黄河口裸置管线对海床土影响范围研究

裸置管线在波浪和潮流等作用下,对海床土强度和整体固结水平产生一定的影响,而产生影响的范围还是一个悬而未决的问题。2005年8月和2006年9月,分别对黄河口地区106钻井平台附近的一条裸置管线以及该地区海床土强度进行了现场微贯测量,结果发现,在该地区水动力作用下,水平方向,管线使得其两侧2m以内海床土强度降低,均匀性变差,尤其是降低了0～40cm深度海床土的强度,并使得其非均匀化程度加剧,使海床土出现成层现象。该研究成果为波浪-管线-土相互作用研究提供了典型实例,并对工程实践提供了借鉴。     

黄河水下三角洲海底管道沉降量确定方法研究

提出一种海底管道沉降计算方法——递推法,应用到胜利油田埕岛海域海底管道沉降计算中,并将计算结果与目前常用的日本规范法和极限法进行比较。研究发现在粉土与粉质粘土为主的强度较高的海床上,递推法与日本规范法计算结果比较接近,极限法的最小;在淤泥质土组成的强度较低的海床上,日本规范法的计算值最大,递推法的居中,极限法的最小。逆推法可计算裸置和埋设两种形式的管道沉降量,而另外两者只能计算裸置管道的沉降。文中进一步讨论了引起管道沉降的影响因素,土体强度和压缩性对管道沉降影响较大。且管道埋深越大,沉降也越大。最后分析了黄河水下三角洲埕岛海域4个区的管道沉降量,Ⅰ区争Ⅱ区管道沉降较小,可以忽略,Ⅳ区沉降较大,在淤泥质软土上的管道,可能会完全陷入土中。     

坠落物体产生的冲击荷载对海底管线的损伤分析

提出了坠落物体产生的冲击荷载对海底管线的损伤一种简易可行的分析方法。对坠落物体进行分类,然后进行运动形式分析,求得冲击速度,根据动力问题控制方程,使用著名商业软件‘ANSYS/LS-DYNA’,‘LS-DYNA’是世界上最著名的通用显式动力分析程序,对实际的工程算例进行了仿真模拟分析。得到的计算结果与已有经验方程结果是基本一致的。该方法可以和一般风险分析方法一起用作海底管线损伤分析和保护措施校核分析。     

BZ19—4海底混输管网优化算法探讨

以海洋油气开发工程为实例,利用HYSYS和PIPEFLOW软件,分析了影响海底混输管网计算的若干因素,指出了HYSYS和PIPEFLOW的适用条件,最终确立了海底混输管网优化算法,提高计算效率。     

波浪作用下孔隙海床-管线动力相互作用分析

波浪作用下海床中的孔隙水压力与有效应力是影响海底管线稳定性的主要因素。然而,在目前的海床响应分析中一般将管线假定为刚性,并不能合理地考虑海床与管线之间的相互作用效应,同时也没有考虑土体和管线加速度对海床动力响应的惯性影响,从而无法确定由此所引起的管线内应力。为此考虑管线的柔性,分别采用饱和孔隙介质的Biot动力固结理论和弹性动力学理论列出了海床与管线的控制方程,进而采用摩擦接触理论考虑海床与管线之间的相互作用效应,基于有限元方法建立了海床-管线相互作用的计算模型及其数值算法。通过变动参数对比计算讨论了管线几何尺寸、海床土性参数对波浪所引起的管线周围海床孔隙水压力和管线内应力的影响。     

落物撞击作用下海底管道风险评估

海洋平台吊机起吊货物频繁,落物事故偶有发生,对平台附近的海底管道造成危害。在DNV推荐方法的基础上,改进了碰撞概率的计算方法。运用概率统计的方法以及失效概率理论编制Matlab程序,充分考虑各因素不确定性基础上,对落物撞击作用下海底管道进行了风险评估及敏感性分析。为减少落物对海底管线的损伤,及如何配置合理的防护措施提供了科学依据。     

DGPS测深技术在海底管道工程中的应用

简要介绍了差分全球定位系统(DGPS)的基本定位原理、DGPS测深技术中水深测量系统的硬件组成。重点分析了福建LNG站线湄洲湾海底管道工程成功采用DGPS测深技术进行勘测作业,使测量精度和工程效率得到极大地提高。这一工程实践经验说明,DGPS测深技术逐步为海底管道工程所采用,但其是一个不断探索、不断完善的过程,对今后我国沿海地区的海底管道工程的勘测建设具有一定的借鉴作用。     

沟槽内海底管道的水动力特性研究

基于水力模型实验，引入相对沟形系数αｒ，获得了以αｒ为表征的相对水动力系数与ＫＣ数的关系；对于浅沟而言，这种关系较有规律性。根据所设计沟形的αｒ值和所选定的ＫＣ值，应用本文结果，可以方便地判断其力折减程度和掩护效果     

海底裸置与埋置管线自沉过程对比研究

海底管线是海洋油气输运系统的重要组成成分,其稳定性和安全性尤为重要。通过有限元软件ABAQUS,应用Mohr-Coulomb模型,模拟海底裸置与埋置管线自沉过程。通过平衡初始地应力,设置管土接触,考虑重力和浮力作用,进行土体固结分析,计算裸置与埋置管线的土体与管线竖直位移,并进行管线悬跨研究。计算结果显示,对于裸置管线,参数的改变使土体更容易发生塑性屈服,土体的竖直位移量更大;对于埋置管线,当管线埋深较浅、管线上方土体重量不大时,参数的改变使管线平均密度与周围土体密度相差越大土体越容易发生塑性屈服,土体的竖直位移量越大。当管线悬空时,悬跨长度过大易使管线两端支撑土体被压溃,管线易产生大变形而失稳,因此在管线安装与维护过程中,一定要采取措施降低悬跨长度,保证管线运营安全。     

基于CEL法的埋深海底管道受坠物撞击损伤分析

海底管道一旦受到坠物撞击损伤,会造成严重的环境污染及经济损失,为保证管道在运行期间的安全性,常对其进行埋深处理。对于有埋深的海底管道,坠物的撞击会造成管道上覆土体的大变形,在数值模拟中会导致网格畸变,甚至无法收敛。耦合欧拉-拉格朗日法(CEL法)可有效处理土体大变形问题,本文基于此方法建立了坠物-管道-土体有限元模型,分析了坠物撞击速度、质量、形状、海床土体性质(弹性模量、内摩擦角、黏聚力)、埋深对海底管道塑性变形的影响。结果表明,管道的凹痕深度随坠物撞击速度和质量的增加而增加;坠物与海床土体及管道接触面积越小,管道的凹痕深度越大;管道的埋置深度及海床土体的性质对吸收坠物的撞击能量有直接关系:海床土体的强度越高、埋深越大,管道所受到的损伤程度越小。分析结果可为管道的设计与防护工作提供科学依据,且与现行规范比较,本文方法更加经济、合理。