水下基礎沖刷模型試驗分析研究.pdf

1、水下生產(chǎn)系統(tǒng)是經(jīng)濟、高效開發(fā)邊際、深海油氣田的關鍵技術之一，目前水下生產(chǎn)系統(tǒng)在國外已較為成熟、經(jīng)過了大量工程項目實踐檢驗由于我國深水油氣田開發(fā)起步較晚，目前水下生產(chǎn)系統(tǒng)在應用方面缺乏經(jīng)驗，這一現(xiàn)狀影響了我國深海油氣資源的開發(fā)。水下生產(chǎn)基礎所處的海洋環(huán)境一般非常惡劣，在波浪、潮流等水動力作用下，水下生產(chǎn)基礎附近底沙極易發(fā)生搬運、侵蝕，從而導致海底水下生產(chǎn)系統(tǒng)沖刷，失去穩(wěn)定性，進而引發(fā)海底管道斷裂等破壞事故，造成巨大的經(jīng)濟損失和環(huán)境污染。<

2、br>　　水下生產(chǎn)系統(tǒng)是由水下井口等整套水下生產(chǎn)設備及海底管道組成的海上油氣生產(chǎn)系統(tǒng)。具有投資低，水下設備可重復利用，油井布置靈活，受自然災害影響小等優(yōu)勢，廣泛應用于深水油田以及邊際油田的開發(fā)。
　　本文依托于國內某海油公司委托的水下生產(chǎn)基礎的物理模型實驗，以保證近底流速同原型滿足重力相似準則的模型實驗做為主要的研究手段。主要研究工作如下:
　　1)本文以經(jīng)一定比例縮小后的水下生產(chǎn)基礎模型為研究對象，在不同的波流聯(lián)合工況作用

3、下獲得結構物周邊區(qū)域流場變化進行分析研究。通過施加不同的波速、流速的工況組合，在特定的工況組合下進行全程的數(shù)據(jù)采集。經(jīng)后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，對水下基礎附近的流場進行較為全面的分析;在揭示水下基礎對周邊流場的影響變化的同時，重點對水下基礎迎流面和北流面進行分析研究，總結在波流工況下水下生產(chǎn)基礎結構物附近的流場變化規(guī)律。
　　2)本文對不同的波流聯(lián)合工況下結構物附近的沖刷坑的平面沖刷形態(tài)、平面沖刷區(qū)域分布進行分析，在滿足實驗要求的同時進行邊

4、界條件相應簡化處理。在近底流速同原型滿足重力相似準則的實驗條件下進行探索性實驗。通過不同的波流聯(lián)合工況的組合主要觀測結構物迎流而和被流面的泥沙沖淤形態(tài)，并且對其分布進行分析研究規(guī)律。另一方面可作為重要的實驗成果為實際工程提供理論參考，具有很高的應用價值。
　　3)本人基水下生產(chǎn)基礎結構模型進行波流聯(lián)合作用下的局部沖刷物理模型試驗研究，分析在不同的工況下的沖刷深度與基礎沖刷形態(tài)的規(guī)律。并通過水下攝像對實驗過程中水下基礎結構物附近的泥