海底管道冲刷抑制模型试验研究及现场工程验证

海洋波流冲刷易引起海底管道悬空,从而导致管道疲劳或强度破坏,引发油气泄漏等海上重大污染事故。本文针对我国某高潮差、强急流海域海底管道面临的冲刷问题,提出了不同类型的冲刷抑制方法,并通过模型试验对不同比尺、管径、海床流速、海床冲刷深度进行了研究,分析比较了不同冲刷抑制措施的防护效果,结果表明人工草压块联排结构防护方案在缓流、促淤、在位稳性及经济性等方面表现最优,最后将该方案应用于某实际海底管道冲刷抑制防护工程中,验证了该方案的冲刷抑制效果。本文研究成果为海底管道冲刷抑制及悬空治理提供了重要技术支撑和参考。     

海底管道冲刷抑制模型试验研究及现场工程验证北大核心CSCD

海洋波流冲刷易引起海底管道悬空,从而导致管道疲劳或强度破坏,引发油气泄漏等海上重大污染事故。本文针对我国某高潮差、强急流海域海底管道面临的冲刷问题,提出了不同类型的冲刷抑制方法,并通过模型试验对不同比尺、管径、海床流速、海床冲刷深度进行了研究,分析比较了不同冲刷抑制措施的防护效果,结果表明人工草压块联排结构防护方案在缓流、促淤、在位稳性及经济性等方面表现最优,最后将该方案应用于某实际海底管道冲刷抑制防护工程中,验证了该方案的冲刷抑制效果。本文研究成果为海底管道冲刷抑制及悬空治理提供了重要技术支撑和参考。     

海底管道冲刷预测分析

在海洋油气中,海底管道是输送油气的有效工具。但偶有发生的海底管道断裂事故不仅造成巨大经济损失,还造成了严重的海洋环境污染。这些事故大多是由冲刷引起的。本文根据Airy线性波理论,分析了影响海底管道冲刷的时间、管道外径、海床处水流流速、波高、周期等因素,估算了裸置于海床的管道潮流作用下的平衡冲刷量,其研究内容和结论对未来海底管道冲刷预测分析具有一定指导意义。     

海底管道路由勘察及状态评估技术分析

海底管道由于长期服役,会严重影响海底管道的安全状态。在对海底管道的斟察中,因为附近海床会被冲刷,造成海底管道裸露,影响海底管道的正常运行,所以为了保证管道能正常使用,防止海洋环境受污染,对海底管道路的勘察尤为重要,为海底管道状态评估提供依据。本文根据大量工程经验,对海底管道探测实施方法进行了归纳,提高海底管道探测效率。     

阻流器对海底管道自埋效果的数值模拟分析

在杭州湾海底管道的埋设中应用自埋技术,取得了防止产生管跨和增加管道的稳定性的理想效果。鉴于此,介绍了海底管道埋设的自埋原理;用数值模拟的方法分析了有无阻流器2种情况下海水对管道冲刷产生的不同影响。通过对比发现,有阻流器的管道表面的压力系数在阻流器的两侧产生剧烈变化,沿水流方向由正值变为负值;升力系数变为负值;管道与海床间隙中水流的速度增大,从而使海床受到海水的剪应力也相应增大,海床易于受冲蚀,有利于实现海底管道自埋。     

埕岛海域海底管道隐患分析及治理

海底输油管道的安全与否直接影响着海洋石油工业的发展和海洋环境的保护。胜利油田埕岛海域所处的位置和环境决定该海域存在海底冲刷,海上工程勘察情况表明海底管道因冲刷悬空非常普遍,给管道的安全运行带来严重隐患。文章结合该海域油气管道的现状,对安全隐患进行分析,并提出治理措施。     

东海海底管道海流冲刷作用的影响因素探讨

依据以往多次东海海底管道检测成果资料,分析和探讨了形成海流冲刷作用的各种因素,可以归结为内部海洋环境和外部环境变化两大因素,以及这些因素可能对海底管道产生危害影响的程度,并总结了在长期的海流冲刷作用下海管的空间状态、海底受冲蚀的表现形式和海床冲淤变化,提出了今后检测和维护工作的一些建议。     

海底管道淘空机理数值分析

对海底管道周围流场进行数值模拟,总结在不同管道裸露阶段的泥沙冲刷模式,探讨管线冲刷淘空的机理,并分析不同冲刷深度、流速和管径大小对冲刷淘空的影响。研究发现随着冲刷深度的增大,冲刷速度变慢,而管径和流速越大,冲刷强度越大。     

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。     

南堡油田1号构造海底管道潮流数学模型研究

根据渤海湾曹妃甸海域的潮流特点,应用平面二维潮流数学模型,研究南堡油田1号构造人工岛工程建成后对海底管道海域水动力环境的影响。计算结果表明,工程建成后,管道海域潮流主要在人工岛附近发生绕流,远离人工岛的水流变化不大;NP1-1D人工岛离岸较近,其水动力变化比NP1-2D和NP1-3D小。就单个人工岛而言,人工岛迎流侧水流受到建筑物阻挡,背流侧为绕流隐蔽区,流速均有所减小;平行流向侧由于建筑物束窄了潮流通道,流速有所增加。潮流数学模型研究结果可为海床稳定性评价及岸滩演变分析提供水动力条件。     

仿生草在南堡油田海底管道防护中的应用及效果

南堡油田地处渤海湾滩海地区,非法取沙、冲刷导致海底管道局部悬空、裸露问题严重,利用二次削挖修正路由及抛填碎石的方法进行了有效治理。2012年再次调查测量中发现新的悬空和裸露,为了从根源上解决问题,开展仿生草防护试验,以验证南堡油田海域仿生草抵御海床冲刷、促进海床淤积的效果,为后续规模应用提供经验和依据。试验和连续3年的跟踪检测表明:南堡油田海域环境满足铺设仿生草的条件;仿生草采用锚固固定及在治理段两端铺设高强织布进行防护设计的方式稳固可靠;南堡油田海域仿生草防护效果理想,年回淤厚度20～30 cm。     

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。     

内压与海床联合作用下海底管道撞击数值研究

为了研究海床和管道内压对坠物撞击管道的影响,采用ABAQUS有限元软件建立了坠物撞击海底管道的有限元模型,分析了撞击过程中海底管道的动态响应。采用摩尔库伦模型模拟海床的非线性特性,并引入罚函数处理坠物、管道和海床三者的接触关系。分析结果表明:海床和管道内压对坠物撞击管道起到了保护作用。黏土海床对管道撞击的保护作用比砂土海床大,砂土海床对管道撞击的保护作用比刚性海床大;随着内压的增大,管道变形最大凹陷值减小;同时考虑内压和海床作用时管道受坠物撞击后的最大凹陷值比2个因素均不考虑时小,相差最大处达到了9.6%。所得结果对海底管道抗坠物撞击设计和管道的安全服役具有指导意义。     

冀东油田滩海仿生草冲淤作用模型试验研究

结合冀东油田海底管道仿生草防冲刷试验工程,采用1:10比尺进行水槽断面物理模型试验,研究水流作用下冀东油田滩海区域仿生草的缓流效果和仿生草周边泥沙冲淤变化规律。试验结果表明,水流作用下仿生草倒伏后起到屏蔽作用,使草段内流速大幅减小,草段上部流速增大。当水流流速较小,草段内速度较小,难以发生淤积;当水流流速较大,海床发生普遍冲刷时,草段内海床冲刷程度也远小于草段外海床。     

基于随机腐蚀分布的海底管道延寿评估方法

当海底管道与海床间距大于管道直径后,其下游尾迹的周期性开始显现,水动力出现脉动幅值,此时海管在脉动水动力作用下的动态响应成为影响其安全性的重要因素。针对渤海湾浅滩海油田服役后期的海底管道,采用随机腐蚀分布的有限元方法,改变海底管线端部约束条件及与海床间隙,根据载荷和应力的连续性质,考虑诸多不确定因素(海况、随机腐蚀分布)的存在,将各类不确定因素和服役后期海底管道疲劳寿命作随机变量处理,得到各种不确定因素影响下的管道疲劳寿命,较合理地评估了服役后期海底管道在役状态及延寿可行性。     

仿生水草在海底管道悬空防护中的应用

海洋构筑物的海底防冲刷是海洋工程亟需解决的问题。文章阐述了仿生水草海底防冲刷技术,该技术基于海洋仿生学原理,通过仿生水草对海流的黏滞阻尼作用,降低海流流速,促进泥沙淤积,从而解决了海底管道等构筑物的悬空、淘空等问题。该技术应用于埕岛油田海底管道悬空治理具有明显的促淤埋管效果,为河流及海底管道的悬空防护提供了新途径。     

海底管道穿越航道段不停输下卧技术

针对某项目海底管道与航道交叉段的埋深要求,分析对比常用的输送介质停输状态旁侧新建管道下卧及输送介质不停输管道原地下卧两种方法。结合附近海域已建管缆现状、航道区域水深、海床底质、管道参数等条件,对下卧及在位期应力及下卧期抗上浮稳定性进行分析评估,推荐采用海底管道不停输后挖沟下卧方案。结合后挖沟设备的下卧能力,综合考虑采用分步实施、分层开挖的方式对在役管道进行下卧,并对下卧施工关键参数进行分析,给出具体实施措施,为后续项目提供借鉴。     

海底管道悬空段网兜沙袋清理标准化施工技术

沙袋回填是海底管道悬空治理的常用方案,但对于杭州湾等恶劣的海域,海底管道悬空段沙袋回填治理后会再次出现海流冲刷悬空,因此需对悬空处已回填的网兜沙袋、吨袋等进行清理,然后通过后挖沟作业将管道沉至海流冲刷影响区以下。通过册子岛—镇海海底管道悬空段整治项目,详细阐述了利用伸缩臂挖掘机安全高效清理管道悬空段网兜沙袋与吨袋的标准化施工技术,可为以后类似抢维修工程顺利实施提供有力技术保障。     

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。     

深水海底管道抛石防护结构石块粒径设计

针对抛石石块粒径对海底管道防护效果的重要作用及影响因素,分别从抛石防护结构在环境载荷作用下的稳定性、抛石冲击管道的安全性以及防止海床沉积物渗出三方面,结合国内外抛石技术用于海底管道防护的研究和应用成果,梳理了石块粒径的设计方法和计算公式.并对南海某海底管道抛石防护结构进行了设计计算,结合深水环境载荷特点,计算推荐石块的...