基于风险的海底管道安全评估方法研究

海底管道系统技术复杂、安全性要求高、环境多变,从设计阶段开始一直到生产运行的全过程,始终存在各种风险。考虑到海底管道的这一特点,风险评估方法应该既要考虑理论分析又要重视工程经验的多方面、多层次的综合性评估方法。论文从分析海底管道失效因素入手,重点研究了海底管道风险评估的流程及风险等级的划分方法,为海底管道完整性管理提供了一种实用的评估方法,同时结合工程实例对一运行中的海底管道进行了风险评估。     

海底管道出露悬空环境风险的定量评价研究

海底管道是海洋油气输送的主要方式,其运行状况直接关系到海上油气田的安全和海洋生态环境的质量。本文先以海底管道出露悬空作为故障树的顶事件,分析出海洋环境中各项基本事件,构建针对海洋环境的海底管道故障树模型;再以灰色模糊识别为理论基础,量化对海底管道安全有影响的海洋环境因素,并以层次分析法对每个风险因素进行分级赋权,确定评价指标范围和权重,进而构建海洋环境条件的海底管道风险评价体系。利用该体系对平湖油气田海底管道4个区段进行环境风险评价,避免了将整段管道一同评价导致的信息均等化,评价结果不能真实反映风险等级高的区段的情况;评价结果与管道2014~2016年现场检测数据对比,两者均显示P2分区中海底管道的风险等级较高,说明了该模型具有一定的合理性和实用性。     

基于AHP法和灰色模式识别理论的海底管道系统路由定量风险评估

根据海底管道路由潜在风险的特点及风险类型,提出了一种将层次分析法（AHP法）和灰色模式识别理论相结合的海底管道系统路由定量风险评估方法,该方法利用AHP确定风险评价指标体系,运用灰色模式识别理论,建立识别结果标准,并结合实际工程进行计算,计算结果表明该方法是可行的.     

海底管道遭受船锚撞击的风险分析

坠锚事故容易对海底管道造成撞击损伤,引起环境污染及经济损失。为保证管道在运行期间的安全,有必要对其进行风险分析。基于可靠度理论,在DNV规范(DNV-RP-F107)推荐方法的基础上,本文提出了一种失效概率的计算方法,该方法可考虑船锚质量、尺寸及管道尺寸、材料强度等因素对失效概率的影响,与实际情况更相符。结合工程实例,对船锚撞击作用下的海底管道进行了风险分析。考虑随机变量的变异性,探讨了管道失效概率对各变量的敏感性。分析结果可为降低海底管道损伤风险及采取合理的防护措施提供技术参考。     

海底管道风险分析中自然影响因素评分标准初探

借鉴美国学者Muhlbauer提出的管道风险评分法,对渤海海底输油管道系统进行自然风险辨识,并根据渤海海域环境特征对自然环境影响指标评分标准进行了初步研究,形成适合渤海海底管道风险评价的评分标准体系,为渤海海底管道风险分析提供技术依据.     

海底石油管道溢油的生态风险及防范对策

与油轮事故相比,由海底输油管道泄漏造成的溢油风险并未被人重视。作者通过石油泄漏风险、生态危害、风险防范等几个方面论述了海底石油管道溢油的生态风险,以期为海洋石油开采、海底石油管线输运等海洋工程提供环境影响评价参考。在海底石油管道设计、运营等分析基础上,将海底石油管道泄漏风险来源归结为腐蚀、外力损伤、工程质量、海底水文泥沙地形地貌等方面。认为海底输油管道泄漏造成的生态风险包括:海洋生态结构失衡、景观生态价值下降、沿岸人类的健康风险等几方面。并就海底石油管道泄漏的风险提出了防范对策。     

基于OLGA的海底管道水合物的生成和影响因素分析

海底管道是海洋油气输送的重要纽带。为解决海底管道面临的水合物生成和堵塞问题,文章结合海底多相流管道水合物生成的数学模型,采用OLGA对海底管道不同含水率、气油比和流量下水合物的生成情况进行数值模拟。研究结果表明：在某海底管道的工艺参数条件下,水合物生成风险随着含水率和流量的增大而降低,随着气油比的增大而增加;海底水平管路和立管都有可能生成水合物,尤其立管常是水合物最大生成量的位置;模拟结果可为海底管道水合物的防治和保障海底管道的安全运行提供参考。     

我国海底电缆管道管理问题分析与对策建议

海底电缆管道是一种重要的海底基础设施,对我国社会经济发展发挥着重要的保障作用,但管理问题日益突出。文章从我国海底电缆管道的发展特点入手,着重分析了我国海底电缆管道管理存在的法规制度不健全、保护主体责任不明确、安全隐患问题突出、信息共享机制不畅4个主要问题,在此基础上,提出健全海底电缆管道管理法规、完善海底电缆管道政策制度、建立海底电缆管道动态监管体系、开展海底电缆管道普查等建议,以期为我国海底电缆管道管理提供参考依据。     

上覆硬质保护层海底管道检测技术探讨

海底管道在油气工业中发挥着重要作用,为保障其安全运营必须定期进行检测掌握其在海底的状态。有的海底管道在铺设时为其安全考虑,在海底管道上方覆盖了抛石等硬质保护层,这样就导致在海底管道定期检测时一些检测仪器难以探测到硬质保护层下海底管道的位置和埋深,而浅地层剖面仪和磁力仪仍然可以不同程度地实现这种情况下的海底管道检测。文中对浅地层剖面仪和磁力仪的原理进行了介绍并对其在上覆抛石等硬质保护层海底管道检测中的应用进行了分析探讨。分析结果表明浅地层剖面仪和磁力仪组成的综合检测系统对上覆硬质保护层的海底管道探测有一定效果,可查明海硬质保护层下海底管道的位置和埋深,为海底管道的安全管理和维护提供数据支持,也可为其他类似海底管道检测提供参考。     

夏半年强风条件下波浪对平湖油气管道安全的影响分析

强风天气过程影响下的波浪近底层水体运动(波致底流速)是海底动力条件的重要驱动因素之一,因此,强风天气过程引起的波致底流速分布可能对海底管道冲刷和埋设状态变化产生潜在影响。本研究基于SWAN模式的海浪模型,对平湖油气管道区域波致底流速进行推算;将平湖管道区域波致底流速分布与管道埋深状况有机结合,探讨波浪对管道埋深状态变化的影响。结果显示,夏半年(7月~9月),因其近SE向为主的典型强风向和地形因素影响,波致底流速在舟山群岛靠外侧海域(约KP85~KP100段)形成明显的相对高值区。近年来,平湖油气管道裸露和悬空管道的增幅,主要出现在夏半年管道KP85~KP100段区域,该区域与波致底流速相对高值区基本重合。综合已有研究成果表明,夏半年的典型强风过程的波浪作用可能对管道KP85~KP100段区域动力条件产生一定的影响,使水体挟沙能力加强,对海底造成区域性冲刷,是造成该区域管道冲刷、管道裸露、悬空及埋深状态变化的重要原因。     

海底滑坡作用下滩海管道结构安全分析

海底滑坡作为常见的海洋地质灾害,对海洋油气工程安全产生巨大威胁。海床土体失稳引起滑坡体滑动,会对海底管道产生拖曳作用。基于计算流体动力学方法(CFD)建立海底滑坡体对管道作用的评估模型,采用H-B模型描述块状滑坡体并与试验比较验证,分析不同海床倾斜度滑坡对管道的作用并拟合表达式;研究了海底管道在滑坡作用下的力学响应,并采用极限状态方法开展海底滑坡作用下管道结构极限安全分析,探讨了管道埋地状态时的极限安全界限,建立滑坡作用下管道结构安全分析方法。研究表明:滑坡对管道作用力与海床倾角呈现正相关,而覆土层厚度对作用力影响较小;随着不排水抗剪强度的减小,允许的滑坡宽度和速度均增加,表明土体不排水抗剪强度与引起的拖曳力呈正相关;滑坡土体宽度对极限安全速度影响较大。     

基于SPH深度积分模型的海底滑坡数值分析

海底滑坡会对海洋工程结构物造成严重破坏。滑移速度和距离是量化和分析海底滑坡的两个重要参数。目前BING等计算方法在模拟水下土体流动方面存在局限性,因此通过建立考虑土体固结和侵蚀效应的控制方程,选用摩擦流变模型,采用SPH深度积分算法,对海底滑坡进行了模拟研究。对比不同水深、坡度、接触摩擦系数和侵蚀率条件下的滑移体的速度、高度、长度的时程曲线,整理了最大滑移距离和速度,讨论变化规律。研究成果可为海底滑坡灾害预警和海底管线路由选址提供技术参考。     

海底滑坡对置于海床表面管线作用力的CFD模拟

海底管线是海洋工程中用于传输原油和天然气等的重要通道,通常放置在海床表面或处于悬跨状态。本文采用计算流体动力学CFD法模拟了不同冲击角度下海底滑坡对置于海床表面的海底管线的作用,得到了管线所受的轴向荷载和法向荷载与滑坡冲击角度之间的关系。同时分析了沿冲击方向管线截面形状与管线所受阻力之间的关系。对已有研究进行拓展延伸,丰富了不同工况下轴向阻力系数和法向阻力系数的计算成果,得出了海底滑坡对置于海床表面管线冲击力的计算公式。     

天然气水合物开采区内海床不均匀沉降对管道力学性能的影响

海底管道是天然气水合物大规模开采和集输的关键装备。天然气水合物的开采过程会扰动沉积层的结构，改变沉积层的强度和力学特性，诱发海床发生不均匀沉降，并对水合物开采区内海底管道的力学特性产生影响，如引起管道发生大变形、悬跨、屈曲、断裂等。基于ABAQUS有限元软件，建立天然气水合物开采区内“海床-管道”耦合作用模型，模拟了天然气水合物开采过程中海床沉降变形及其对管道应力、应变、弯矩、悬跨等力学行为的影响。研究结果表明，在天然气水合物开采过程中，海床的不均匀沉降将引起管道发生显著位移并发生弯曲，管道的应力、应变随着变形的增大而增大。当海床沉降量达到某一程度时，管道将脱离海床，产生悬跨，并引发涡激振动风险。     

基于尾流振子模型的海底管跨动力特性研究

以海底细长柔性管跨结构为研究对象,分析了当管外流体流经管道时产生涡激振动的动力学特性及其相关影响参数。为了考察海底管跨的振动响应,将尾流振子模型与管跨的振动方程相结合,得到了流固耦合系统的振动响应分别由两个变量为管跨位移和尾流举升力的偏微分方程描述。使用van der Pol非线性振子模拟作用在管跨上的振动尾流,通过实例的计算与分析,确定几个重要参数对管跨振动响应的影响程度。     

Numerical analysis of the impact forces exerted by submarine landslides on pipelines

Submarine pipelines that transport crude oil and natural gas are often in a complex marine geological environment and may become unstable and fail upon impact by submarine landslides. Previous research has mostly focused on the impact forces exerted by submarine landslides on suspended pipelines, but the impact of submarine landslides on pipelines laid on the seafloor at various impact angles, θ, have been relatively infrequently discussed, and the effects of suspended height, H, on the impact forces exerted by submarine landslides on pipelines have not been thoroughly investigated. In this study, based on the Herschel–Bulkley model, the impact forces exerted by a submarine landslide on laid-on or suspended pipelines at various impact angles θ were simulated using the computational fluid dynamics (CFD) approach. Equations for calculating the axial and normal drag coefficients of a submarine pipeline were proposed. The CFD numerical simulation results were rearranged based on the soil mechanics approach. By comparing the parameters, an essentially corresponding relationship was found between the soil mechanics and CFD approaches when the equations were used to calculate the impact forces exerted by a submarine landslide on a pipeline. In addition, a semi-analytical expression for the failure envelope was provided. Furthermore, the effects of H on the forces on a pipeline were discussed, and an equation for calculating the acting forces on a pipeline along the flow direction of a submarine landslide that comprehensively accounts for the effects of θ and H was proposed. The lift force was discussed preliminarily and the results provide a basis for further investigation. The achievement of this study is applicable for selecting locations of submarine pipeline routes and for designing submarine pipelines.     

基于WebGIS的南海区海底电缆管道信息管理系统设计与开发

为促进我国海底电缆管道工程建设的高质量发展,文章基于相关业务需求和框架技术,设计与开发南海区海底电缆管道信息管理系统。研究结果表明：南海区海底电缆管道信息管理系统主要包括项目审批、项目监管、数据管理、综合展示、统计分析和后台管理6个模块,实现海底电缆管道审批流程标准化、审批过程信息化、线上和线下监管一体化、空间数据可视...