透空导流板对海底管线冲刷防护的试验研究

基于海底管线周围流场复杂,管线运行过程中易于出现冲刷悬空破坏等诸多特征。本文根据导流板作用下海底管线的冲刷防护机理,提出了一种透空导流板与海底管线结合的防冲刷措施。通过量纲分析得到了影响海底管线冲刷深度的无量纲公式,并通过物理模型试验,研究了单向流作用时,不同流速、不同管孔比、不同透水比的工况下透空导流板对海底管线的冲刷防护的影响。研究发现,由于透空导流板的存在,泥沙受到的推移力减小,导致泥沙淤积,海底管线的冲坑深度小于无导流板防护的冲坑深度,透空导流板防护的管线最大冲刷深度在管轴线前0.3 D处,且在管线下方冲刷坑深度明显减小。基于试验资料分析,拟合得到了平衡冲刷深度的计算公式,其公式与实测资料拟合较好,说明该公式具有较好的适用性。     

导流板对波浪作用下海底管线影响研究

为研究导流板对波浪作用下海底管线的影响,在FLUENT中建立二维数值波浪水槽对不同导流板高度的海底管线附近波浪场进行数值模拟,并将计算结果与试验结果进行了比较,结果表明,计算结果与试验结果较为吻合。添加导流板后管线表面压力分布及波浪力均发生变化。水平波浪力最大值随着导流板高度的增大而增大,而垂直波浪力最大值则随之逐渐减小。     

海底管线作用下的泥沙休止角的试验研究

由于海底水动力环境的复杂性,海底管线破坏等问题日益突出,而海床的冲刷是管线破坏的一个重要原因。本文经对单向恒定流作用下的海底管线冲刷坑内泥沙动水休止角这一特征参数的理论分析和试验研究,得到其相关关系和变化规律,对进一步研究海底管线的防护技术有一定参考价值。     

海底水平管线回流区水流特性研究

针对管线绕流剪切层区的水流特征,利用射流分析的类似方法,通过简化控制方程,从理论上探讨了剪切层区的时均速度分布规律。物理试验中采用ADV测速仪对回流区流场进行了测量,对各流区流速和紊动强度变化趋势进行了讨论,并将试验结果与理论推导进行对比,二者基本吻合,为进一步研究海底管线防护措施提供了理论依据。     

考虑海底管线初始侧向变形的低阶模态

温度应力下海底管线的整体屈曲是海底管线设计中的关键问题之一,不埋或半埋的海底管线较易发生水平向整体屈曲。海底管线会因为制造的缺陷或铺设的原因而具有初始变形,即初始侧向变形。研究了初始侧向变形对海底管线整体屈曲的影响,应用小变形理论建立了单拱侧向变形和反对称双拱侧向变形管线发生低阶模态水平向整体屈曲的理论分析方法,结合工程实例分析了初始侧向变形形态、侧向变形幅值以及地基土体强度特性对管线水平向整体屈曲的影响。结果表明,初始侧向变形的存在使管线更易发生整体屈曲;而反对称双拱侧向变形比单拱侧向变形更易引起管线整体屈曲;随初始侧向变形幅值的增加管线发生整体屈曲所需要的温差降低,且整体屈曲变形形态有所改变管土间摩擦系数的增加会提高管线发生整体屈曲的温差,从而提高管线抵抗整体屈曲变形的能力。     

地貌形态对海底管线稳定性影响的研究

以东方1-1平台海底管线路由区为例,多次对该路由区多波束测深、旁扫声纳、浅地层剖面、土质、海流及海底过程的原位监测调查数据和收集的波浪、海流等相关资料进行分析,得出,在水动力条件的作用下,海底会产生沉积物的侵蚀、搬运和沉积等过程,这些过程对海底地貌有重要的改造作用,会对管线稳定性具有重大影响。提出管线铺设需预先了解水下环境的动力条件的规律,识别沿拟定管线路由区可能存在的海床运动和波流冲刷的地质灾害,找到地貌形态对海底管线稳定性影响的原因。进而提出根据不同情况的解决对策,有效地减少地貌形态对海底管线稳定性影响。     

海底管线表面压力分布的理论分析

为了获取海底管线表面压力变化特征,基于固体边界层基本方程,利用摄动方法推导了管线表面压力分布解析式,并利用物理模型试验数据对理论公式进行了检验。经对公式系数做出适当调整,压力系数的计算公式能反映出边界层分离点前后的分布规律。     

考虑海底管线初始侧向变形的低阶模态水平向整体屈曲分析

温度应力下海底管线的整体屈曲是海底管线设计中的关键问题之一,不埋或半埋的海底管线较易发生水平向整体屈曲。海底管线会因为制造的缺陷或铺设的原因而具有初始变形,即初始侧向变形。研究了初始侧向变形对海底管线整体屈曲的影响,应用小变形理论建立了单拱侧向变形和反对称双拱侧向变形管线发生低阶模态水平向整体屈曲的理论分析方法,结合工程实例分析了初始侧向变形形态、侧向变形幅值以及地基土体强度特性对管线水平向整体屈曲的影响。结果表明,初始侧向变形的存在使管线更易发生整体屈曲;而反对称双拱侧向变形比单拱侧向变形更易引起管线整体屈曲;随初始侧向变形幅值的增加管线发生整体屈曲所需要的温差降低,且整体屈曲变形形态有所改变管土间摩擦系数的增加会提高管线发生整体屈曲的温差,从而提高管线抵抗整体屈曲变形的能力。     

波浪作用下海底管线的物理模型实验研究

本文进行了海底管线受波浪力作用的两种不同比尺的物理模型实验，得出了水平力系数Ｃｆｘ和垂直力系数Ｃｆｚ随ＫＣ数和Ｒｅｄ数的变化曲线，并对比了不同比尺物理模型实验的结果。结果对比表明，比尺对波浪力的影响是不可忽略的。     

海底管线局部冲刷问题数值模拟研究综述

海底管线局部冲刷的数值模拟研究已经有30 a的历史.文章描述了海底管线局部冲刷的机理,回顾了国内外对于管线冲刷问题数值模型研究的情况,根据不同模型进行了分类描述,并进行了简单的比较,为该领域的进一步研究提供参考.     

海底管道完整性管理研究

海底管道完整性管理是指海底管道运营商持续地对管道潜在的风险因素进行识别和评价,并采取相应的风险控制对策,将管道运行的风险水平始终控制在合理和可接受的范围之内。管道完整性管理就是对影响管道完整性的各种潜在因素进行综合的、一体化的管理。目前,在我国,海底管道的完整性管理处于起步阶段,文中对当前海底管道完整性管理的基本理念、基本内容和基本技术等进行了研究。     

Experimental Study on Free Spanning Submarine Pipeline Under Dynamic Excitation

Seismic load has a significant effect on the response of a free spanning submarine pipeline when the pipeline is con-structed in a seismically active region. The model experiment is performed on an underwater shaking tahle to simulate the response of submarine pipelines under dynamic input. In consideration of the effects of the terrestrial and submarine pipeline , water depth, support condition, distance from seabed, empty and full pipeline, and span on dynamic response, 120 groups of experiments are conducted. Affecting factors are analyzed and conclusions are drawn for reference. For the con-trol of dynamic response, the span of a submarine pipeline is by far more important than the other factors. Meanwhile, the rosponse difference between a submarine pipeline under sine excitation and that under random excitation exists in ex-periments.     

Study on Interaction Relationship for Submarine Pipeline with Axial Corrosion Defects

Corrosion is one of the main reasons to cause the operation accident of submarine oil and gas transmission pipelines. As the major corrosion pattern in submarine pipelines, the effects of corrosion clusters consisting of the adjacent corrosion defects on failure pressure are investigated through non-linear large-deformation finite element method. Typically, the failure behavior and limit strength of submarine pipeline with axial groove-groove corrosion defect pair exposed to internal pressure are analyzed. The effects of corrosion depth and axial spacing between a pair of corrosion defects on failure pressure are concluded. An interaction relationship for corrosion defects in pipelines, as well as prediction formulations for assessing the remaining strength of corroded pipelines are proposed. The expressions based on the proposed interaction relationship give more accurate results than the methods used in the existing design guidelines.     

海底管道在位状态调查实践

根据调查设备搭载器的不同,将海底管道在位状态调查方法归为船载、自治水下机器人搭载(AUV 搭载)和无人遥控潜水器搭载(ROV搭载)三类;在浅水段采用船载调查,在深水段采用AUV搭载调查,在此基础上进行重点关注区域筛选,开展ROV调查,最后进行整体评价和分析对比,这种^“(船载/AUV)+ROV^”组合模式很好地实现了多种调查方法的优势互补。实际上,采用AUV搭载进行海底管道在位状态调查在国内业界尚属首次。调查所取得的管道位置、埋深、周边障碍物的分布以及管道人工处理情况等成果,为后期开展管道维护工作提供了重要的基础数据。此次成功实践可为以后从浅水到深水的管道在位状态调查提供经验和借鉴。     

基于ABAQUS的海底管道静水压溃压力的敏感性分析

局部屈曲压溃是海底管道发生稳定性破坏的一种形式,随着管道的刚度相对越来越柔,厚度相对越来越薄,管道发生屈曲压溃的问题也越来越突出。运用ABAQUS有限元分析软件进行管道的非线性屈曲分析,确定不同径厚比、初始椭圆度、轴向拉力和弯矩作用下的管道静水压溃压力,以分析静水压溃压力对这些因素的敏感性。     

Experimental Study on Vortex-Induced Vibrations of Submarine Pipeline near Seabed Boundary in Ocean Currents

1 .IntroductionThe submarine pipeline is a commonfacility widely usedfor offshore oil and gastransport . Whena pipeline is installed on a seabed and not buried,unsupportedspans may exist insomelocations ,es-peciallyinthe uneven zones of the seabed.The spa…     

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.     

海底管线稳定性影响因素分析

实现管线的稳定性是埋设海底管线并使其正常运营的前提。分析了波浪、海流、管线周围土体性质及液化发生等方面对海底管线稳定性的影响，并提出了相应的对策建议．     

埕岛油田海底管道悬空治理和检测

埕岛油田位于废弃的黄河水下三角洲前缘,海底地形变化较快,该区域的海底管道悬空现象比较严重。本研究介绍了海底管道悬空的治理措施和检测方法,提出了海底管道悬空治理效果的三种检测方案,并以埕岛油田某输油管道一端的悬空治理效果的检测为例,说明了防冲刷仿生海草防护技术对海底悬空管道有一定的治理效果。