海底管道在位穩(wěn)定性研究.pdf

1、海底管道是海上油氣田開發(fā)生產(chǎn)系統(tǒng)的主要組成部分，在海洋油氣資源的開發(fā)中發(fā)揮著重大作用，被喻為海上油氣田的“生命線”。海底管道的安全高效運(yùn)行是油氣田正常生產(chǎn)的重要保證。為保證海底管道的安全運(yùn)行,最大程度地避免海底管道失效事故的發(fā)生,海底管道服役期運(yùn)行結(jié)構(gòu)安全成為各大國(guó)際石油公司關(guān)注的焦點(diǎn)。
　　隨著油氣田開發(fā)水深的不斷增加，深水海底管道面臨諸多新的挑戰(zhàn)，本文推導(dǎo)了深水管道沉降量計(jì)算公式，采用鋪管時(shí)管道沉降的計(jì)算方法，研究了管道沉降理

2、論計(jì)算方法與數(shù)值模擬方法的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上給出了管-土相互作用摩阻力曲線。推導(dǎo)了豎向和水平向熱屈曲的解析解，采用海底管道豎向和水平向熱屈曲的有限元方法，研究了解析解法和數(shù)值模擬法的區(qū)別與聯(lián)系。闡述了豎向和水平向熱屈曲的防護(hù)措施，分析了壓塊保護(hù)法和枕木法控制管道豎向和水平向熱屈曲的機(jī)理，并結(jié)合工程實(shí)例，驗(yàn)證了兩種防護(hù)方法的實(shí)施效果。提出基于ARVM模型的滑坡分析方法，設(shè)計(jì)了混凝土聯(lián)鎖排以防護(hù)海底沖刷，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了分析。本文闡述了

3、海底管道常用的檢測(cè)與維修方法及適用范圍，并結(jié)合具體工程實(shí)例給出了海底管道檢測(cè)與維修的過程與步驟。通過研究得到以下結(jié)論：
　?。?）管道直徑和管重對(duì)沉降量的影響較大，管道沉降與管徑成反比，與管重成正比；土體不排水抗剪強(qiáng)度對(duì)管道沉降的影響也不可忽視，隨著土體強(qiáng)度的增加，管道沉降量呈指數(shù)衰減。當(dāng)土體強(qiáng)度達(dá)到2.0kPa時(shí)，管道沉降量趨于一致。該結(jié)果與幾內(nèi)亞灣和安哥拉海域?qū)嶋H工程經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)相符。
　?。?）無論是豎向熱屈

4、曲還是水平向熱屈曲，屈曲變形都是基于管道的幾何初始缺陷發(fā)展而來，且在管道中點(diǎn)處軸向應(yīng)力（應(yīng)變）和軸力最大；相比于有限元的模擬結(jié)果，解析解計(jì)算得到管道發(fā)生熱屈曲的屈曲溫差較大，二者最大相差20％。
　　（3）枕木防護(hù)技術(shù)中，管道初始水平向位移越大，管道的臨界屈曲荷載越低，且隨著管道初始水平向位移的增大，管道壁厚對(duì)臨界屈曲荷載的影響逐漸減弱。相同壁厚條件下隨著雙枕木間隔的增大，管道的臨界屈曲荷載逐漸降低，降低幅度較均勻。
　　（

5、4）ARVM模型能實(shí)現(xiàn)邊坡穩(wěn)定性狀態(tài)量化計(jì)算，在計(jì)算時(shí)模型采用的計(jì)算內(nèi)核不同，所得預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性也不同，且需先進(jìn)行先導(dǎo)計(jì)算以確定最優(yōu)超參數(shù)值；混凝土聯(lián)鎖排排首處塊體的水流環(huán)境最為復(fù)雜，排首逆水面水流動(dòng)態(tài)壓力最大，容易產(chǎn)生掀起，邊緣排體應(yīng)適當(dāng)增加厚度或增加流線設(shè)計(jì)，降低水流的沖擊力度。
　?。?）結(jié)合工程實(shí)例，詳述了管道內(nèi)檢及外檢的實(shí)用方法，依據(jù)管道監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)管道破損類型進(jìn)行劃分，建立了以破損類型為判斷指標(biāo)的管道破損程度分類方法，