埕岛油田海底管道安装应力计算方法的研究及应用

海底管道的施工质量直接关系到海底管道能否长久地安全运行。对施工期间各种环境荷载、施工荷载作用下的海底管道在力和变形进行计算,分析和监控、是确保底管道施工质量的不可缺少的重要手段。本文通过计算实例对浮拖法敷设海底管道安装计算分析的方法作了研究,并对胜利海洋石油开发公司与天津大学合作研究开发的涨底管道安装分析软件在胜利岛油田海底管道工程建设中的应用作了介绍。     

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。     

全耦合S型铺管动力定位时域分析

为研究S型铺管船铺管工况下的动力定位系统性能,进行了船体-托管架-管道的耦合作用下的动力定位模拟。采用广义弹性面接触法模拟托管架上托辊,莫里森杆构建托管架模型,集中质量法计算管道受力,并应用PID和Kalman滤波相结合的控制系统和序列二次规划法进行分配的推力系统,进行了全耦合S型铺管动力定位时域分析;研究了船体波频运动对于管道-托管架耦合作用力和动力定位系统的影响;比较分析了铺管工况和非铺管工况下的定位精度影响;同时应用API规范对管道应力进行校核,验证了该耦合模拟的正确性。结果表明,垂荡和艏摇对于管道-托管架-船体之间的耦合作用力对动力定位系统影响很大,在动力定位系统设计时,需要着重考虑。减小纵摇和迎浪铺管是使铺管作业和动力定位系统安全有效的重要方法。     

海岸工程规范探讨

任何海岸工程建筑物的设计,必须要有可靠的水文气象等的研究。本文介绍和比较了几个国家海岸工程规范有关水文气象部分,作者在文中进行了讨论,尤其对我国规范作了详细讨论。海岸工程规范的研究分析不仅有益于海岸工程的设计,而且也有益于海洋水文仪器的研制。     

第五届水下工程和潜水技术学术讨论会论文目录

序号论文称作者单水面加压舱技术条件(部标)编制说明COEsS一1041水下氧—弧割条研制总结水下照明灯具光学特性初探关于水下安全用电的一些探讨高压氧舱防爆风机的设计深水高压试验筒及其在水下工程中的应用提高潜水器耐压圆柱壳总稳定性的有效方法2000米深海环境模拟舱的温度控制探讨深潜加压舱的除湿及空气净化鹭江海峡的水文气象对过海管道施工的影响厦鼓过海管道施工工艺与方法厦鼓过海管道工程水下爆破技术厦门一鼓浪屿过海自来水管道工程概况水面减压法在厦鼓工程中的应用厦鼓工程的施工管理厦鼓工程中减压病四例诊治体会“厦鼓”过…     

海底管道开沟机械的技术经济性能评定与选型

本文在对水下管道开沟机械的需求市场、实际应用和研制开发动向作深入调研的基础上，选择水下管道开沟机械特有的技术先进性、适用性、安全可靠性以及经济性评价指标，构造评价模型，对水下管道施工作业中广为应用的水力冲射开沟机械、海底管道犁、机械开沟机和土壤液化法埋管设备及其机型的技术经济性能作了较为详尽地分析对比及综合评价。在此基础上，笔者提出了水下管道开沟机械的一般选型原则和对我国海底管道开沟机械研究开发工     

ZQA1—1型海洋站自动观测系统

海洋站自动观测系统用于对水文气象要素进行自动测量和实时传输,对测量的原始资料自动进行分析,整理,按规范要求编制年月报表。本文对该系统的组成、工作原理、主要技术性能等作了全面的介绍。     

海底矿石软管中水力输送数值模拟研究

海底矿石在软管中的水力输送是深海采矿的重要过程。采用计算流体动力学—离散元耦合的计算方法（CFD-DEM）,对矿石颗粒在软管中的输送进行数值模拟,重点关注矿石颗粒的运动、分布规律以及管壁受到的颗粒作用力,分析输送速度和输送浓度（入射颗粒的体积分数）对输送过程的影响规律,探索管道中易发生堵塞、易受颗粒磨损的区域。结果表明,软管中颗粒的动力学特性与管道倾角、输送速度和输送浓度有关。颗粒主要沿管道截面底部推移,倾角较大的上升段出现处于悬移状态的颗粒;管道横截面内颗粒运动速度从上至下递减,截面中心处颗粒的速度接近输送速度。输送过程中颗粒的局部浓度（该区域颗粒与固液两相流的体积比）始终大于输送浓度,局部平均速度始终小于输送速度。上升段颗粒体积分数大于下降段,颗粒速度小于下降段。管道拱顶和谷底位置管壁所受颗粒作用力最明显,管壁最可能受颗粒磨损。     

杭州湾表层漂流轨迹风订正的初步探讨

根据2001年7月杭州湾南航道漂流迹线观测资料和水文气象资料,对漂流迹线进行了风订正,并与定点站资料和物理模型结果相比较,对消除风的影响进行了初步探讨。结果表明,表层漂流迹线的形态既受潮流的影响,又受风的影响,在漂流区风速较大的情况下,对漂流迹线进行风订正是必要的;采用本文提出的方法,经风订正后的漂流迹线与物模结果、定点测流站资料中的结果吻合较好。     

人工采砂坑地形对水动力泥沙环境影响

海底管道是重要的能源生命线,海底管道路由上的采砂坑对管道在位稳定性造成严重威胁。为评估深港海底管道路由区域海流冲淤采砂坑对深港海底管道在位稳定性的影响,本文利用长期实测资料对比,并结合数值模拟方法分析海底管道路由上采砂坑冲淤问题,建立的有限元分析模型与实测资料能够较好吻合。研究得出波浪潮流作用下采砂坑的冲淤规律和未来十年的变化特征：采砂区内为淤积环境,北侧边界向西北方向扩展,远离管道走向,对管道无影响;南侧边界向东南方向扩展,造成铜鼓水道附近管道冲刷;东侧靠近管线段采砂坑坡顶受到侵蚀,导致采砂坑边界线向管线扩展。本文为深港海底管道路由采砂区海流冲淤分析提供了科学有效的方法。     

海洋管道浮拖过程力学分析

管道施工质量直接关系到海底管道能否长久地安全运行,施工期间各种环境载荷对管道施工质量影响较大,因此,对海洋管道进行应力计算和分析是确保管道施工质量的不可缺少的重要手段。从海洋管道漂浮拖运过程中的受力极限情况入手,应用五弯矩方程,建立管道在拖运过程中的力学分析模型,并开发相应的计算程序,经实例验证,计算结果满足实际应用要求。     

国外海底管道建造技术述评

本文综合性地介绍了国外海底管道的建造技术及其发展概况,对铺管船法、卷筒式铺管船法和拖引法等几种最常用的铺管技术的原理、特点、发展过程及一些典型的工程施工实例,作了系统的介绍与阐述,描述和估价了国外海底管道建造的技术水平和发展前景,对近海管道建造的价格及市场动态作了分析和评价,并就我国近海管道建造技术的发展,提出了几点看法和建议。     

适合我国青海湖环境的全自动水文气象浮标系统

对青海湖水文气象自动观测浮标系统的背景作了简要说明，详细地介绍了该系统的总体性能指标。总结了在青海湖特定环境条件下工作的浮标系统必须解决的两项关键技术问题，给出了2000年和2001年两次青海湖现场运行过程中的部分观测数据。展望了改进后的浮标系统，用于江河湖海水文气象参数的长期连续自动观测、用于遥感卫星海上辐射校正场的广阔前景。     

黄海冷水区多雾分析

本文在资料整理统计的基础上，对黄海冷水区多雾的海洋水文气象条件及其以青岛沿岸海雾的影响作了统计分析。     

青岛—石臼所沿岸潮流特征分析

本文对青岛—石臼所沿岸潮流特征进行了分析。实际观测资料表明,这一带潮流具有典型的往复流性质,并有较明显的不对称性和较大的垂直变化。文中指出涨落潮流不对称性是由于余流和分潮流影响的结果。讨论了不对称性随余流和分潮流的变化和潮流垂直梯度的特征。不对称和垂直梯度对泥沙运动和污染扩散的影响在文中也作了阐述。     

台风过程影响下西沙岛缘灾害性水文气象环境监测

介绍了西沙岛缘水文气象远程实时监测系统的组成,并对部分监测资料进行了初步的分析.该监测系统由水文监测单元和气象监测单元构成,监测数据实时发送,远方用户可同步接收、显示和保存.文章对0801号台风过程的风速、风向进行了分析,还对2008年9月23日至10月4日期间受其他3个台风影响的波浪、风和气压进行了初步的分析.分析结果表明,西沙岛缘水文气象远程实时监测系统可用于海洋环境监测,特别是灾害性海洋环境的监测.     

基于跨航道抛锚作业的海底管道埋深研究

抛锚作业给跨航道海底管道带来的安全风险问题越来越引起人们的关注。为了加强海底管道防冲击能力、保障管道的安全运营,针对抛锚冲击作用下的管道埋深进行研究。通过建立小尺寸抛锚冲击管道实验平台,获得了冲击荷载作用下抛锚高度、管道埋深、堆石材质等参量对管道响应的影响。并基于正交实验原理,综合分析了不同参量对管道响应的敏感性。利用有限元法对抛锚冲击管道的过程进行瞬态动力分析,进一步研究了堆石材料力学特性对管道埋深的影响。结果表明:在冲击荷载作用下,堆石层的材料特性对冲击能量的耗散起着重要作用。通过将数值分析结果与实验数据作对比,并结合DNV规范中的能量计算方法,提出了抛锚冲击荷载作用下管道最小埋深的计算方法。研究成果为海底管道的安全铺设提供一定的理论指导。     

海冰物理特征值及其对桩柱作用力的测量

1970—1974年,我们在渤海湾进行了浮冰对固定平台桩柱作用力、浮冰漂移及海冰某些物理特征值的测量工作。本文着重介绍各项观测所使用的方法和仪器。关于观测资料的分析结果,将另文报道。一、浮冰对固定平台桩柱作用力的测量用电阻应变法测量浮冰对桩柱的作用力,其测量系统方框图如下。     

波浪式拖管法铺设海底管道力学性能研究

海底管道铺设是海洋油气资源开发的重要环节,传统的拖管法不能很好地适应海洋深度和复杂环境的变化。针对 Acergy公司在Girassol项目中提出的一种波浪式拖管方法,对其应用于2.0 km 长海底管道铺设进行分析。首先,结合深水海洋环境特征,采用集中质量法建立管道拖航数值模型,并介绍管道、拖缆和浮筒力学计算及水动力荷载计算方法;其次,基于非线性有限元OrcaFlex软件对拖管过程建模,以模拟实际项目拖管过程;然后,通过对比相同条件下的单波式和双波式两种拖管方式,探讨管道和拖缆的动态力学性能变化;最后,针对不同浮重比、拖航速度、拖缆长度和悬垂角、海流流速和流向角等因素展开敏感性分析。结果表明：波浪式拖管法可以有效地降低施工时对拖缆的张力需求,但也会因此增加管道局部弯矩和应力响应;相对于单波式拖管,双波式拖管在缓解由于拖航速度等变化而产生的管道局部损伤效应上更有优势,并能较好地适应不同水深环境;复杂的海流工况对拖航时管道的力学性能影响十分显著,施工前应选择合适的铺设窗口期以防止管道产生损伤。     

海底管道拖管法分析和研究

海底管道铺设是海洋油气工程建设的一项重要内容.海底管道铺设的方法有铺管船法和拖管法.铺管船法受铺管船舶资源的限制,而拖管法铺管不依赖铺管船,在一定的条件下,可以节约费用,因此研究拖管法铺管就非常有意义.文中首先介绍各种管道铺设施工方法,并对各种方法的优缺点进行比较.然后分别分析研究了浮拖法、底拖法和离底拖法三种拖管方法的施工工艺及管道应力变形,并结合实例对三种拖管方法的拖管过程进行了分析.