埋地管道在地震载荷作用下的动力响应分析

在建立地震载荷作用下埋地管道数学模型的基础上,建立了管道和土壤相互作用的有限元模型,并以某一Ⅶ级近源地震载荷作用下的某埋地管道为例,做了轴向(x)和横向(y)激励的动力响应分析。得出如下结论:(1)埋地管道的轴向位移响应远远大于横向位移响应,管道的横向位移响应幅值基本不变,而轴向位移响应变化较大;(2)管道在考虑土壤作用下的位移响应要比不考虑土壤作用下位移响应大,这是由于土壤柔性的原因;(3)埋地管道工程施工时,要尽可能地把管道安置在土壤相对密实的区域,以减少由于地震带来的危害。     

悬空长输管道地震反应模拟分析

为研究悬空长输管道在地震载荷作用下的动力响应,利用大型通用有限元软件ABAQUS进行数值模拟。综合分析了地震载荷作用下悬空管道的应力状况和变形特征,同时考察了悬空长度、土壤参数和管径大小以及管壁厚度等参数对悬空管道动力响应的影响。研究结果表明:管道壁厚、悬空长度、土壤参数和管径大小都会对埋地管道的地震反应产生较大影响,其中管径的影响最大;在一定的管径范围内,随着管径的增大,峰值应力及峰值位移会逐渐减小,当到达临界值后,峰值应力会随管径增大而增大。研究成果为悬空长输管道的设计、安全维护及科学管理提供了参考依据。     

基于频谱分析的地震带输气管道应力分析方法

地震是输气管道失效的重要原因之一,强烈的地壳运动带动土壤错动,载荷作用于输气管道上极易引起管道变形,而目前国内外对地震带输气管道的动态应力分析研究较少。为此,基于地震频谱分析方法,采用CAESAR II软件对XX地震带输气管道进行了动态应力分析,并校核了在强震作用下输气管道的位移、应力是否符合规范。结果表明:①轴向、横向、纵向及综合地震作用对输气管道的横向位移影响最大,且最大横向位移明显高于最大轴向及纵向位移;②地震作用下最大纵向位移和横向位移均产生在坡顶,设计时需重点对坡顶输气管道的位移量进行校核;③综合地震作用较任一单方向地震作用所产生的管道位移、应力更高,综合地震载荷对输气管道的破坏最大。据此提出建议:地震带输气管道设计过程中,可通过极限设计的方法提高输气管道的抗震能力且应重点对输气管道的横向位移进行监测,可通过改变管道敷设线路或减小土壤压实度的方法来控制输气管道的位移。     

土壤液化及其在对海底管道的影响

当某些类型土壤受到冲击荷载（例如地震）作用时，会产生土壤液化。如果液化产生，土壤会在短时间（可能几秒种）内呈高粘流体状。如何埋设在产生液化土壤中的管道，其单位长度的自重不等于排开的液化土壤的单位长度的重量，管道就会不稳定，有上浮或下沉的趋势。随着管道的变位，除已在的运行应力之外，会在管中附加引起管道弯曲和拉伸应力。为了确定了土壤液化过程中管道悬跨的挠度和有效应力进行了参数分析，分析包括混凝土加重层     

人工爆破地震作用下输气管道动力响应分析

为了保障人工爆破施工环境下天然气管道的安全运行,以管道典型第三方作用爆破施工为对象,通过分析天然地震波传播特性、波形和频谱特性,以峰值加速度指标作为地震主要动参数,采用期望反应谱作为目标谱,基于SIMQKE_GR程序模拟了人工地震加速度波形图,建立了基于有限单元法地基梁-土弹簧模型的爆破地震作用下管道地震响应有限元模型,得到了管道在爆破地震作用下的位移、应力和管道应变随时间的变化特性：若管道长度大于200 m,边界条件对所取管段中间部位的反应影响很小,管道中部的响应就可以代表整个管道中大多数位置的响应程度,将管道中间点的位移变量与土壤质点的位移变量相减得到相对位移变量,就可以反映出爆破地震中管道与土壤的相对位移。最后将ANSYS模拟结果与管道抗震设计规范进行了对比分析,结果表明：ANSYS模拟结果的轴向应变最大值为0.001 1,与采用抗震规范法计算出的最大轴向应变0.001 3极为接近。该模型的模拟计算较为准确,为管道爆破施工安全控制提供了理论基础。     

地震模型

三维声学模型实验 (3—D acoustic model experiments),P.Newman (G—56) 对按比例的声学模型研究的结果,能为许多三维地震成象问题提供有价值的认识,也将对实地三维地震勘探选择合适的记录参数起到重要的作用。用休斯顿大学地震声学实验室里取得的Salcol—2模型数据完成了这些实验,模型模拟了埋入在不同性质的均匀地层里的弯曲河床。倘若在时间和空间上有足够的采样数据,那么用克希霍夫二步求和法做的三维偏     

城市管道天然气在土壤中扩散行为全尺度实验

为了及时发现管道天然气泄漏、快速准确判定泄漏点位置以及划定泄漏扩散影响范围,应用自主设计和构建的实验系统,开展了多组全尺度中低压埋地管道泄漏实验,揭示了管道天然气在土壤中的对流扩散基本特性,得到了其浓度场空间分布和变化规律。实验发现：①土壤中天然气浓度分布水平方向关于泄漏口基本对称,但泄漏前期其浓度分布垂直方向关于泄漏口不对称,即泄漏初始,天然气高浓度区等值线为椭圆（椭圆长轴为垂直方向）,随着泄漏时间的推移,浓度等值线出现不规则变化（在泄漏口正上方有一个明显的凸起）,且低压泄漏引起的高浓度区域凸起幅度比中压泄漏更大更明显,但随着管道天然气持续泄漏,其浓度等值线凸起也逐渐消失;②天然气浓度到达爆炸下限所需时间与距泄漏口距离呈现近似的幂指数关系;③随着管道压力、泄漏速率的增大,土壤中甲烷爆炸极限-泄漏时间特征曲线由凸形曲线变化为直线,且斜率越来越大。     

穿越活动断裂带的埋地输气管道抗震措施

地震期间,埋地管道要承受很大的负荷,主要是沿着管道长度方向产生的位移负荷,对管道产生影响的主要地震伤害包括地面破裂、断层移动、土壤液化和地面震荡。可以通过优化设计、选择合适的路由和正确施工来避免或减少这些危害。 1.线路选择与勘察 在线路勘察时除搜集地震、气象、水文、地质等资料外,对于线路各方案的不良地段,应了解其性质,给出强地震区位置及活动断裂的分布及走向,调查分析其发展趋势及对管道的危害程度。在地震烈度等于或大于七度的地区,管道不应穿过活     

中俄油气合作应坚定信心

从1994年中俄石油公司最初坐到一起谈起共建中俄石油管道的设想,已过了十余年,管道走向方案一波三折,在俄罗斯终于敲定泰舍特—纳泰特路线之后,管道何时动工是人们最关注的问题—这条管道将为中国、日本以及亚太其他地区供应石油。2006年1月6日,俄     

埋地管道小泄漏模型及数值求解

随着全国范围的天然气管网逐渐形成,管道运行安全管理的重要性日益突出。在气体单相渗流理论的基础上,结合高速非达西渗流理论,建立了埋地管道发生穿孔小泄漏后在土壤中渗流的数学模型。利用有限体积法对控制方程做离散,以三对角阵（TDMA）和交替方向隐式线迭代法（ADI）对离散方程进行求解。结合实验研究,得到了适用于地表土壤的高速非达西渗流系数经验公式和土壤变形压力修正公式。采用该修正公式计算得到的压力分布与实验结果吻合较好,证明了数值模型的正确性。     

在垂直地震剖面资料中管道波干扰的研究

管道波起着掩盖上行和下行体波同相轴的干扰作用,而体波是垂直地震剖面中测量的主要地震资料。在两个岸上的垂直地震剖面中可见主要的管道波源,就是横越井口的地面地滚波。在这些垂直地震剖面资料中,出现的次生管道波源是井下检波器和钻孔底部的残留物。当体波在井中出现很大的波阻抗时,例如,套管直径改变时,则它们信号也可产生管道波。如果不做静校时移,则模拟垂直检波器组合可用来减少这些管道波,但这种组合也会衰减和滤掉体波同相轴,所以体波在每一个检波点上可出现相同的双程旅行时间。因此,现行的井下垂直检波器组合不是消除管道波的一种有效方法。管道波和压缩体波同相轴的功率谱比较后证明,为了消除管道波而设计的带通滤波器也能抑制体波信号。有一种简单而又有效的减少管道波的野外技术,就是对震源作适当的偏移。本文举了一个实例,说明为了弥补垂直地震剖面中被管道波严重干扰的上行压缩波同相轴而使用速度滤波器,就可与地面测得的反射波一致、这种方法得到的资料要优越于根据同一井记录的测井资料计算的合成地震记录而得的资料。     

海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取

根据最新DNV2000海底管道设计规范和有关文献．对在海底油气管道的设计中关于设计壁厚以及计算壁厚的选取问题做了探讨和研究．并提出了一些建议。     

穿越地震断裂带的管道安全监测预警系统

对穿越地震断裂带的油气管道实施安全监测有助于保证管道的安全运行,最大限度地避免重大灾难性事故的发生。为此,从地震断裂带对穿越其中油气管道的安全影响入手,简要分析了地震断裂带的管道受力特点和国内外管道地震监测技术的发展动态,建立了穿越地震断裂带的管道安全监测预警系统。该系统兼顾灾害的主、客体,分别对致灾体和承灾体实施监测,监测预警系统由监测传感、数据采集与传输、数据管理与处理和预警信息发布4个子系统构成,采用先进的传感元件,通过北斗卫星和GPRS双信道的通信模式实现数据传输,再由计算和分析软件完成数据处理和分析,自动评价局部管道的安全状态,并在异常时发布预警。同时还详细介绍了各子系统的功能特点以及该系统在国内输气干线某主要地震断裂带上的监测预警效果。现场应用效果表明,管道安全监测预警系统获取的大量管道工作状态参数能够为穿越地震断裂带的管道安全保护提供科学依据。     

本刊速递

俄称向中国沿东线管道供气不合理应供应LNG据俄РБК新闻社6月29日报道,俄罗斯天然气工业股份公司(俄气公司)董事会主席米勒在公司例行股东年度大会的总结报告中说:"向日本和中国沿管道供气问题将从议事日程中取消。"他还就此补充说:"向日本供气问题将从议事日程中拿掉,而向中国沿东线管道供气是不合理的。包括向日本和中国供气的唯一有效方案,是供应液化天然气(LNG)。俄气公司将尽快就这一问题与     

2014全球十大石油科技进展之七:干线管道监测系统成功应用于东西伯利亚—太平洋输油管道

正俄罗斯东西伯利亚—太平洋输油管道系统一期工程成功应用干线管道监测系统,解决了管道线路长,途经冻土区、地震高发区(8级)、滑坡地带等多种恶劣自然条件下的管道安全运营问题,通过对影响管道状态的各种参数进行经常性的监测,有助于消除这些地区地质活动对管道造成的不利影响。干线管道监测系统是根据管道线路的航天监测、航空目测和陆地地质考察、自动化监测系统所监测到     

随机时空地震载荷下长输埋地压力管道的响应分析

传统长输管道的抗震研究仅考虑随时间变化的一致地震激励,而客观上长输管道遭受的地震载荷是随时间和空间同时变化的四维时空激励。为此,从统计学的角度将其作为随机过程和随机场进行研究,考虑场地类型的影响,基于随机过程的随机地震功率谱模型——Clough-Penzien模型的正交展开和随机场的半理论半经验模型,建立了适合于实际工程的随机时空地震载荷的数学模型,进行多点激励下的管道响应分析,结合von-Mises第四强度理论进行埋地压力管道的应力分析,并以某长输埋地压力管道为例,进行了数值模拟与分析。研究结果表明:(1)对于长输管道而言,非一致地震激励下的响应大于一致激励下响应的影响;(2)四维时空地震场域的耦合响应可以基于地震数据和模型处理后再进行分析;(3)地震作用下长输管道的响应具有随机时空的特性。结论认为:长输埋地压力管道在遭受地震载荷时,科学合理的分析设计方式需要同时考虑时空效应的影响;所建立的随机时空地震载荷模型,对于长输管道抗震设计具有重要的参考价值。     

基于抗震的油气管道管沟设计方法研究

随着社会的不断发展,埋地管道在油气输送中应用日益广泛,埋地管道在地震等地质灾害中的安全问题受到极大关注。以应变理论为基础,从敷设管道的管沟设计方向来研究如何提高埋地管道的抗震性。利用ANSYS软件建立管沟管土相互作用的三维有限元模型,在地震波作用下,通过应变分析,用有限元方法设计管沟参数(底宽、坡度、土弹性模量),提高管道的抗震性。对不同土壤刚度下管土相互作用模型施加一维和三维考虑相位差的正弦位移里程载荷,对管道进行动力响应分析,得出利于抗震的管沟设计最优方案,使管材能够发挥更大作用,实现安全经济的设计。     

断层两侧土体对输气管道穿越地震断层的影响

关于埋地管道穿越地震断层的问题,现有文献对梁-壳混合模型中梁-壳单元连接处的耦合问题并未深入研究。鉴于此,考虑梁-壳单元在连接处的耦合效应,给出了梁-壳单元耦合的刚度矩阵方程,并据此建立了输气管道穿越地震断层的梁-壳-土弹簧力学模型。利用该有限元模型,分析了断层两侧土体性质差异对输气管道受拉侧和受压侧最大轴向应变的影响规律。分析结果表明:土体性质较强一侧的管道最大轴向应变明显高于土体性质较弱一侧的管道最大轴向应变;断层两侧土体容重和内摩擦角差异对最大轴向应变有较大影响,而土体内聚力差异对输气管道最大轴向应变的影响均较小。研究结果为输气管道穿越地震断层的安全评价提供了理论依据。     

热油管道停输后周围土壤温度场变化规律研究

针对埋地含蜡原油管道停输后温降的变化过程,建立直角坐标系下埋地热油管道及其周围土壤传热的物理模型;考虑原油物性、土壤温度随深度和时间的变化规律,建立原油、管道和土壤耦合传热的数学模型。模拟管道在不同土壤导热系数、不同环境温度和不同初始油温情况下停输后的土壤温度场分布变化情况。模拟结果表明:不同季节停输后土壤的温度场分布呈现不同的趋势,且越靠近管道的土壤区域,温度场分布受管道影响越大。     

花土沟地区土壤腐蚀性分析

花土沟地区位于柴达木盆地西北部,是青海油田主要的原油生产基地,地面环境为荒漠戈壁,无植被覆盖,广泛分布盐渍土。盐渍土是土壤与固体盐颗粒的混合物,Cl-含量及盐含量高,对集输管道具有一定的腐蚀性。采用GB/T 19285—2014《埋地钢质管道腐蚀防护工程检验》规定的方法对花土沟地区管道沿线土壤腐蚀性进行检测,结果表明:花土沟地区土壤腐蚀性介于2级(较弱)和3级(中等)之间,集输管道存在轻至中度的直流杂散电流干扰,但是无需采取排流措施。