阿拉斯加输油管的设计和施工方式方案变更过程及其背后的原因和哲学思想

阿拉斯加输油管道公司曾经研发和使用了3种主要施工方案和技术:传统地埋式、特殊埋设和地上敷设方式.在传统地埋式施工方案中,管顶埋深变化于0.9~2.7 m.这主要是考虑了地形变化,而不是沿途的岩性和土壤类型.在特殊埋设方案中,在原油管道必须埋设的地段,如大规模动物迁徙常用地段则使用通道冷液循环降(保)温系统和(或)热管(桩)降(保)温,来保护多年冻土.地上敷设方案包括桩基架设和地上洁净砾石管堤(垫护层).后者只在管道进入和离开多年冻土时采用.架设桩基横梁方案中使用有或没有热管保温的垂直支架梁(单元)(VSM).在初步规划和设计阶段,管道的业主公司(即横穿阿拉斯加管道系统,或TAPS)和随后的阿拉斯加管道服务公司(APSC)不容商量的坚决要求100%的埋设方案.但是,随着勘察工作的进展和设计方案的细化,施工设计方案在不断变化.1977年管道施工结束时,只有57%的管道采用了埋设方式.管道运行30 a后的今天(考虑运行期间维护中所产生的问题),很多经验丰富的工程师认为53%的埋设可能更合理.设计和施工方案变更的原因主要有:1)为了获得通过联邦政府所属的土地所需的许可证,政府有特殊的规定和要求;2)管道公司的设计、施工和管理人员进行了现场野外调查、研究,并积极参与了详细设计和研发;3)美国环境政策法案(NEPA)的最新要求(启用了核准制).阿拉斯加管道服务公司是7家主要石油公司的服务机构.由于这个项目的巨大规模和所涉及的高昂费用,致使各大石油公司的工程师非同寻常程度的参与.在文章中,笔者论述了与阿拉斯加管道施工有关的阿拉斯加管道服务公司、美国联邦和阿拉斯加州政府相关组织机构的形成历史,管道设计演变过程及其背后的哲学思想,以及阿拉斯加管道工程项目的经验和教训.     

声波探测技术在海底输油管道检测中的应用

介绍了多波束测深系统、侧扫声纳和浅地层剖面等声波探测技术的基本原理及在海底管道检测中常用设备与参数选择。结合工程实例给出了各种检测方法在海底输油管道检测中应用效果。介绍了海底管道检测流程,分析了各种检测方法的优缺点和不足之处。结果表明,海底管道检测时应充分利用各种方法的互补性,提高检测效率和准确性。     

多年冻土区输油管道-管周冻土热力相互作用研究进展

冻土区管道工程建设面临冻土工程特性及相关地质问题的严重挑战,开展管道-冻土相互作用研究对于解决管道稳定性问题具有重要的实际指导意义。综述国内外输油管道-冻土热力相互作用研究进展发现,目前研究集中在特定（定值或周期变化）油温下管周土温度场的定量描述以及差异冻胀/融沉下交界面处管道力学响应规律的解耦分析,缺乏完整时空序列的现场综合观测与管土界面特性及其动态演化研究。对管道防融沉措施进行归纳总结发现,各措施应用效果缺乏管道应力与变形数据的有效支持。应加强管道本身与管道沿线次生冻融灾害监测及相关数据获取,以此为校验开展管土界面特性及演化规律的系统研究,以便构建更为合理的管土接触面单元模型,将其和具有普适性的冻土模型相结合,植入有限元软件提高管土相互作用模型计算可靠性,并建议立足管道变形角度对防融沉措施的工程应用效果予以综合评价。     

提高安全意识 从源头防止油泄漏污染——来自三例油管泄漏污染事件的启示

在高速发展的现代社会,石油作为一种重要的能源,社会发展乃至个人生活都与之息息相关。目前,社会对石油的使用量巨大,油泄漏事件时常发生,而油泄漏可能导致海洋污染、水污染、土壤污染、空气污染等。我国每年因工厂石油管道泄露、工厂排污等造成的油污染事故屡见不鲜。本文列举三起油泄漏事件,事故发生后,相关部门迅速应急并妥善处置了污染事件,但也暴露了一些问题,如输油管道管理和安全责任意识等。油泄露并不是不可控制、不可防止的,提高安全意识,加强石油运输管理,就可从源头减少甚至避免油泄漏事件。     

岛状多年冻土管道周围热-水-应力耦合数值模拟

考虑大气温度以及管内流动介质温度的影响,建立由多个土层构成的岛状冻土物理模型,研究塔河地区埋地输油管道周围热-水-应力（T-H-M）耦合作用,分析水-热-应力耦合作用下管道的受力情况并进行管道强度验算。采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics进行数值模拟,计算在T-H-M三场耦合及非耦合两种工况下岛状多年冻土管道周围应力和沉降曲线等。分析比较表明,岛状多年冻土区的温度,冰水相变以及水分迁移对应力场存在较大的影响;水分场、温度场以及应力场三者之间耦合作用明显;岛状冻土随季节呈周期性冻融,管道周围出现较大应力集中和沉降现象,会对管道安全产生一定影响。     

地下探测技术在潍坊地下输油管道中的应用

地下输油管道是国家经济发展的基础,是维持城乡正常运转的大动脉,为满足输油管道日常管理的需要,避免居民生活和国家财产损失,需及时提供准确、现实的管道探测成果.该文结合潍坊地下输油管道的实际探测工作,对探测仪器在实际工作中常遇到的近距离并行和交叉管道、管道防腐层破坏、非金属管道和高干扰区域等难题,进行了探讨和总结.     

沿山脊走向长输油气管道强震动力响应特征

沿山脊走向的长输油气管道在我国西部山区常有分布,强震作用下其动力响应直接关系到管道的安全运营,实际管道工程建设中亟需相关研究结果提供指导。依托云南玉溪龙马槽村段此类输油管道工程,考虑山坡的工程地质特征,对管道与坡体进行整体三维数值建模,采用有限差分方法FLAC3D进行数值模拟,基于汶川地震波,计算得到了水平地震加速度峰值、震后等典型时刻的管道位移、轴力、剪力和弯矩及坡体稳定性等地震动力响应特征。结果表明,管道内力最大值出现于震后时刻,地震作用使管道轴力达到较高水平,而剪力与弯矩值的量级仅占最大轴力的约1%;竖向地震波对管道内力影响较小,管道受力的不利部位出现在其与断层交界附近。地震过程中管道水平方向存在较多的弹性变形,竖向则存在较多的塑性变形,管道累计变形是影响其内力的主要因素,管道内力最大值出现于震后时刻。      

穿越管道的疲劳失稳风险评估方法的研究

本文提出了一种穿越管道的疲劳失稳风险评估方法，经过实例计算证实该方法的实用性和可靠性。     

过河管道抢修技术研究

本文简要介绍了我国水下石油输送管道的近况及研制水下管道抢救设备的必要，并着重阐述了方案设计内容及主要抢修部件的强度计算和选择。     

内流对海底管线涡致振动与疲劳寿命的影响

在复杂的海洋环境条件下，管道的动力学特性受到内外部流体的作用而呈现出新的特点。本文通过对处在海底平稳流动作用下的悬跨管道的涡致振动进行分析，特别地考虑到管道内部流动的作用，给出了内流速度对管道响应幅度的影响，进而指出其对管道疲劳的意义。