铺管船用张紧器张紧系统分析

铺管船用张紧器是海洋铺管船的关键设备,张紧器张紧系统是张紧器保持管线恒张力的保证。介绍了国内外铺管船用张紧器张紧系统现状,并加以分析,指出铺管船用张紧器张紧方式为在浅海采用螺旋夹紧、马达驱动,在深海采用液压缸夹紧、交流伺服电动机驱动。通过仿真,液压夹紧缸在快进、工进、保压、快退阶段均能达到系统要求;交流伺服电动机通过恒转矩的输出,在液压缸夹紧的前提下,对管线进行恒张力控制。分析结果表明,液压夹紧系统和电动机驱动系统满足系统的工作需要,系统稳定可靠。     

S型铺管船张紧器控制系统仿真试验台设计

以2 000kN张力的深水铺管船用张紧器为研究对象,结合其工作环境设计了张紧器的驱动系统和监控系统。研制了张紧器控制系统的半实物仿真试验台,由电机试验台和电控系统试验台2部分组成,模拟波浪作用和电机的恒张力控制。为深入研究张紧器的电控系统奠定了基础,可促进深水铺管船用张紧器的产业化。     

海洋铺管船用张紧器内悬架的设计与分析

海洋铺管船用张紧器内悬架装置是张紧器设备研发中的关键部件。对内悬架装置中的关键机构和部件进行了计算和校核,并对内悬架中主框架进行了有限元分析,设计出了通用性较好的内悬架装置,使之能更好地满足实际需要。     

深水海底管道铺管设备技术现状与国产化设想

深水海底管道铺设技术是我国进行深海油气资源开发的关键技术。综述了国外深海海底管道铺设技术,着重介绍了深水铺管船及铺管主要设备(张紧器、A&R绞车、管道输送系统等)的技术现状,并在分析各主要设备技术特点和国内技术条件的基础上,提出了通过引进、消化、技术集成、技术创新的方式进行深水铺管关键设备国产化的设想。     

海洋脐带缆张紧器总体方案设计

在海洋油气开发过程中需要通过脐带缆完成通信、电信号传输及液体注入等。张紧器是铺设脐带缆的关键设备之一,可以保障脐带缆的恒张力铺设。综述了两履带上下或水平布置、三履带对中布置、四履带对中布置3种形式的脐带缆张紧器应用优缺点,对比了各脐带缆张紧器的性能参数。针对海洋脐带缆铺设特点,设计了四履带对中式脐带缆张紧器的总体结构方案及其履带机构总成、驱动系统。研究成果对形成适合我国海洋脐带缆铺设作业技术,满足我国海洋油气田开发需要具有指导意义。     

海洋铺管船用张紧器的履带板设计与分析

针对我国海洋深水铺管船用张紧器相关技术研究和产品开发还处于空白状态的现实情况,经过对国外技术详细调研和总结,完成了张紧器的三维模型设计。张紧器的主要压紧机构是由履带板组成的履带系统,履带板的结构决定着张紧器的主要性能。利用Pro/E软件建立了履带板的力学模型,并在此基础上进行结构设计,最后应用ANSYS软件对设计的结构进行有限元分析。分析结果表明,所设计的履带板结构合理,此方法对今后设计其他规格张紧器的履带板具有借鉴意义。     

OFFPIPE在铺管计算中的应用

该文简单介绍了海底管线安装和结构分析软件OFFPIPE和S-lay铺管的特点,并结合天津大港油建公司的一条S-lay铺管船,通过计算不同规格管道的铺设水深、张紧力和铺设半径,总结了应用OFFPIPE软件在管道计算中的一些经验,同时也为S-lay管道的实际施工提供理论依据。     

海底单层保温管铺设受力的试验分析

国外某油田建设时，在海底管道S型试铺设过程中，单层保温管在经过张紧器后出现配重层开裂以及夹克管与保温层滑脱的现象。为探讨发生上述现象的原因，以便为后续工程的进一步实施提供指导，根据该条单层保温管涂层的技术参数、铺管船施工时的工艺参数以及试铺设过程中出现的问题，开展了模拟压溃试验和剪切试验。研究结果表明，单层保温管的压溃强度仅为468.5 kN/m，剪切试验中压溃管件的整管推脱力仅为944 kN。据此指出，该工程项目的单层保温管铺设施工，应控制张紧器夹持载荷不超过468.5 kN/m，以保证铺管作业的安全顺利进行。     

HYSY201铺管船铺设超深水22寸管线可行性分析

随着国内海洋石油工业发展,铺管作业逐渐走向超深水。HYSY201已经在1500m水深条件下实施了12英寸的海底管道铺设作业。为了进一步探讨HYSY201在超深水条件下大管径铺设作业的可行性,针对HYSY201船舶铺管装备和静态铺管受力分析,论证了1500m超深水的22英寸大管径管道海上施工作业的能力,并获得结论,即静态分析过程中必须放开校核标准,优化阳极作业、弃管回收工艺和防滑颗粒等工艺作业,才能开展1500m级水深的22英寸管道铺设作业。本文的结论为后续HYSY201超深水海底管道铺设作业做了技术论证和方案支持。     

深水铺管张紧器橡胶材料静摩擦行为研究

张紧器是深水油气管线铺设的核心装备之一,能够保证管线铺设过程中管道以平稳的速度及适中的张紧力水平下放入水中。张紧器上橡胶垫块与管道外壁受压接触,所产生的静摩擦力对维持管线受力平衡起到至关重要的作用。利用自制的试验装置,测试了不同试验载荷条件下橡胶材料与管道试样间的最大静摩擦力,并对接触区变形进行分析。试验结果表明,最大静摩擦力水平随法向载荷增大而上升,静摩擦因数则逐渐下降; 在同一法向载荷条件下,最大静摩擦力随切向载荷增长率的增加而波动; 接触系统静摩擦因数的波动受接触面间的粘性接触力水平与橡胶材料本身粘弹特性共同影响,而粘性接触力水平的作用占据首要位置。因此,在铺管过程中,应重点关注静摩擦因数随管道夹持力变化的规律,同时应选择合理的铺设速度,使静摩擦因数处于较小的波动范围内,防止发生脱管事故。     

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。分析结果表明：针对?600 mm×9 000 mm规格管道的数值模拟结果与工程实际施工过程中管道变形、开裂部位非常接近,并且从管道整体应力分布状况以及不同方向钢筋的应力和滑移分析得出管道受损的机理;研究方法可弥补宏观试验无法直观显示钢筋整体受力状况、裂纹延伸方向、裂纹扩展深度以及界面受力与滑移的不足。研究结果可为海底配重管道的数值模拟技术研究、工程设计和理论研究提供参考。     

油气管道并行敷设热力影响

对两条输油管道并行敷设的热力影响规律已有研究,但对输气管道和输油管道并行敷设热力影响情况尚未清楚。采用有限容积和有限差分相结合的数值模拟方法,对工程实际中可能存在的3种典型油气管道并行敷设方式（热油管道与输气管道低温段,冷输油管道或热油管道低温段与输气管道高温段以及热油管道与输气管道高温段并行敷设）的热力影响规律进行了研究。在这3种并行敷设方式下,分析得到了并行敷设的油气管道采用不同管间距时,沿线油温和气温相对于单管敷设的最大温差变化范围和热力分布特征。     

隔水套管张紧系统配置方案分析

以91.44 m自升式钻井平台为目标,采用有限元软件对90 m水深的隔水套管在不同顶部张力的情况下进行力学分析,给出了隔水套管的优化配置及顶部的推荐张紧力和行程。将受到顶部张力的隔水套管简化为位于垂直平面内的梁模型,入泥端简化为固定铰支约束,选用Pipe31单元进行分析。分析结果表明,自升式平台用套管张紧器的配置应根据系统的具体工况进行分析,确定隔水套管的配置,然后按API 16Q规范的设计准则确定张紧器的额定张紧力和油缸行程;随着隔水套管顶部张紧力的增加,隔水套管的横向变形、泥线处弯矩都相应减小。     

国内成品油储罐和长输管线腐蚀现状与防护

介绍了国内钢质成品油储罐和长输管线腐蚀情况,通过分析得知钢质成品油储罐外腐蚀的主要原因是大气环境腐蚀;而储存油品中所含的无机盐、酸、硫化物、水和氧等腐蚀介质则是引起储罐内腐蚀的主要原因。管线外腐蚀主要有:(1)土壤中水和空气引起的钢表面氧腐蚀;(2)管道铺设过程中的大气腐蚀;(3)土壤中电解质引起的电化学腐蚀;(4)微生物腐蚀,包括氧化菌和厌氧菌(硫酸还原菌等)繁衍腐蚀;(5)杂散电流腐蚀。管线内腐蚀的主要原因是由于H2O,O2,CaCO3,SiO2和铁锈等杂质的存在,使极弱的成品油化学腐蚀转变为电化学性质的腐蚀所致。根据实际工程情况,制定了合适的防腐蚀方案。     

埋地管道弹性敷设的计算与放线方法

长输管道的弹性敷设具有施工方便、节省管件、受力良好、工艺合理等优点。本文提供了埋地管道和管沟开挖的曲率半径、弧形管沟标高的计算方法以及埋地管道弹性敷设的放线方法，并指出敷设施工时应注意的问题。     

Current Status and Prospects of Oil and Gas Pipelines in China

By the end of 2008,the total length of existing oil and gas pipelines in China had reached 6.3×104 km.These pipelines include 3.2×104 km of natural gas pipelines,1.8×104 km of crude oil pipelines and 1.3×104 km of oil products pipelines,laying the foundation for establishing a network of trans-regional oil and gas pipelines.     

海底输油管道后深挖沟11.9 m 的实践分析

在孟加拉湾海域,4条近似平行的海底输油管道需要穿越两条平行航道,宽度约1.2 km。通过采用铺设管道并进行后挖沟的方法,实施平均20遍的挖沟,将4条海底输油管道埋设至航道疏浚要求的标高之下,最大挖沟深度达到11.9 m。对制定方案过程中的要点难点以及实施各阶段存在的挑战,通过多种技术评估,使用具有排泥功能的窄高型挖沟机,作业期间综合利用SBP（浅地层剖面系统调查）和3D声纳（三维声纳实时成像系统）调查,挖沟后对海底输油管道进行完整性和安全性的总体评估,成功完成了海底输油管道铺设后的超常规深度的后挖沟,最终的调查和评估结果显示后挖沟作业达到了设计要求并保障了管道的完整性。实践证明通过综合的技术措施使用水力喷射式后挖沟机可以成功实施海底管道后深挖沟。     

深水J-lay铺管关键设计参数研究

为便于深水J-lay铺管的设计和优化,研究了关键设计参数。通过软件计算不同管道入水角、船位偏差和海况环境条件下的管道受力和疲劳损伤,对比管道的响应变化,确定影响范围和各设计参数影响管道响应的特点。建议在进行安装设计时重点关注张紧器和触地点位置的受力和疲劳损伤校核,可以考虑增大管道入水角、避免纵向船位偏移,采用保守的海况数据,以此缓解管道受力和疲劳损伤,提高铺管作业的安全性。