深水海底管道J型铺设的动态分析_沙勇
深水海底管道预调试流动保障分析
文 章 编 号 ：１０００７４６６（２０１９）０４００７３０５
深水海底管道预调试流动保障分析
王 东，刘培林，陈文峰，张淑艳，程寒生，张 欢
（海 洋 石 油 工 程 股 份 有 限 公 司 ，天 津 ３００４５１）
摘要：海底管道在投入使用之前均需进行预调试工作，以 确 保 海 底 管 道 达 到 投 产 要 求。 以 南 海 某 深水气田水下生产系统回接已有水下设施的海底管 道相 关预调 试 工 作 为 基 础，模 拟 分 析 了 预 调 试 过程中清管、测径、试压、排水和 干 燥 阶 段 需 要 注 意 的 流 动 安 全 保 障 问 题，确 保 预 调 试 作 业 顺 利 进 行。可为深水油气田开发中海底管道预调试流动保障设计提供参考。 关 键 词 ： 海 底 管 道 ；深 水 ；预 调 试 ；流 动 保 障 中图分类号：ＴＱ０５０；ＴＢ４２ 文献标志码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００７４６６．２０１９．０４．０１４
预调试作业对其进 行 检 查，确 保 海 底 管 道 达 到 水 下 油气田投产要求。预调试作业能够清除管内铁锈等 杂 质，减 少 海 底 管 道 腐 蚀，提 高 海 底 管 道 使 用 寿 命 。 ［６］ 海底管道预 调 试 中 清 管、测 径 等 操 作 都 需 要 用到清管器，因此 清 管 器 的 运 行 情 况，以 及 压 力、温 度的变化成为流动保障分析的重点。国内外对清管 技 术 已 经 开 展 了 诸 多 研 究 ，包 括 管 道 清 管 器 的 类 型 、
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第４８卷 第４期 ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ Ｊｕｌｙ２０１９
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犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｂｅｆｏｒｅｓｕｂｓｅａｐｉｐｅｌｉｎｅｓ’ｓｉｔｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｐｒｅｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎｉｎｇｓｈｏｕｌｄｂｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ
滩浅海海底管道铺设
滩浅海海底管道铺设滩浅海海底管道铺设1 绪论海上油气田开采出的油气除少数在海上直接装船外运外，多数是通过管道转输至陆上加工并分别输送到用户。
随着海洋石油天然气开发的不断深入，海洋管道的作用显得越来越重要，这就需要有高效、易于实现的海底管道施工工艺。
海底管道铺设在国际上已有了较长的历程，从Brow & Root海洋工程公司1954年在美国的墨西哥湾铺设第一条海底管道以来，世界各国在近海域成功地铺设了个种类型、各种管径的海底管道。
随着海域水深的增加，铺管技术也相应得到了很大的发展。
目前，主要的铺设方式有水面拖放法、水下拖放法、底拖法、离底拖法、铺管船法、深水区域的J型铺管法及卷筒铺管法。
而我国海底管道铺设起步较晚，1973年我国首次在山东黄岛附近采用水面拖放法铺设了3条500米长的海底输油管道，1985年渤海石油海上工程公司在埕北油田采用水面拖放法成功地铺设了1.6千米（钻采平台之间）海底输油管道[1]。
1987年，我国引进了一条小型铺管船，结束了国内无铺管船的历史，逐步进入铺管船铺管法的时代，大大提高了海底管道的施工效率和质量。
2 分段浮拖法目前我国使用最为广泛的海底管道铺设方法是浮拖法和铺管船法，本文主要讲述这两种铺管法。
分段浮拖法是目前比较成熟、起步相对较早的一种海底管道铺设方法。
常见于海床复杂，管线路由附近有其他的海底管线或是海底电缆，不利于进行铺管法的海域。
水深较浅，铺管船无法在此正常进行铺管作业的海域。
距离较短，比如海上平台与平台之间的管线连接。
在这些情况下一般都采用分段浮拖法进行铺设。
分段浮拖法主要分两部分工序，陆地预制和海上安装。
2.1 陆地预制陆地预制分以下几个工序：1)预制小段。
一般在厂房的滑道预制，连接成大概60米的小段2)套管穿插。
适应于双壁管道3)大段连接。
这个工序在露天场地完成，包括内管和外管的连接4)吊上发送滑道，见图1所示。
5)通球试压6) 安装牵引头7) 除锈防腐、牺牲阳极安装8) 管卡安装和浮筒绑扎，见图2、图3所示。
深水钻井隔水管动力特性及涡激振动响应实验与理论
深水钻井隔水管动力特性及涡激振动响应实验与理论汇报人：日期:•深水钻井隔水管概述•深水钻井隔水管的动力特性•涡激振动响应实验•理论模型及预测•深水钻井隔水管动力特性的优化设计建议目•参考文献录01深水钻井隔水管概述深水钻井隔水管的定义和重要性深水钻井隔水管是一种用于深水钻井的关键设备，其主要功能是隔离海水和淡水，为钻井提供稳定的工作环境，同时保护钻井设备和人员的安全。
在深水钻井过程中，隔水管能够承受高水压、抵抗外部扰动、保持结构稳定，是保障钻井作业顺利进行的关键因素。
由于深海环境的复杂性和不确定性，隔水管的性能和质量对于整个钻井作业的成败具有至关重要的影响。
深水钻井隔水管的背景和历史深水钻井技术是随着石油工业的发展而逐步发展起来的，隔水管作为其中的重要设备之一，也经历了从传统材料到高性能材料、从简单结构到复杂结构的演变过程。
在20世纪90年代以前，深水钻井隔水管主要由钢丝绳和水泥构成，具有结构简单、成本低廉的优点，但同时也存在重量大、易损坏、难以维修等缺点。
随着材料技术和结构设计的发展，新型的深水钻井隔水管不断涌现，如玻璃纤维增强塑料隔水管、碳纤维增强塑料隔水管等，这些新型隔水管具有轻便、抗腐蚀、易于安装等优点，逐渐取代了传统的钢丝绳水泥隔水管。
深水钻井隔水管的当前应用和发展趋势•目前，深水钻井隔水管已经成为了全球海洋石油工业中不可或缺的一部分，广泛应用于海洋油气资源的开发中。
•随着技术的不断进步和应用需求的不断提高，深水钻井隔水管也在不断地进行着更新换代。
未来，隔水管将更加注重轻量化、高强度、耐腐蚀、易于安装等方面的性能提升，以满足更加复杂的海洋环境和高效率的钻井作业需求。
同时，随着数字化和智能化技术的不断发展，深水钻井隔水管的智能化监测和控制系统也将成为未来发展的重要方向。
通过对隔水管运行状态的实时监测和调控，能够提高钻井作业的安全性和效率，降低事故发生的风险。
此外，随着环保意识的日益增强，绿色制造和可持续发展也成为了隔水管行业的重要发展趋势。
海底悬空管道的动力学模态分析
海底悬空管道的动力学分析王朝晖张宏（北京石油大学机电工程学院 102200）1 引言海上开发出来的油气大多是通过海底管道的形式进行输送的。
近海海底管道浅埋在海床的泥沙里，由于受海流的冲刷作用，有可能裸露出来，形成悬空管段。
悬空管段在各种海洋动力因素的影响下会出现随机振动，长期的振动影响会缩短管线的使用寿命，影响正常的油田生产。
目前，对于海底水平悬空管道的动力学研究还有很多不足；主要体现在有限元计算模型的建立上，即如何正确地模拟悬空管道结构及其边界条件。
本文尝试建立海底水平悬空管道的三维有限元计算模型，用Kelvin和Maxwell粘弹性模型近似模拟海底土壤对于管道的边界效应，并用该模型做了动力学模态分析和响应计算，且进一步提出了悬空海底管道的寿命预测模型，为今后对海底悬空管道的强度分析和寿命预测提供了新的参考方法。
2 海底管道有限元模型的建立2.1 问题的描述从我们得到的埕岛油田悬空管道的实际情况如下：管道为内外双层钢结构，内层为输油管，外层为保护管，两层钢管材质均为16Mn钢，在两层钢管的夹层中为“黄甲克”保温层。
从现场勘测来看，有两种悬空情况：1. 管道上岸水平悬空，管道登陆一端固定于岸基，另一端掩埋于近岸海底淤泥中。
2. 管道上平台水平悬空，管道一端固定于平台上，另一端掩埋于平台附近海底淤泥中。
3. 悬空管道的两端均掩埋于近岸海底淤泥中。
图1 管道上岸与上平台的悬空情况图2 悬空管道的两端均掩埋于近岸海底淤泥中4. 具体材料属性数据如下：1）内管：杨氏弹性模量：211/101.2m N ×泊松比：3.0管材密度（钢材密度加原油折算密度）：124083/4.m kg 温层：杨氏弹性模量：29/10181.3m N ×泊松比：035.保温层密度：603/m kg 外管：杨氏弹性模量： 211/101.2m N ×泊松比：3.0管材密度（钢材密度）：7850 3/m kg 2.2 水平悬空管道分析中的几个假设1.水平悬空管道始终是线弹性的。
海底管道水击动态模拟研究
-8-■论文广场石油和化工设备2021年第24卷海底管道水击动态模拟研究王培伟(中海油研究总院有限责任公司，北京100028)[摘要]海底液相管道在运行过程中发生关断，会产生水击现象，对海底管道及上下游平台设备造成危害。
管道上下游关 阀时间以及关阀顺序是影响水击的重要因素。
本文以某海底管道为例，应用瞬态模拟软件0LGA研究了动态水击过程。
结果 表明，延长关阀时间可有效减缓水击；关阀顺序对水击压力有一定影响，但需根据特定管路分析下游最佳延迟关阀时间。
[关键词]海底管道；水击；关阀时间；关阀顺序；动态模拟海底液相管道在稳定运行过程中，当阀门突 然开启、关闭或者泵发生故障时，流体的运行状 态会发生瞬时变化，从而引起水击，导致管道超 压和泵气蚀等危害[1]。
产生水击的外因主要是阀门 的扰动以及泵的突然启停，内因主要是管道的弹 性和流体的压缩性。
在工程设计中，通常采用理论公式计算水击 增压。
将水击增压与管道入口操作压力加和作为 水击压力P]。
此方法计算的水击压力通常较为 保守，且计算的最大水击压力都在管道入口处。
OLGA软件能模拟水击从发生到逐渐衰减的过程，最大水击压力可能位于下游SDV阀处。
通过动态 模拟，对管道设计压力的确定以及水击保护措施 的选择提供了依据。
1理论公式水击计算从水击理论计算公式看出，影响水击增压 的主要因素有液相流速和水击波速，水击波速 主要与管径、壁厚、管道和流体的弹性系数有 关。
本文以两座平台之间的一条己建注水管道为 例，进行水击计算。
该管道长2.54 km,管外径 16in,正常输送条件下，管道入口最大操作压力 11500kPaA。
1.1水击波速计算p{i+T f j式中，a—水击波速，m/s;P—液体密度，kg/m3;K一液体体积弹性系数（水的弹性系数，2.18X l〇9P a)；d—管道内径，m;5—管道壁厚，m;C, 一管道约束系数，海底管道通常取1;E -管材弹性模量（钢管弹性模量为2.1X l〇l l P a)。
海洋管线动力分析
ａ ｄｏ ｐ ｔ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｈｅ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｏｎ ｅ ｅ ｘ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｉ ｓ ａ ｌ ｓ ｏ ｇ ｉ ｖ ｅ ｄ ｔ ｏ ｖ ｅ ｒ ｉ ｆ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎｄ ｍｏ ｄ ｅ １ ． Ｔｈｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ
第３ ５卷 第 ３期
２ ０ １ ３年 ３月
舰船科学来自技术 Ｖｏ １ ． ３ ５． ＮＯ ． ３
Ｍａ ｒ ．，２ ０１ ３
Ｓ ＨＩ Ｐ Ｓ ＣＩ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
海 洋 管 线 动 力分 析
杨冰卡 ， 朱克强 ， 朱艳杰 ， 秦道 武 ， 章 浩 燕
（ 宁 波大 学 ， 浙江 宁波 ３ １ ５ ２ １ １ ）
关键 词 ： 海底 管线 ； 动 力分析 ； 凝 聚 参数
中图分 类号 ： Ｕ ６ ７ ５ 文 献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ６ ７ ２—７ ６ ４ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ １ ０ ２—０ ４ ｄ ｏ ｉ ： ｉ ０ ． ３ ４ ０ ４ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２— ７ ６ ４ ９ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ ２ ３
摘 要 ： 海洋 管线广泛用于海洋工程 领域 ， 是一种运 输石油和天然气 的重要挠性构件 ， 在波浪 、 流等 动力 因素
作 用下 容 易 产 生 显 著 的动 力 响应 。本 文 在 忽 略 转 动 惯 量 和剪 切 应 变 的 情 况 下 介 绍 了 ２种 用 于 海 洋 管 线 静 动 力 分 析 的 模型： 局 部 坐标 下 的 通 用 解 析 模 型和 三维 凝 聚 参 数 模 型 。采 用 四 阶 龙 格 一库 塔 法 积 分 运 动 方 程 ， 并 计 算 一 个 实 例 验 证 了第二个模型 ， 此 模 型 还 可 以用 于 系泊 缆 、 刚性或柔性立 管等细长结构 的动力分析 。
深水柔性立管整体性能分析
深水柔性立管整体性能分析鲁成林;李兰;宋平娜;曹静;沙勇;周巍伟【摘要】海洋软管在海洋油气资源开发中起到关键的作用。
由于其耐腐蚀性强、地形适应性好、连续长度长、安装方便等优点,逐渐取代了传统的海洋钢管。
国际上已在深水油气田开发中大量使用柔性立管来连接浮式结构与海底生产系统,但在国内还没有深水柔性立管的设计和生产技术。
主要针对柔性立管在位工况下的整体性能如何分析来进行系统介绍。
将立管参数、环境参数、与立管相连的浮式生产储卸油装置(FPSO)参数、立管造型等作为整体分析的输入条件,利用分析软件,进行静态分析、动态分析、规则波分析和不规则波分析。
根据分析结果即可判断柔性立管是否符合应用要求。
【期刊名称】《海洋工程装备与技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P88-92)【关键词】海洋油气管道;柔性立管;复合软管;浮式生产储卸油装置;系泊分析;整体分析【作者】鲁成林;李兰;宋平娜;曹静;沙勇;周巍伟【作者单位】天津市海王星海上工程技术股份有限公司;中海油研究总院【正文语种】中文【中图分类】TE95在海洋油气田开发中，海底管线是海洋基础结构的关键组成部分。
传统的海底管线主要是钢管。
随着石油天然气工业的发展，国际上海底输油复合软管技术也逐渐趋于成熟。
与传统钢管相比，复合软管有以下优点：耐腐蚀性强；地形适应性好；连续长度长；安装方便；不需大型铺管船，安装费用低。
复合软管以其优越的特能在海洋油气田开发中的应用越来越广泛。
目前深水复合柔性立管的设计技术主要由国外公司掌握，国内尚处于起步阶段。
为了提高海上油气开发能力，我国把“深水海底管道和立管工程技术”纳入“十二五”规划中，大力发展海洋资源开发的相关装备技术。
“保温输油软管关键技术研究”是“深水海底管道和立管工程技术”的子课题之一，研究目标为掌握保温输油软管设计、制造和试验的关键技术，生产出可以在300 m水深作业的保温输油软管样管及相关附件，并进行相关试验，以及设计1 500 m水深作业的保温输油软管及相关附件。
_海底油气管道泄漏事故风险分析的贝叶斯动态模型
中国安全科学学报 China Safety Science Journal
Vol ． 2 5 No ． 4 Apr ． 2 0 1 5
海底油气管道泄漏事故风险分析的贝叶斯动态模型*
李新宏 朱红卫＊＊ 讲师 陈国明 教授 吕 寒 孟祥坤
（ 中国石油大学（ 华东） 海洋油气装备与安全技术研究中心，山东 青岛 266580）
第4 期
李新宏等： 海底油气管道泄漏事故风险分析的贝叶斯动态模型
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f（ x | Data） = g（ Data | x） f（ x） ∝ g（ Data | x） f（ x）
∫g（ Data | x） f（ x） dx
（ 1） 式中： x 为安全屏障的失效概率； f（ x） 是 x 的先验失 效概率分布； g（ Data | x） 为似然函数，一般从先兆数 据中获得。
Bayesian theory； dynamic risk analysis
0引言
海底管道是海洋油气输送的主要方式，但恶劣
的海洋环境使得管道存在较高风险，一旦发生失效， 则容易引发油气泄漏，并产生溢油、火灾等严重事故 后果［1］。实时 有 效 的 风 险 分 析 是 预 防 事 故 发 生 的
＊ 文章编号： 1003 － 3033（ 2015） 04 － 0075 － 06； DOI： 10． 16265 / j． cnki． issn1003 － 3033． 2015． 04． 013 收稿日期： 2015 － 01 － 23； 修稿日期： 2015 － 02 － 28
目前，国外在海底管道风险分析方面已经有了 较为成熟的研究。Yong Bai 等［3］从可接受标准、初 始事件辨识、原因分析和失效概率评估等方面对海 底管道失效风险进行了全面研究； 挪威船级社发布 了海底管道风险评估的指导文件［4］，从概率与后果 2 方面确定了海底管道泄漏事故等级，并由风险矩 阵得出事故风险水平。国内方面，李毅佳等［5］基于 故障 类 型 和 影 响 分 析 （ failure model and effects analysis，FMEA） 和模糊理论，对海底管道建造期的 质量风险进行分析，确定了涂敷涂层期间需重点关 注的风险因素； 胡显伟等［6］综合模糊数学理论、蝴 蝶结模型和层次分析法，对海管泄漏事故进行了定 量风险评价。
深水海底管道S型铺设形态分析
深水海底管道S型铺设形态分析龚顺风1，陈源1，金伟良1，李志刚2，赵冬岩2，何宁2（1.浙江大学结构工程研究所，浙江杭州 310058；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300452）摘要：海底管道在深水施工铺设过程中不仅受到巨大的静水压力，同时也受到轴向拉力和弯曲的作用，管道的安全性成为重要关注的问题。
以海底管道S型铺管法为研究对象，运用悬链线理论建立了管道的静平衡微分方程，通过理论分析给出了迭代求解管道整体形态的数值计算方法，并开发了相应的计算分析程序，分析了不同铺设水深、管径、配重层厚度、托管架长度和控制应变等参数对管道铺设形态的影响。
结果表明，当铺管船托管架底端倾角较大时，铺设水深大、管径小、控制应变大则管道铺设形态较陡；当铺管船托管架底端倾角较小时，托管架长、管道初始倾角大、托管架半径小则管道铺设形态较陡；混凝土配重层厚度对管道铺设形态的影响不明显。
关键词：海底管道；S型铺管法；悬链线理论；托管架；形态随着我国经济的快速发展，对能源的需求越来越迫切，目前我国陆上原油的可开采量正逐年减少，同时海洋已探明石油储量十分丰富，其中绝大部分集中在南海深水海域，因此油气资源开采向海洋尤其是南海深水进军成了必然趋势。
虽然我国已积累了不少浅海海底管道铺设的经验，但国内深水海底管道铺设技术的研究才刚刚起步，许多工作有待进一步深入开展，进行这方面的研究工作无疑具有重要的实际工程意义。
由于深水海洋环境条件较为复杂，管道在施工铺设过程中不仅受到巨大的静水压力，同时也受到轴向拉力和弯曲荷载的作用，其安全性受到很大挑战[1]。
因此，开展深水海底管道铺设形态的研究工作显得尤为重要，可以为管道的受力性能分析、施工工艺和铺设设备的制作提供理论基础。
为了研究深水海底S型铺设的管道形态，Dixon等人[2, 3]对原有的自然悬链线理论加以改进，引入了刚性悬链线理论进行管道铺设形态分析，并尝试用数值方法迭代求解。
顾永宁[4]将只可用于下凹段的刚性悬链线方法扩展到包括上凸段在内的S型管道铺设的全部管长。
海底管道稳定性分析计算
海底管道稳定性分析计算作者：蒋岚岚王领来源：《广东造船》2016年第01期摘要：本文基于DNV2010年海底管道稳定性设计规范DNV-RP-F109，使用Plusone软件对某海底管道进行了设计分析，通过对计算结果的分析选取合理的混凝土厚度。
关键词：海底管道；稳定性；混凝土厚度中图分类号：TE832 文献标识码：AAbstract： Based on DNV-RP-F109 “On-Bottom Stability of Su bmarine Pipeline” in 2010， on-bottom stability of a submarine pipeline is calculated and analyzed by using the Plusone software and the concrete thickness is determined according to the analysis.Key words： Submarine pipeline； On-bottom stability； Thickness of concrete1 引言海底管道稳定性设计是海底管道设计的重要部分，对海底管道稳定性分析的合理性直接影响着管道在整个运营周期内的安全和经济效益。
若管道在海流、波浪和浮力作用下不能保持在海床上的稳定性，可以采取提高管道的水下重量、给管道锚固或压块等固定或者在海床上开设沟槽进行埋设等措施。
管道水下重量的提高可通过增加壁厚或施加混凝土配重涂层来实现，而后一种方法是最常用的方法。
本文基于DNV最新规范[1]进行海底管道稳定性分析，选取合理的混凝土厚度。
2 稳定性分析方法海底管道稳定性分析方法，从发展过程上看，大致可分为两个阶段： 1988年以前为静态分析阶段1988年以后为动态分析和半动态分析阶段。
1）静态分析方法是传统的分析方法，即对管道在自身重力（Wsub）、波浪和海流产生的升力（FL）、阻力（FD）、惯性力（FI）以及土的摩擦力作用下的静态平衡进行分析的方法。