线周边地层较稳定,根据侧扫声呐图像和多波束测深图像,发现在管线路由区海底存在影响海底油气管道安全的因素,管线路由区海底拖锚等痕迹较多,并且在距离管线大约1 000m处有一个较大人工采砂坑存在。     

海底坡度和张力对浅海大直径管线铺设的影响

用有限元的数值分析方法计算和分析了海底坡度和管端张力对管线设时的空间形态和应力分布的影响,共计算了35种组合工作状态,从计算结果中得到从深水向浅水铺设管线比较安全的结论,并对本文研究的管线提出把张力控制在75t左右比较合适的建议。     

海底管线周围海床的地震液化分析

地震荷载作用下海床液化是海底管线失稳的主要原因之一.本文建立了地震荷载作用下海底管线周围海床液化的有限元模型,采用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪,将不排水循环扭剪试验条件下得到的孔隙水压力增长模式引入到二维动力固结方程中,基于有限元方法对推广的固结方程进行数值求解,得到了地震荷载作用下海床中累积孔隙水压力的发展过程与变化规律.通过变动参数计算了海床土性参数和管线几何尺寸对由地震所引起的管线周围海床中累积孔隙水压力分布的影响,进一步对管线周围海床的液化势进行了评判.     

海底管线冲刷的理论研究

对海底管线的冲刷原理进行研究,通过对裸置于海床表面的管线下部的泥沙颗粒进行力学分析,导出了管线冲刷起动的临界条件。并且通过对管线冲刷达到平衡状态时冲刷坑内流速和泥沙颗粒进行分析,推导出了冲刷达到平衡时冲刷坑底部的冲止流速和最大冲刷坑深度。研究结果对于预测裸置于海床表面的海底管线的冲刷起动和平衡冲刷深度提供了一定的理论参考。     

导流板对海底管线防护功能的试验研究

提出一种防止海底管线冲刷的新方法.海底管线底部安装柔性导流板来改变周边流场及压力分布,减小管线两侧的压力差,达到减小甚至阻止管线冲刷的目的.通过理论分析和物理模型试验对单向流和往复流作用下安装柔性导流板、刚性导流板(spoiler)和无导流板的海底管线表面压力分布、管线两侧的压力差和底部的冲刷进行了比较分析.结果表明刚性导流板使管线两侧的压力差增大,冲刷深度和范围都踢显增大,并且使管线受到向下的压力,在砂质海床条件下可以实现管线的自埋.但是对于礁石性海床(礁石对管线形成部分管跨支撑)上铺设的管线容易因部分悬空而发生疲劳破坏.单向柔性导流板使管线两侧的压力差减小,冲刷深度减小,并且使管线受到的升力增大,对保持管线稳定有一定的防护作用;双向柔性导流板对管线防护效果更好,导流板达到一定长度后管线两侧压力差接近于0,管线底部冲刷基本消失,实现了对管线有效的防护.     

SeaSPY磁力仪在南海海底光缆检测中的应用

利用SeaSPY型高分辨率磁力探测系统在南海东部海域进行海底光缆调查,在荔湾3-1气田平台场址和管线路由光缆跨越点调查中,成功地找到了数条与预定管线路由跨越的海底光缆;在流花11-1E-1井场工程物探光缆调查中,也获得了井场附近海底光缆的准确可靠位置。如何有效控制磁力拖鱼离海底被调查目标的高度成为调查的关键,对此本文进行了深入的讨论,另外对SeaSPY磁力调查过程中的其它外部影响因素也进行了分析。通过对不同海区、不同目的、不同类型的海底光缆调查实践进行经验总结,掌握了在南海400 m水深范围内查找海底光缆的方法和技术特点,为以后在类似区域的光缆调查提供了参考和借鉴。     

基于GM(1,1)模型预测海底管道腐蚀速率软件的开发

针对海底油气管道的腐蚀速率,提出了基于灰色理论的海底管道的腐蚀速率预测方法.在测量数据较少的情况下,利用GM(1,1)可以预测海底管道的腐蚀速率.基于该方法,采用VS2010编制了管线腐蚀速率四数据、五数据及新陈代谢模型的预测软件,为在原始数据较少的条件下确定油气管道腐蚀检测周期提供了不同的检测途径,并通过实验数据进行...     

海底管线干式维修技术

海底油气管道维修是海洋资源开发的重要保障,海底管道维修方法因管道自身参数与所处环境条件不同,采取的方法和手段也不同.海底管道维修技术可分为水上维修和水下维修2类,水下维修又可分为干式维修和湿式维修2种.文中对各种维修技术进行了综述与评价,重点研究了干式维修技术."水下管道干式维修系统"是国家"863"高科技项目,旨在为水下油气管道及管桩结构的干式维修提供技术手段.水下管道干式维修系统的基本设备是一套大型水下干式舱,辅助设备有开孔封堵机、专用作业机具和干式高压焊接机等.水下干式管道维修系统具有自主知识产权,其研制成功突破了国外技术和设备垄断状态.     

海底油气管线冲刷段的弹性屈曲分析

文中探讨了海底埋设油气管线冲刷段的弹性稳定分析方法，提出梁壳模型，考虑截面扁平化效应，运用弹性稳定理论导出了冲刷段的弹性屈曲控制方程，并给出了平衡路径数值分析算例，为进一步分析管线的弹塑性屈曲奠定基础。     

深水海底管道极限承载能力分析

在深水海域铺设海底管道的环境条件往往比浅水区域更加恶劣,将会在管道垂弯区产生较大的荷载组合,可能导致管道发生屈曲破坏.为确保管道的安全,将深水海底管道简化为理想弹塑性材料,对管道铺设时的受力状态进行理论分析.以最大变形能密度为屈服准则,推导出海底管道在弯矩、轴向拉力和外压共同作用下的极限承载能力公式,并应用到S型深水铺管施工受力分析中.结果表明,水深越深则管道上的荷载组合越大,径厚比越大则管道的极限承载能力越小.使用推导出的深水管道极限承载能力公式可以快速、有效地判别管道是否安全.当铺设水深超过3 500 m时,算例中径厚比为20的管道将发生屈曲破坏,而在2 000 m水深时,径厚比超过30的管道才会发生屈曲破坏.     

钢管自动涡流探伤系统设计

本文介绍用可编程序控制器设计的钢管自动涡流探伤设备,详述系统的硬件配置和程序设计。设置探伤和调试两种工作状态,自动、半自动和手动三种工作方式,强化了抗干扰措施和故障检测处理能力。和已有的同类检测设备比较,该系统具有在线修改能力及较高的性能价格比。该设备在西宁钢厂、大连钢管厂等地运行了多年,效果良好。     

钢管自动涡流探伤系统设计

本文介绍用可编程序控制器设计的钢管自动涡流探伤设备．详述系统的硬件配置和程序设汁。设置探伤和调试两种工作状态．自动、半自动和手动三种工作方式，强化了抗干扰措施和故障检测处理能力。和已有的同类检测设备比较，该系统具有在线修改能力及较高的性能价格比。该设备在西宁钢厂、大连钢管厂等地运行了多年．效果良好。     

相关分析法管道漏点定位系统的试验研究

针对管道漏点定位问题,研制出了一套基于快速傅立叶变换的相关分析法管道泄漏点定位系统.采用水声传感器捕获泄漏点水声信号;并对信号进行放大、带通滤波处理;应用LabVIEW语言进行计算机编程以实现水声信号的数据采集;引入了离散快速傅立叶算法,求解水声信号的互相关函数;进行了多种泄漏点定位检测试验;对试验结果进行了比较分析;结果表明了该系统应用于实际的可行性.     

波流作用下海床稳定性和海底管道局部冲刷分析

针对深水油气开采中的海底管道安全铺设与运营问题,总结和归纳了可用于海床稳定性分析及管道周围局部冲刷预测的方法,并推导了水流作用下平衡冲深和悬跨长度间的关系式.在此基础上,利用Fortran和Visual Basic混合编程技术开发了专用分析程序.结合我国南海某工程海域的实际工程问题,对水流、波浪和波流共同作用下的天然底床稳定性进行了分析,同时给出了管道铺设以后,其局部冲刷的垂向极限平衡深度、横向扩展速率以及初级和次级横向扩展的转折点时刻等.结果表明：水流因素对深水区的底床稳定性起主要决定作用;同时若底床泥沙颗粒粒径越小,则其所起的黏性作用就越大,管道冲刷扩展速度越小.该分析结果为实际海底管道路由设计及工程施工方案的制定提供了技术依据.     

Three-phase flow of submarine gas hydrate pipe transport

In the hydraulic transporting process of cutter-suction mining natural gas hydrate, when the temperature-pressure equilibrium of gas hydrate is broken, gas hydrates dissociate into gas. As a result, solid-liquid two-phase flow(hydrate and water) transforms into gas-solid-liquid three-phase flow(methane, hydrate and water) inside the pipeline. The Euler model and CFD-PBM model were used to simulate gas-solid-liquid three-phase flow. Numerical simulation results show that the gas and solid phase gradually accumulate to the center of the pipe. Flow velocity decreases from center to boundary of the pipe along the radial direction. Comparison of numerical simulation results of two models reveals that the flow state simulated by CFD-PBM model is more uniform than that simulated by Euler model, and the main behavior of the bubble is small bubbles coalescence to large one. Comparison of numerical simulation and experimental investigation shows that the values of flow velocity and gas fraction in CFD-PBM model agree with experimental data better than those in Euler model. The proposed PBM model provides a more accurate and effective way to estimate three-phase flow state of transporting gas hydrate within the submarine pipeline.     

耦合管道系统在热声发动机中的传输特性

为了优化热声发动机和脉管制冷机之间的匹配,在流体网络模型的基础上,结合线性热声理论,推导了三管道耦合系统的传输方程,利用DeltaE对耦合系统在不同直径和长度下的压比放大特性和入口所需声功进行了理论计算和对比.各管道采用合适的直径,在行波热声发动机上对管道耦合系统的压比放大特性进行了实验验证.采用RC负载法测量耦合系统末端的声功,研究了在末端不同阻抗下耦合系统的声功输出特性.理论预测和实验结果趋势一致.实验中采用高纯N2作为工质,当工作压力为2.20MPa时,在耦合系统末端获得了1.50的压比;在一定的输出阻抗下获得了105W的输出声功.     

HY-6070C板钢管漏磁检测系统软件设计

文章基于钢管漏磁检测的基本原理,对钢管漏磁检测系统进行了系统设计。针对该系统的特点设计了高速数据采集板,借助Windows系统平台,采用虚拟设备驱动技术实时控制,详细叙述了漏磁信号数据分析方法的过程。     

水下爆炸冲击载荷作用下潜艇冲击环境仿真研究

以某潜艇的基本结构图为基础,建立三维有限元模型,对潜艇结构的冲击环境进行数值实验研究.潜艇的冲击环境是考核潜艇生命力问题的关键.文中利用大型结构分析软件ANSYS/LS-DYNA计算了艇体在不同的炸药当量、不同的起爆位置时的冲击环境,分析了潜艇艇体结构在不同的工况下的冲击响应.通过对潜艇在遭受典型武器攻击后的冲击环境和冲击因子的研究,给出了加速度峰值在潜艇不同部位的分布规律.数据分析表明:潜艇结构的冲击响应峰值在潜艇的不同部位有着不同的趋势,非耐压壳体和耐压壳体之间的各类液舱起到了相当于防爆水舱的作用,使潜艇的冲击环境得到了改善.这对潜艇的抗爆抗冲击性能研究具有一定的参考价值.     

进气系统编织管声学性能

通过建立编织管声学有限元模型,采用Johnson-Champoux-Allard模型描述编织管管壁特性,研究进气系统编织管的声学性能仿真方法.研究Johnson-Champoux-Allard模型中的5个特性参数对编织管声学性能的影响.流阻率的影响最显著,主要表现在低频范围;孔隙率、形状因子、黏性特征长度的影响主要表现在高频范围;热特征长度的影响较小.采用两负载法测量编织管的传递损失,结合仿真研究提取编织管管壁的5个特性参数,通过台架试验测量发动机实际工作状态下安装编织管的进气口噪声.结果表明,编织管在宽频范围内的降噪作用良好,能够有效地衰减高频气流噪声成分.