海底管道正向预热时机分析

输送高凝点原油的海底管道在预热投产或停输再启动过程中,预热时机作为管道温度场预热充分的“显性”标志,具有重要意义。针对海底掩埋保温管道,建立了正向预热一投油计算模型,以某海底管道为对象,研究其在预热一投油过程中沿线温度的瞬变过程,并对预热时机的选取及影响因素进行探讨。结果表明：在管道投油一稳定瞬变过程中,最低油温出现在管道终点,故只要管道出口温度满足安全流动的需要,即可确保整条管道的油温处于流动安全允许范围内;预热时机取“终点水温=凝点”时,可以满足原油安全流动的温度要求,并且适用于不同热水流量和投油流量工况,推荐工程采用。（图6,参11）     

管输原油加热温度的控制

在管道中输送高凝固点原油时,为保持原油的流动性,就需要维持一定的温度。这一温度的最低限,要在研究管道输送和启停工况之后加以确定。一但确定了这一最低限温度T_1,在管输过程中就应维持油温等于或高于T_1,否则,将不利于或不可能达到正常输送。     

海底高温管道的设计方法与应用

综述了海底高温高压（HPHT）输油管道上浮屈曲和侧向屈曲行为特点，比较了不同的HPHT管道设计方法，分析了深海石油开发高温高压管道采用受控制的侧向屈曲的设计趋势和应用该方法存在的困难。提出了应根据具体项目的特点选择最佳的海底高温高压管道设计方法，其中施加预拉应力方法经济实用，条件允许时应优先采用。埋地的管中管结构已被广泛采用，输送介质温度可达120℃，如与其它方法（如预冷或与拉应力）结合，可用于开发更高温度的油田。     

海底高温管道的设计方法与应用

综述了海底高温高压(HPHT)输油管道上浮屈曲和侧向屈曲行为特点,比较了不同的HPHT管道设计方法,分析了深海石油开发高温高压管道采用受控制的侧向屈曲的设计趋势和应用该方法存在的困难.提出了应根据具体项目的特点选择最佳的海底高温高压管道设计方法,其中施加预拉应力方法经济实用,条件允许时应优先采用.埋地的管中管结构已被广泛采用,输送介质温度可达120℃,如与其它方法(如预冷或与拉应力)结合,可用于开发更高温度的油田.     

国内外海底油气管道废弃处置规范

废弃处置是海底油气管道全寿命周期管理的重要环节,目前尚缺乏专门的海底油气管道废弃处置规范,有必要系统调研整理国内外海洋油气设施弃置处置规范与海底管道弃置相关的法律规范及标准指南。调研发现,相关国际组织和沿海国家均制定了海底管道废弃处理方面的法律规范或作业指南,但现阶段尚无统一要求。中国相关的法规和标准较为笼统,无专门针对海底管道的具体要求,难以应对复杂的海底管道弃置问题。通过分析对比国内外政府、石油公司关于海洋结构物废弃处理的法规、标准,找出中国现行法规、标准不足之处,进而从区域立法、责任主体以及具体实施方案等方面对制定中国海底油气管道弃置处置法规、标准提出建议。     

中国海底管道完整性评价技术发展现状及展望北大核心

海底管道的服役条件苛刻,对其监测、维修的难度大,事故后果严重。为了保障海底管道安全运行,通过调研国内外海底管道完整性评价的发展现状,分别从海底管道整体建设情况、多种安全评价体系、完整性标准等方面论述了国内外的研究进展。结合中国海底管道服役条件、运行特点,针对国内海底管道管理模式不健全、完整性评价技术薄弱、评价标准尚不完备等一系列问题,提出了中国海底管道完整性评价的研究路线及发展趋势:尽快实现对海底管道各种失效模式的评估分析、海底管道完整性评价,并建立海底管道完整性评价体系。研究成果可为海底管道的安全运行提供参考,对于中国海底管道完整性评价的发展具有指导作用。     

浅水海底混输管道设计压力的确定方法

浅水海底管道工程设计参考的规范主要有:DNV OS-F101-2000,ASME B31.4,ASME B31.8,API RP1111,GB50253和GB50251。这些规范均未具体规定如何选取管道的设计压力,不同观点导致设计压力的确定存在不同的结果,因此分析了各个规范有关设计压力的定义和规定,认为目前以管道最大操作压力或最大操作压力的1.1倍作为设计压力存在诸多局限性。以中国石油集团海洋工程有限公司工程设计院设计的海底混输管道为例,讨论了设计压力与管道壁厚、压力开关和压力报警设定值以及增输余量的关系。建议基于海底管道的总体设计规划,结合海底管道工艺和结构的设计结果,合理确定海底管道的设计压力。     

杭州湾海底输油管道负压保护方案

以杭州湾海底管道为例,分析了海底管道漏油的原因,提出了海底管道负压保护方案。通过海底管道内压试验并综合改进设备选型和费用的基本估算,指出杭州湾海底输油管道采用负压保护是可行的,能有效防止管道溢油事故的发生。     

一种新型的海底管道自埋施工技术

介绍了一种利用水流自埋管道SPOILER((管道)搅流器或阻流板)的技术原理、应用的水文地质条件和安装方法。实际应用表明,甬沪宁杭州湾海底管道安装SPOILER后,不仅可以促使海水冲蚀海床快速形成浅沟,达到管道埋深要求,而且还可以节省费用,确保海底穿越管道的稳定运行。     

海底油气管道全寿命周期风险评估模型

海底油气管道作为海上油气田生产系统的重要组成部分,其设计、施工、运行及弃置等各阶段均存在诸多风险。为了降低海底管道全寿命周期内各类风险,减少海底油气管道事故,围绕海底油气管道全寿命周期管理过程开展风险评估,建立了海底油气管道全寿命周期风险评估体系;根据海底油气管道的时间属性,将海底油气管道全寿命周期划分为6个寿命阶段;依据空间属性,采用递进细分原则,对海底油气管道进行分段,梳理不同阶段影响管道安全的制约因素,并对风险制约因素进行权重赋值,建立了管道失效可能性评分模型与失效后果评估模型,得出了风险值;根据风险值确定管道风险等级,再依据风险等级对危险管段实施管控,有效提升了管道全寿命周期内的风险控制水平,为海底油气管道全寿命风险管理提供了参考。     

海底管道检测信息管理系统的设计与实现

为实现海底管道检测数据的信息化管理和三维表达，有效解决海底管道与海床面空间关系显示不够直观，以及数据处理中地图与表格分离难以维护数据一致性的问题，通过分析海底管道检测内容与数据处理流程，探讨了基于GIS技术的海底管道检测信息管理系统的体系结构、数据组织、总体功能与关键技术，并在．NET环境下采用ArcEngine完成了系统的开发，实现了海底管道检测信息的统一管理、查询、三维显示和分析，满足了海底管道日常维护管理工作需求。该系统在杭州湾海底管道检测数据的管理中发挥了技术支撑作用，可为其他海底管道检测数据的信息化建设提供示范与借鉴。     

海底悬跨管道形成及破坏机理

海底管道悬跨段的出现将会增加管道所受载荷作用力,使管道更易发生破坏。基于海底悬跨管道的特征,简要分析了海底管道的悬跨机理,总结了悬跨段在重力、浮力、波浪力及海流力作用下的破坏机理和研究现状,并对悬跨管道研究的发展趋势进行了展望。结果表明:分析不同结构形式的海底管道在复杂荷载联合作用下的变形和破坏已成为海底管道悬跨段研究的重要发展方向;今后有必要系统地研究流场特性和地震动特性对管道周围流场和受力的影响规律,计算更复杂约束下海底悬跨管道的允许悬跨长度,以及从多种判定依据着手分析比较海底管道允许悬跨长度,并得到相应判定依据的适用范围。     

棘轮效应对海底管道工程设计影响的有限元评估

棘轮效应广泛存在于服役期启动、关停操作频繁的海底管道中，严重影响其在位状态及结构安全。为此，结合海底管道流动保障要求及管土作用影响分析海底管道棘轮效应的诱发机理，形成海底管道棘轮效应筛选判别方法，并提出海底管道工程设计中针对棘轮效应影响的有限元评估方法。以某单点系泊系统中外输海底管道工程为例，开展管道棘轮效应影响的有限元评估，结果表明：该管道稳定循环下恒定摩擦力与土壤摩擦力的比值为1.91，棘轮效应相对明显；相比于常规热膨胀计算，在工程设计中应额外考虑0.09 m棘轮效应位移的影响。研究成果可为海底管道、膨胀弯及水下管汇的工程设计提供理论支撑，使工程设计结果更符合海底管道真实的服役状态。（图3，参27）     

含缺陷海底管道横向屈曲行为的数值模拟

海底管道在制造、敷设及运行过程中不可避免地会产生局部或整体初始几何缺陷。为了研究海床表面敷设的含缺陷管道横向屈曲行为,建立了含5种初始几何缺陷管道的横向热屈曲非线性数值计算模型,并验证了有限元模型的准确性,重点分析了缺陷类型、不直度对管道横向屈曲行为的影响。结果表明:横向屈曲变形是海底管道安全运行的一个重要威胁,不直度越大,临界温升越小,管道越容易发生横向热屈曲;在不直度相同的条件下,管道初始几何缺陷中心处曲率绝对值越小,抗横向热屈曲能力越强。基于无量纲分析法,提出了适用于含多种通用的初始几何缺陷海底管道的临界温升计算一般表达式,以期为海底管道抗热屈曲工程设计提供参考。     

基于深度学习的海底管道外腐蚀剩余强度评估

腐蚀是造成海底管道失效的重要原因之一,准确预测海底管道的腐蚀剩余强度是评估海底管道完整性及后续服役能力的关键.基于非线性有限元方法,建立含腐蚀缺陷海底管道剩余强度分析模型,预测管道的剩余强度,并探究了外腐蚀缺陷的深度、长度、宽度对剩余强度的影响.基于深度学习理论建立海底管道剩余强度预测模型,并以有限元分析获得的114组...     

漏磁检测器用于海底管道的磁化研究

为了研制海底管道漏磁检测器,使用陆上管道漏磁检测器对海底管道的磁化效果进行研究。利用Ansys有限元仿真软件分析了海底管道厚壁管、混凝土配重层、双层管对漏磁场的影响。小口径漏磁检测器用于海底双层管检测时,被测管壁的磁场强度可达漏磁检测磁场要求阈值下限,需要改进。大口径漏磁检测器用于海底管道检测时,管壁的磁场强度能够达到漏磁检测的要求,缺陷信号量化和识别精度亦能够满足漏磁检测器的设计要求。研究成果对指导海底管道漏磁检测器的开发具有重要意义。     

海底管道开沟犁及其设计分析

用海底犁进行海底管道开沟是一项趋于成熟的施工技术。本文评价了海底管道开沟犁技术的发展与动态,分析了海底犁的结构类型及特点,讨论了海底犁犁总体设计时所应考虑的问题和技术关键。指出海底犁技术集是现代科技之大成,应把海底犁作为海底管道施工技术的重要部分,我们应在吸收和消化国外现有技术成果的基础上发展适合于我国海况的海底犁机型。     

船舶锚泊活动对海底管道埋深的影响

海底油气管道保护是管道工程领域的重点工作,在沿海特别是海上交通密集区域,船舶的锚泊活动是引起管道事故的重要因素。为了有效防范管道被船锚破坏,需要综合分析船锚在海底的入土深度,确定一个合理的埋深值。对比了国内外关于海底管道埋深的不同标准,分析了船舶锚泊活动可能对海底管道造成损害的类型,从抛锚情况下锚触底后的贯穿量和拖锚情况下锚爪能够啮入海底的最大深度两方面分析了锚泊活动与海底管道埋深的关系。结合国外规定的埋深值,建议沿海船舶交通密集区域海底管道较为合理的埋深值为1.5～2 m。(图2,表4,参21)     

油气海底管道的风险评价

从失效可能性分析和失效后果计算两个方面阐述了油气海底管道的风险评价。介绍了海底管道失效的主要形式和三种失效概率模型,给出了失效可能性等级划分的方法。从安全后果、经济后果和环境后果三个方面说明了海底管道失效后果的计算方法,并根据风险矩阵确定了油气海底管道的风险状况等级。     

海底管道失效原因及基于ROV的海底管道巡检技术

统计分析了国内外海底管道的失效原因,包括设计不合理、管道材料质量问题、海管施工质量问题、冲刷与悬跨、船舶起抛锚作业、船只搁浅、落物冲击、采沙作业引起海底管道悬空、拖网捕鱼、内外腐蚀、设备故障、操作失误。探讨了基于遥控潜水器(ROV)的海底管道巡检技术,其在工作深度、设备搭载能力和复杂海况的适应性方面优势明显,由ROV搭载检测设备进行管道巡检,基本方式是ROV巡线航行,进行常规检测,并在可疑区域或故障点悬停,进行精细检测,甚至可完成水下干预。