海底管道及立管系统
复杂海域环境下超长管道整体式沉管施工关键技术与应用
复杂海域环境下超长管道整体式沉管施工关键技术与应用
【引言】
在当今科技的推动下，全球各地的海洋资源开发和交通基础设施建设进入了一个全新的阶段。然而，由于地理环境的多样性和复杂性，复杂海域环境下的工程施工日益成为一个挑战。其中，超长管道整体式沉管施工是一种应对复杂海域环境的有效技术，可以在减小环境影响的提高施工的效率和安全性。
【背景】
超长管道整体式沉管施工旨在通过将管道整体浮运至目标海域，并通过控制浮力和重力使管道缓慢放置在海底，从而实现工程施工的目标。该施工方案通常应用于墨西哥湾、北海以及中国南海等复杂海域环境，由于其具有有效降低施工风险和环境影响的特点，备受工程师和研究人员的关注。
【关键技术与应用】
1. 水下挖沟设备技术
在超长管道整体式沉管施工中，水下挖沟设备技术是至关重要的一环。通过将挖沟机械置于水下，施工人员可以精确控制挖沟的深度、宽度和形状，确保管道的安全铺设和顺利下沉。水下挖沟设备技术可以减少对海洋生态环境的干扰，减小环境风险。
2. 管道整体浮运技术
管道整体浮运技术是超长管道整体式沉管施工的核心环节。通过使用浮箱和浮力平衡系统，工程人员可以将整根管道完整地运输到目标海域，并精确地控制管道的浮力，实现管道的悬浮和下沉。这种技术不仅减少了工程施工的时间和成本，还减少了管道在海上的运输过程中可能受到的外力损害。
3. 安全措施与质量监测
复杂海域环境下的超长管道整体式沉管施工需要严格的安全措施和质量监测。在施工过程中，工程人员需要设立相应的安全防护设施，确保工作人员的安全。通过使用各种监测设备，如测震仪、压力传感器和位移传感器等，可以对管道的安装过程、下沉过程和最终的沉入深度进行实时、准确的监测，以保证施工的质量。
【个人观点与理解】
复杂海域环境下的超长管道整体式沉管施工作为一种高效、安全且环保的工程实践，为海洋资源开发和海洋基础设施建设提供了有力的支持。该技术的应用不仅可以加速工程进度，减少成本，还能最大限度地降低施工对海洋环境和生态的影响。该技术的不断创新和改进也为未来更复杂海域环境下的工程施工提供了有益的经验和借鉴。
概述海底管道施工方法
龙源期刊网
概述海底管道施工方法
作者：刘艳勃 田晓阳
来源：《城市建设理论研究》2013年第33期
摘要：随着海洋事业的发展，以及科技的进步，油气得到大量的利用，相应的海底管道的建设项目也随之发展，并且随着开发的深入，对管道施工的质量要求也不断提高。施工方法要考虑到很多方面的因素，例如技术要求高低，经济成本，施工期限等诸多要点。本文通过对海底管道的情况、海底管道施工方法等进行相关研究并作了阐释，以期为相关的海底管道施工工程带来更有效的帮助，使得施工方法得到安全，效率，质量的保障。
关键词：海底管道；因素；施工技术；
中图分类号：TU74文献标识码： A
1 海底管道结构与施工注意事项
我们从自身需要以及相关的外部条件来决定具体的海底管道。就当前来讲，通常管道的断面结构可以区分为单层结构、双层结构两个主要种类。现在经常见到的是单层结构。从日常的管道施工工程的经验来讲，我们需要注意的是金属材质管道的焊接问题以及安全高效地敷设管道环节，只要做到上述几点，基本足够确保管道的安全使用和压力承载，并且能够保证管道的使用年限。管道施工的质量隐患意识以及符合施工质量标准，是确保工程质量的硬性指标和重点，这就要求在管道施工的过程中充分注意到以下几点问题：
第一，管道焊接问题。一般情况下，符合生产规格的海底油气管道的管节之间存在着很多的对接焊口，并且每公里管道通常包含九十至一百五十个对接焊口。手工电弧焊、自动焊或半自动焊以及利用电阻闪光焊等技术是当下最常用的几种手段。为了确保钢管的抗冷性，防治在冷环境下断裂，可以采用低氧焊接的方式进行。在焊接的过程中要明确各个环节以及具体的焊接要求以及其他注意事项。
第二，管道连接问题。管道连接是指每段管段相连以及海底管道与其他立管或与接岸段管相连。常规的连接方式可以分为三类，包括采用机械进行连或者作业船上进行敷管焊接以及水下进行焊接。通过具体的环境采取相应的方式来进行。
波流作用下海洋立管流固耦合动力特性分析
第４０卷第５期 化工机械 ６５３
波流作用下海洋立管流固耦合动力特性分析
俞树荣 王在刚 刘 雪 柴宝堆
（兰州理工大学石油化工学院）
摘 要 利用榆流管道流固耦合振动的研究方法，分析了海洋立管在波流联合作用下的动力特性。基 于Ｈａｍｉｌｔｏｎ能量原理，建立了立管耦合振动模型，推导出立管耦合振动方程，并通过Ｈｅｒｍｉｔ插值函数法 对振动方程进行离散求解。同时，运用ＡＮＳＹＳ软件分析了立管耦合振动的动力特性，得到了前六阶模 态振型和固有频率。将数值模拟得到的立管固有频率与理论分析结果进行对比，充分验证了立管耦合 振动模型的正确性。分析结果表明，立管固有频率随管内流体流速的增大而减小。 关键词 海洋立管 动力特性 固有频率 流固耦合耦舍共振 中图分类号ＴＱ０５５．８ 文献标识码 Ａ 文章编号０２５４－６０９４（２０１３）０５－０６５３－０５
海洋立管是连接海底管道和海洋平台生产设
备的管段，在海洋平台中扮演着重要的角色，其上
端一般连在平台的滑移节上，下端与方向节相连。
立管内部一般有高温、高压的油或气流过，外部承
受波浪、海流及风等环境载荷的作用…。当立管
受到波浪、海流等脉动载荷的作用时其周围的流
场会发生变化，这种变化的流场反过来又会使立
管所受到的流体动力发生改变从而影响立管的运
动，在立管和内外流间形成一个相互影响的循环
耦合振动系统 。在内外流的作用下立管有可
能产生耦合振动，当立管固有频率与外界激励力
频率接近时，会发生耦合共振现象，耦合共振现象
的产生瞬间不会对立管产生巨大的破坏作用，但
长久会加剧立管的疲劳破坏，造成立管失效。因
此，对于立管耦合振动的研究在海洋工程中意义
重大。
目前，国内外的许多学者对立管的振动做了
大量的研究，特别是在涡激振动（ＶＩＶ）方面取得
很大的成就。白长旭等 运用有限元软件
ＡＢＡＱＵＳ中的ＡＱＵＡ海工模块对海洋立管进行
动力分析，利用Ｍｏｒｉｓｏｎ方程求出波流耦合力，然
深海立管中严重段塞流特性模拟研究
第１３卷第１９期２０１３年７月 １６７１—１８１５（２０１３）１９—５４６４—０６ 科学技术与工程 Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．１３ Ｎｏ．１９ Ｊｕ１．２０１３ ⑥２０１３ Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．
石油技术
深海立管中严重段塞流特性模拟研究
邱伟伟 徐孝轩 宫敬
（中国石化石油勘探开发研究院地面工程研究所 ，北京１００１９１； 中国石油大学（北京）城市油气输配技术北京市重点实验室 ，北京１０２２４９）
摘要随着油气田开发由陆地走向深海，海洋立管系统得到了充分的应用。由于立管的存在，容易导致严重段塞流的形 成，引起剧烈的压力和流量波动，对下游生产设备的操作及管线的运行带来了安全隐患。为了研究海洋立管中的严重段塞 流，将严重段塞流水力学模型与相平衡计算模型、温度计算模型相结合，建立了严重段塞流组分模型。研究表明，该严重段塞 流组分模型的计算结果给出了合理的流动规律，可用于凝析油气管线中的严重段塞流现象的预测。同时，将计算结果与 ＯＬＧＡ模型的模拟结果进行了对比，进一步说明了该模型的实用性，对严重段塞流的预测和控制具有一定的借鉴意义。 关键词 立管 严重段塞流 凝析油气 水力学模型 组分模型 中图法分类号ＴＥ５３； 文献标志码Ａ
随着油气开发由陆地走向深海，海底管道运输
已成为海上油气生产中油气传输的主要方式。海
底管线中多相混输的应用能够削减海上平台工艺
设施的建设费用，简化操作管理。
深水压力较大，温度低，对海底混输管道提出
了更为严格的要求。海底油田产出油及其伴生气
经过井筒、海底管道、立管后，被输送到海洋平台预
处理装置。在此混输过程中，容易出现一系列问题
如段塞流、析蜡、水化物、腐蚀、固体颗粒冲蚀等，有
的已经严重威胁到生产的正常进行和海底集输系
统的安全运行。
严重段塞流主要是由立管系统特殊的几何形
状引起的。当立管系统上游管线为下倾管时，在油
海底管道通球卡堵原因及解决办法
35技术应用与研究
随着我国海洋石油工业的不断发展，尤其是在近几年国家在海洋环境方面的高度重视，使得海底油气管道安全高效运行变得更加有意义。管道通球是最常见管道日常管理工作之一。由于海底管道的复杂性，通球过程中时常发生卡堵，对海上油田和海洋环境产生严重影响。本文通过分析常见海底管道结构特点、运行现状、常用清管器结构、典型卡堵案例等，总结了海底管道通球卡堵原因，并针对各类原因给出了预防措施和解决办法。一、概述本文主要针对渤海海域可通球海底管道进行研究通球过程中球体卡堵的原因和解决方法。1985年我国在渤海海域铺设了第一条海底管道，到目前渤海海域已有200余条海底管道。除近5年内铺设的管道外，平均使用年限约为14年，大量管线处于设计寿命的后期，处于管道问题多发阶段，清管球卡堵是较常见的问题之一。二、海管结构分析海底管道系统主要组成结构为：海底平管、膨胀弯、立管、阀门等，各部分之间常用弯管、法兰或焊接等连接。一般管道内径一致，法兰及球阀为全通径。1.球筒。海上石油平台常用的管道收发球装置为：收发球阀、收发球筒。对于收发球筒，均由球筒部分、缩径、直管段及过球指示器等组成。球筒主要由快开盲板、放空管道（或排污管道）等组成。 PIC（Pipe Internal Cartridge）阀是一种把清管球送入管道内或从管道中取出的装置，它的构造和外形与普通全通径球阀类似。2.三通。管道三通开孔直径大于30%管道外径的三通应设置档条或挡板。套管三通开孔区域轴向长度应不大于管道的外径。管道三通无挡条或尺寸不合适易造成清管球卡堵。相邻两个三通（开孔直径大于30%管道外径的三通）中心间距离应大于下列计算值：式中：D——管道外径；21d，d——两相邻三通的开孔直径。3.阀门。非全通径及不能全开球阀易造成卡堵。4.立管。渤海区域的大多数立管系统是“外部立管”，这种立管在设计上壁厚比平管段较厚。立管与水平管连接处设置坡口，便于焊接和内径平滑过渡。一般情况下如果立管壁厚较厚，与水平管连接处形成台阶，易造成清管球损坏或者卡堵。5.膨胀弯及其他弯头。膨胀弯是一种能够吸收海底管道膨胀或收缩的弯管。弯管对管道通球的影响最主要的参数是弯管的曲率半径，一般情况下清管器能够正常通过曲率半径≥3D的弯管。6.水平管。海底管道水平管段通常铺设在海床下1.5m以下，由于海流冲刷、海床移动等自然原因或船锚、渔网拖拽等人为原因导致管道变形等，易造成清管球卡堵。三、海管输送介质及含垢分析海底管道常年输送的介质中往往携带有油泥、油砂以及水垢等，易在管道积累形成积垢。积垢的产生易造成管道通球时的脏堵。对于天然气管道在通球过程中可能产生天然气水合物堵塞管道，俗称冰堵。四、海清管球结构分析目前常用的清管球有泡沫类清管球和机械类清管球。泡沫类清管球采用聚氨酯发泡材质制作，能够通过至少50% 的管道缩径，由于其表面易磨损，而失去密封性导致停滞在管道内部。机械类清管球采用钢制骨架，配合聚氨酯皮碗或直板。其特点是清管能力强通过性差，易在管道变形处、小曲率半径弯管处、未全开的球阀处等卡堵，同时其具有较强的清管能力，易形成脏堵。五、总结原因归类与识别方法根据以上分析可得造成海底管道通常卡堵的原因如下：1.管道有变形或有缩径；2.管道弯管曲率变径过小；3.管道内杂质过多，单次清管清出物过多，形成脏堵；4.清管球耐磨性差，形成旁通，停滞；5.清管球选型错误。六、卡堵解决办法1.清管球卡堵识别（1）清管球运行压差计算。若管道压差高于 0.5倍，则说明清管球遇到较大阻力，需引起注意。计算公式如下：清管器运行压差，Bar； 管道内径，mm。（2）清管球运行时间。若清管球在管道内运行时间超过计算时长的1.5倍，则认为清管球卡堵或者停滞。2.针对管道本体结构特点造成的卡堵。针对管道本体结构特点造成的卡堵，最有效的避免办法是：1.通球前详细了解管道变形或缩径情况，选用相适应通过性的清管球；2.详细梳理管道弯管曲率半径，使用相适应的管道清管球；一旦因以上两个原因造成的卡堵，最有效的解决方案是反向推球。根据实验反向推球的推力为：式中：F—推力，单位N；∆p—清管球两端压差，单位帕斯卡；S—清管球的有效面积，单位㎡。3.针对脏堵管道采用“正向-反向-正向”推球的方案逐步解卡堵下图为某海管“正向-反向-正向”推球解堵压力图：4.针对清管球耐磨性差，形成旁通和停滞。清管球磨损密封失效，造成停滞一般表现为长时间不能收到清管球，且管道无明显压力波动。可采取适当增大管输介质流量或者发送耐磨性较好的救援球进行解堵塞。七、结论本 文通过分析海底管道的结构组成，找出了引起清管球卡堵的原因，并逐一给出了解堵方法以及清管球卡堵的识别方法。（1）反推法解决管道变形或异物卡堵；（2）“正反推”法解决管道脏堵问题；（3）救援球法解决清管球旁通停滞问题；（4）清管球运行期间超过计算压差0.5倍，可视为清管球卡堵；（5）清管球运行时间超过计算时间的1.5倍，无憋压时可是为清管球旁通停滞，有憋压则视为清管球卡堵。 海底管道通球卡堵原因及解决办法李清超 中海石油技术检测有限公司 【摘 要】本文介绍了目前海底油气管道常用的清管方法及清管器的类型等，分析了管道结构特点和生产工况以及清管器的特点等。找出了海底管道在通球过程中卡堵的常见原因主要是清管球选型错误、管道变形、管道积垢过多等，并针对性的给出解决办法。对海底管道安全通球有一定的借鉴意义。【关键词】海底管道；通球；卡堵；管道变形；管道积垢
海底天然气管道如何铺设
海底天然气管道如何铺设
答：海洋天然气必须依靠海洋管道外输，在上世纪70年代，在海域中开发了大型油气田以后，开始建设了大型海洋油气管道，把开采的油气直接输往陆上油气库站。随着全球油气工业正在向海洋进军，海底铺设的油气管道日益成为全球能源运输动脉的重要组成部分。
海洋管道包括海底油、气集输管道，干线管道和附属的增压平台以及管道与平台连接的主管等部分。其输送工艺与陆上管道相同，但是因为海洋管道工程在海域中进行的，施工方法则与陆上管道线路工程不同。
海底管道的施工已发展了多种方法，每种铺管方法都有其适应特殊条件的能力。在登陆段浅水区的施工与深水段的施工也不相同。无论采用何种方法，要完成的基本任务是：焊接连接管段；检查接口；对现场焊接接口进行涂敷，包扎防护层；在不损伤管子的情况下把管道铺设至海底。
海底管线常用铺设方法主要有两种：一种是拖管法，一种是铺管船法。拖管法一般适应海管登陆或下海段、滩海及极浅海域或短距离的海管海上铺设。铺管船法是采用专用的铺管作业船，且需要有一整套施T机具和船舶与之相配合，一般适用于长距离水深能满足铺管船吃水要求的海管海上铺设。
海底管道铺设工程施工方案
海底管道铺设工程施工方案
一、前言
海底管道铺设工程是一项具有高技术含量和大规模工程的工程项目。海底管道铺设工程的施工方案是指在工程设计完成后，根据实际情况和技术要求，对海底管道的具体施工工艺、工序、施工设备、施工流程和施工方法等进行详细的规划和安排，以保证工程施工顺利进行，质量达标，安全可靠。
二、海底管道铺设工程概况
海底管道铺设工程是指将管道从陆地或者海上的设备经济地铺设到海底，并通过现场连接、沉管敷设、液体敷设等方式完成，从而实现海上沉管和陆地设施的连接。海底管道的主要用途包括输送天然气、石油、煤气等能源，以及输送海水、淡水、废水等。海底管道铺设工程是一项具有高技术含量和大规模工程的工程项目，需要进行详细的工程规划和设计。
在海底管道铺设工程中，首先需要进行海底的实地勘察，了解海底的地质情况、水深情况、地形特点等情况；其次需要进行管道材料的选择和管道设计；再者需要进行海底管道的施工方案设计和施工计划的制定；最后需要进行海底管道的施工实施。
三、海底管道铺设工程施工方案设计
3.1 海底管道材料的选择
在海底管道铺设工程中，管道的材料选择对于工程的安全和持久性至关重要。一般情况下，海底管道的材料可以选择高密度聚乙烯材料、玻璃钢材料、碳素钢材料等。在材料的选择上需要考虑管道的工作环境、运输介质、使用寿命、成本等因素，尽量选择具有耐腐蚀、高强度、抗压力好的管道材料。
3.2 海底管道的设计
海底管道的设计是海底管道铺设工程的关键环节。在设计过程中，需要进行水深、地质情况、输送介质等情况的详细调查分析，确保海底管道设计符合实际情况，满足工程的使用要求。
3.3 海底管道的敷设方式
海底管道的敷设方式包括液体敷设、沉管敷设、现场连接等。在敷设方式的选择上需要考虑海底情况、管道长度、输送介质等因素。一般情况下，液体敷设可以适用于浅水域，而沉管敷设适用于深水域。
3.4 海底管道的施工设备 海底管道的施工设备是海底管道铺设工程的重要保障。海底管道施工设备包括海底挖掘器、管道敷设船、管道连接设备、监测设备等。在施工设备的选择上需要考虑设备的适用性、安全性以及额定承载能力等因素。
海底管道SSIV设置研究
第４４卷第７期 ２０１１年７月 天津大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｌ０１．４４ ＮＯ．７ Ｊｕ１．２０１１
海底管道ＳＳＩＶ设置研究
余建星，周宝勇，周清基，晋文超，李智博，杨 源
（天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津３０００７２）
摘要：针对海底管道水下隔离阀系统（ＳＳＩＶ）设置成本过高而存在的设置必要性问题，建立基于定量后果分析的
ＳＳＩＶ评估系统基于历史数据库研究海洋立管和海底管道的泄漏频率，通过实验与经验模型进行对比确定气池直 径的计算方法，并运用ＰＨＡＳＴ软件计算火灾事故后果，用自主开发软件定量计算水下油气泄漏扩散后果；在此基 础上对火灾爆炸事故后果升级问题进行研究，实现对设置ＳＳＩＶ带来收益的准确评估该方法已成功运用到南海深 水油气勘探开发示范工程某气田的ＳＳＩＶ设置研究中，可供其他工程借鉴参考． 关键词：水下隔离阀；气池直径；火灾爆炸；水下泄漏；定量评估 中图分类号：Ｐ７５６．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：０４９３．２１３７（２０１１）０７—０５６５—０６
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｉｎｓｔａｌｌｉｎｇ ＳＳＩＶ ｏｎ Ｓｕｂｓｅａ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ
ＹＵ Ｊｉａｎ—ｘｉｎｇ，ＺＨＯＵ Ｂａｏ—ｙｏｎｇ，ＺＨＯＵ Ｑｉｎｇ－ｊｉ，ＪＩＮ Ｗｅｎ—ｃｈａｏ，ＬＩ Ｚｈｉ—ｂｏ，ＹＡＮＧ Ｙｕａｎ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓａｌｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ａｄｄｒｅｓｓ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅｓ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ＳＳＩＶ ｏｎ ｓｕｂｓｅａ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｉｓ ａ ｗｏｒｔｈｗｈｉｌｅ ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ｏｒ ｎｏｔ，ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｉｎｐｕｔ ｃｏｓｔｓ，ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｌｏｓｓ ｏｆ ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｏｆ ｒｉｓｅｒ ａｎｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｄａｔａｂａｓｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｏｌ’Ｓ ｄｉａｍｅｔｅｒ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｒｅｓｕｌｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｍｏｄｅ１．Ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｏｒ ｅｓｃａｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｅｘａｍｉｎｅｄ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ｆｉｒｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｓｃｅｎａｒｉｏｓ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｆｉｒｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＰＨＡＳＴ ｓｏｆｔｗａｒｅ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ｓｕｂｓｅａ ｒｅｌｅａｓｅ ｕｓｉｎｇ ｓｅｌｆ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ：ａｃｃｕｒａｔｅ ｃｏｓｔｓ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ＳＳＩＶ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｎｅｅｄ ０ｆ ａｎ ＳＳＩＶ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｓｅａ ｄｅｅｐｗａｔｅｒ ｇａｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｏｔｈｅｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＳＩＶ；ｐｏｏｌ’Ｓ ｄｉａｍｅｔｅｒ；ｆｉｒｅ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ；ｓｕｂｓｅａ ｒｅｌｅａｓｅ：ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ
AUTOPIPE在立管分析中的应用
河南科技2013.NO.03JournalofHenanScienceandTechnology电子信息与计算机科学
发展海洋石油已经成为国家能源开发的主要方向，海底管道作为连接海洋平台之间安全、经济、快捷的运输方式已经被广泛应用而我国的海底管道，立管系统是海底管道的一个重要组成部分,所处的环境条件恶劣，易受风、浪、流、冰等的影响，其运转安全与否对海底管道的正常运行具有决定性的作用。一AUTOPIPE的作用和特点AUTOPIPE是一套直接基于Windows操作平台的工程分析软件，包括静态和动态条件下管线应力的计算、法兰分析、管道支吊架设计以及设备管嘴荷载分析。AUTOPIPE已经被大家公认为，自1986以后，商业使用最广泛的软件之一AUTOPIPE，严格的品质保证确保了在实践中对那些来自很多基于工作站的大型软件的审计考验，因此AutoPIPE成为了为数不多基于管道设计并且通过了美国核规范严格认证的单机软件之一。AUTOPIPE专为工业管道系统设计所开发，应用标准的Windows技术，包括面向对象的可视化图形界面技术和CAD接口界面来快速方便的建立管道及其附属的钢结构模型。AUTOPIPE是一个独立的用于进行管道应力计算，法兰分析，管道支撑设计，以及静态和动态荷载条件下设备管嘴受力分析的计算机辅助工程分析（CAE）程序。除了包含25种管道规范以外AUTOPIPE还具有美国机械工程师协会（ASME），欧洲，英国标准，美国石油协会（API），国际电气制造业协会（NEMA），美国国家标准学会（ANSI），美国土木工程师学会（ASCE），美国钢结构学会（AISC），UBC和WRC标准以及其他设计规范的限制，从而可为整个系统提供全面的分析。二立管的定义和组成立管是对海底管道登陆或者下海部分，上下海上采油平台或卸油作业平台的这一管道的总称。立管系统是海底管道系统的一部分，包括立管、支承件、管路附件、防腐系统。立管管路上的附件包括：法兰、三通、弯头、阀门等。立管的组成包括以下几部分：1）海底管段，它是与海底完全接触或埋入海底而被完全固定的管段，把它看成立管的一部分；2）过渡管段，它是连接海底管道嵌固点到平台垂直立管的这一管段。嵌固点是指完全被约束，能够完全阻止热胀冷缩而且不受平台运动影响的管道的所在位置；3）垂直管段，它是指过渡段和平台甲板管道之间的那段基本垂直的管段；4）立管支承，它是指沿立管所提供的一系列约束件，包括：固定锚固件、导向卡子等。三载荷立管在使用过程中受到如下的载荷作用：重力：海底管道的所有自重、流体重量等。浮力：管道在海底所受到的海水浮力。阻力：波浪水质点的速度、涡流、正常潮流速度，立管部分的风速等。压力：温度膨胀力，冰的挤压等。外压：静水压力、土壤压力、地震引起的动水压等。内压：输送流体的压力、试验水压等。振动力：风流、海流和管内流体引起的管道振动。四海底立管常用标准《海底管道系统规范》（SY/T10037-2010）《管线钢管规范》APISpec5LVER43《海底管道系统规范》（中国船级社）《SUBMARINEPIPELINESYSTEMS》（DNVOSF101）《滩海环境条件与荷载技术规范》SY/T4084五应用CB4B端海底水平管段主体为单层管结构，立管段采用双层管结构。双层管内管规格为φ168×14API5LX56无缝钢管，外管规格为φ325×19和φ406×19API5LX56无缝钢管。CB4B端设计水深12.5m.海底管线设计压力为16MPa，设计温度为5～70℃，防腐裕量为4mm，设计寿命20年。立管采用双层保温结构，内外管之间为泡沫保温材料，双层管均采用锚固件过渡到单层管。在立管对应于立管固定卡位置设有悬挂法兰，以限制立管的纵向位移，在潮差带段立管外表面设硫化氯丁橡胶。为确保管线在位状态的稳定，海底管线铺设后要求埋设，埋设后，海管顶距海底自然泥面1.5m。（一）模型的建立直管段用管单元（PipeRun）模拟，管道的两端固定，用Anchor单元模拟，双层管的接头处和锚固件，用梁单元模拟，悬挂法兰有导向滑动支座（Guide）和位移约束（LineStop）联合模拟，平管段取25m。1.输入管线特征、它波浪、海流、海冰、风速、土壤参数。2.建立立管内管模型、套管模。（二）分析计算及输出结果1.立管模型和参数录入后，根据设计条件进行荷载组合设置。2.荷载组合设置完成后，选择工具菜单下的模型一致性检查命令，检查建立模型是否有错误。3.开始应力校核，选择分析>静态命令，以对现有的荷载情况进行静态分析。4.选择结果>规范应力，以显示规范应力对话框，选择所有荷载组合。以获得如下图所示彩色显示应力图应力，将突出显示最大应力点，并会显示导致最高应力的荷载组合。5.选择结果>输出报告，并对所有子报告激活复选框。注意不要激活分类应力选项。生成如下元件数据列表。六结论利用AUTOPIPE建立CB4B端立管模型，并进行静力分析，CB4B端立管设计符合《SUBMARINEPIPELINESYSTEMS》（DNVOSF101）等相关标准的要求。AUTOPIPE进行立管分析，面向对象的图形技术以及CAD界面，使用户能够迅速和容易地创建，修改和校核管道和结构模型及其结果。模型的图形显示可在正在建模的任意过程中显示，提供了即时的视觉反馈。建立3D模型简洁，数据录入方便，数据分析直观，内置数据库支持多项管线标准，是一款功能强大的进行海底管线分析工具软件。AUTOPIPE在立管分析中的应用解宝卿（中国石化海上石油工程技术检验中心，山东东营257200）摘要：本文介绍了AUTOPIPE建立海底管线立管模型，以CB4B端立管为例，阐明用AUTOPIPE建立模型，进行计算分析，确定立管系统是否符合相关规范的要求。关键词：立管；AUTOPIPE；静力中图分类号：TE952文献标识码：A文章编号：1003-5168（2013）06-0009-01
海洋导管架平台立管设计方法研究
海洋导管架平台立管设计方法研究
摘要：本文以在近海某处从现有的2平台到拟定1平台的管道铺设设计为例说明此类设计的过程。假定1位于2油气生产设备以西大约53km。1区域的水深是53m。采用10英寸的全井流管线将1的油气输送到2全套设备进行进一步的加工。进行管线和立管的基本设计是为1平台到2平台的10英寸全井流管线的详细工程设计提供所有需要的数据和参数。因此，在管线和立管设计中始终依照本文，用以把握管线立管设计过程中所有设计参数的变化。
关键词：海底管线 立管 设计 平台
1 设计准则和标准
管线系统的设计优先满足最新的国家标准和ISO/API规范标准。如果政府或地方当局的法律法规比国家标准更加严格，则优先采用前者。背离与这些标准的部分应该经客户的同意和批准。初步的管线和立管系统设计准则应该和国家规范保持一致。
2 系统描述
2.1测量参数
包括：DGPS卫星数据、地方统计调查数据、基准面移参数
2.2平台位置 需列出拟定平台的UTM坐标：平台1，东699100.00英尺，北1363600.00英尺；平台2，东867180.83英尺，北1365919.87英尺。
2.3管线和立管工作参数
管线和立管工作参数包括公称直径、材料等级、作业状态、管道长度、设计压力、水压试验压力、法兰额定值、最大工作压力、设计温度、最大工作进口温度、流量、设计寿命、最大油气密度、最小油气密度。
2.4生产工具
生产工具规定详见参考文献5。
井内流体：井流流体成分和原油属性参照参考文献6。
2.5管线钢属性
下面的钢材料属性包括钢的公称直径、钢密度、杨氏模量（E）、泊松比（ν）、膨胀系数、热传导系数、结构阻尼系数。材料大致包括碳钢、阴极铝合金、混凝土重量涂层、安装接头填充材料（海洋胶泥）、3层聚丙烯、沥青瓷漆，材料密度取值根据不同的材料参照规范选取合适的数值。
2.6环境数据
除非另作说明，环境数据都来自于实际工作海域的考察和气象预报数据以及DNV规范中有关的规定。包括风、浪、流的数据。