Effect of Internal Flow on Vortex-Induced Vibration of Submarine Free Spanning Pipelines

At present, most researches on the vortex-induced vibration of submarine free spanning pipelines ignore the effect of internal flowing fluid; furthermore, there are no research reports considering the coupling effect of internal and external fluid with the free span. In this paper, combining Iwan‘s wake oscillator model with the differential equation derived for the dynamic response of submarine free spanning pipelines with inclusion of internal flow, the pipe-fluid coupling equations are developed to investigate the effect of internal flow on the vortex-induced vibration of the free spans. The finite dement approximation is implemented to derive the matrix equations of equilibrium. The Newmark method combined with simple iteration is used to solve the system of equations. The results indicate that the internal fluid flow may cause the shift of resonance band to the lower frequency and a slight decrease in the peak value; the effect will be mare pronounced with the increase of the span length and can be weakened in the presence of the axial tension.     

利用海底地震检波器广角反射数据研究日本TOKAI离岸Nankai海槽气体水合物聚集

1996和1997年，在日本TOKAI离岸Nankai海槽采集了四分量的海底地震检波器（OBS）数据。我们将OBS数据与多道地震数据（MCS）联合分析，研究甲烷水合物在沉积中的分布和特征。地震数据揭示了一个非常复杂的动态沉积史，受控于下沉的浊流沉积、活动通道、褶皱以及陡倾角断层。不管这点，表明气体水合物存在的似海底反射（BSR），很容易识别为一个振幅横向变化的反射。 对于OBS反射数据，我们应用一种成像技术，获得的结果与多道地震剖面有很好的吻合。我们还应用模拟和反演程序揭示详尽的速度结构。东Nankai海槽水深在930至1160m之间的区域，OBS数据允许我们构建一个含9个地层的地球物理模型描述其最上部700m的沉积。旅行时反演给出了上升的P波速度，其值达到2100m／s。如此高的P波速度可以解释为部分的水合物饱和度达到孔隙空间部的20％。在海底以下320m处，BSR与P波速度的明显下降相对应，速度值大约降至1580至1750m／s之间。这一低速层厚约80m。S波速度通过广角数据的同相轴相关、时间拾取和正演模拟得到，在水合物稳定带其值达到700—750m。在BSR正下方，我们观测到s波的速度有小的下降。这可能暗示水合物对沉积基质的弱胶结作用。在更深的位置，高P波与S波速度表明沉积过固结，这归因于独特的压缩构造背景。     

海底DEM结构与精度分析

介绍了DEM的原理与构建方法及其在海底地形表征中的应用，对现有海底DEM的精度进行分析，针对数据传递而引起的精度损失，提出改进方法，即建立基于原始测线的海洋DEM，进行了理论分析并利用实例验证。     

海洋沉积物中天然气水合物的形成、分布与演化预测

我们运用一个新的分析公式，解出了动量，质量和能量联立方程。这个方程控制着海洋沉积物中天然气水合物的聚集和演化，而且可以推导出水合物稳定区的顶底位置，水合物实际产生区的顶底位置，沉积物中水合物聚集速率的时间，以及在扩散和平流两端元系统中聚集速度与深度的关系。得出的主要结论如下：（1）天然气水合物在海洋沉积物中实际出现的底界通常并不与天在气水合物稳定带底一致，比稳定带底要浅。同样，有确切的物理解释来说明天然气水合物稳定带底界一致，比稳定底界要浅。同样，有确切的物理解释来说明天然气水合物稳定带顶界（通常在海底）和天然气水合物生成带顶界的不一致。（2）如果似海底反射界面（BSR）标志着游离气带的顶界，那么在某些地背景下BSR实际上应当发生在比稳定带底更深的地方。（3）甲烷天然气水合物温压稳定域内存在的甲烷甲对于天然气水合物的生成是不够的。只有甲烷溶解在流体中的质量分数超过甲烷在海水中甲烷的溶解度，或者甲烷通量超过了对应于甲烷扩散运移率的临界值时天然气水合物才能生成。可以利用这些临界通量综合地球物理或地球化学资料限定生物成因和热成因的甲烷最小产生率。（4）对于大多数扩散－分散系数值，以扩散为主的天然气水合物体系是以在稳定带底界附近的天然气水合物薄层为特征的，以扩散为主的天然气水合物体系是以在稳定带底附近的天然气水合物薄层为特征的。以平流为主的系统有厚的天然气水合物层，而且对于高的流体通量，在层底比在沉积序列浅层有更大规模的聚集。基于以上结果以及在某些以扩散为主的体系中生成最小的天然气水合物区也需要很高的甲烷通量，我们推测所有的自然界的天然气水合物系统，甚至那么如被动边缘的相对低通量的环境都可能以平流占主导地位。     

Stress Analysis and Optimum Design of PDC Die for Offshore Drilling Engineering

The maximum internal tangential stress is a critical parameter for the design of the PDC （polycrystalline diamond compact） die that has been widely applied to offshore oil drilling. A new simple equation for the calculation of the stress is developed, and verified by the test data from Kingdream Corp. of China, the largest bit Company in China. An opti- mum method for the design of the PDC die is presented and demonstrated in detail, and software for the design and FEM analysis of the die is developed on the basis of the method. This software has been used in oil industry in recent years.     

海底设施的电力供应及其对潜水员水下作业安全的影响

海底结构设施的电力供应是海洋工程的一个重要方面。本文通过对海底阴极保护系统、水下油气生产装置，以及大功率海底电缆的电气特征分析，探讨了这些海底用电结构对潜水员水下作业安全的影响及其防电击基本对策，以供制定有关“潜水员水下用电安全”技术标准规范及操作规程时参考和借鉴     

海底浅层气的成因、赋存特征及其对工程的危害

利用1986～1992年珠江口盆地灾害地质与工程地质调查、2000～2001年亚太光缆网络系统路由调查等获得的资料,对海底浅层气的分布与赋存特征作了分析研究,认为海底浅层气主要分布于河口与陆架地区,以层状、团(块)状、高压气囊及气底辟等4种形态赋存于海底,在侧扫声纳、浅地层剖面等图像中有4种主要识别标志。海底浅层气常常会给基础工程施工带来严重影响,因此,对其给工程带来的影响及危害应予以足够的重视。     

疲劳模型评价海底粉土不稳定性的应用

该文探讨疲劳模型在评价海底粉土不稳定性中的应用。研究表明以超孔压为疲劳参数 ,以 Ψ 作为孔压产生率的疲劳模型可用于预测海底粉土中超孔压的产生和累积。基于已有的疲劳模型 ,借鉴以孔压作为疲劳参数 ,运用包含有周期循环数的公式来预测超孔压的累积的思路 ,将粉土的动三轴孔压累积曲线用一条渐进线来代表 ,从而用一种新的且较简单的疲劳模型可预测超孔压的均值。     

深海平台系缆形状和张力分析

考虑海底地形的变化、系缆的拉伸形变及海流力等因素,研究了深海平台系缆形状和张力分析方法采用集中质量法,得到系缆方程组,采用牛顿法求解该非线性系缆方程组,建立系缆形状和张力的计算方法。计算了平坦海底和海底地形凹凸变化时水深1 018 m情况下的系缆形状、系泊张力和浮体平衡位置。计算结果表明,海底地形对于深海系泊系统张力影响较大,而计算系缆形状和张力、系泊浮体的运动时,需要考虑海底地形的影响。