某气田群海底管道的冲刷机理

在2006-2009年某气田群海底管道路由调查中,发现海底管道处于不同程度的冲刷状态,严重威胁管道的安全。提出该气田群海底管道的冲刷成因主要是:在海底管道周围较高流速的流场作用下产生涡旋-马蹄涡和尾涡,该种涡旋易在多孔土壤环境中形成渗流,继而造成管涌和流土现象。通过实验证明粘土质海床与砂质海床的冲刷机理存在不同,并总结影响粘土质海床局部冲刷的因素。研究表明淤积不久、强度较小的土体在冲刷作用下可能发生流土现象,但对固结时间较长的粘土则不足以促使流土形成。另外,考虑到水流与管道的夹角因素,提出了粘土质海床冲刷坑沿管道扩展的近似计算公式。同时,简要介绍了支撑管道、沙袋填充、仿生结构覆盖和重新挖沟4种海底管道修复方案。     

固定式平台管道立管动力响应及疲劳强度分析

固定式采油平台管道立管是联接海底管道与平台油气集输设备的重要环节。海浪等随机载荷的作用可能使立管产生腐蚀疲劳破坏。本文在频率域用有限元法分析了立管在海浪、海流及海风等载荷作用下的随机位移及应力响应。并用断裂力学方法分析了立管的疲劳强度。     

海底管跨涡激振动敏感性分析

涡激振动会引起海底管跨的疲劳失效,激振频率、固有频率及激振载荷等是其主要影响因素.固有频率是表征结构对荷载敏感程度的指标,管跨共振只可能在漩涡发放主频率接近管土结构的固有频率时才产生.分析了海底土壤力学特性、悬跨长度、管道尺寸、海流速度等对管跨涡激振动的影响规律,结果表明:随着管道覆盖层土壤硬度增大,管跨的最大应力部位逐渐从管跨中点向土壤和管跨的交界区域移动;当海流速度较大时,对于小管径海底管道,靠近管跨中点和管跨两端易发生疲劳失效.在工程设计校核过程中对易引发疲劳失效的部位予以关注,有助于提高海底管道的可靠性.     

埕岛油田海底管道冲刷悬空机理及对策

对埕岛油田海底管道冲刷悬空的机理进行了理论分析及模型试验,给出了海底管道在水流作用下发生共振时实际最大允许悬空长度的范围,并在此基础上对抛砂袋结合混凝土块覆盖法、水下短桩支承法和挠性软管跨接法等治理对策进行了对比.提出应采取改进常规的挖沟埋管工艺、实行定期检查和测量海底管道悬空长度范围等治理措施,尤其对已投产和新建的海底管线悬空问题的治理,建议应分别采用水下短桩支撑法和防生物覆盖或挠性软管跨接法.     

海洋立管内气液两相流流激力实验研究与计算模型

在海洋油气开发中,随着输送压力和管流速度的不断增大,由管道内流引起的振动问题成为流动安全保障的重要内容之一.通过搭建组合立管实验平台,对由气液两相流引起的流激力展开研究.根据持液率信号与实验观测结果,对立管内局部流型进行划分,对流激力的影响因素进行分析,建立了流激力波动主频和最大流激力均方根值Frms的计算模型,结果表...     

苏丹3/7区海底装船原油管道的结蜡规律

苏丹3/7区海底装船原油管道是一条原油装船与柴油替换交替进行的海底管道,针对其工艺特点,将试验与理论模型相结合,模拟装船期管道沿线结蜡厚度和温度的变化规律,以及无船期柴油替换过程中柴油流速与冲刷溶解蜡量之间的关系。结果表明:装船运行时间长,蜡层厚且单位时间内的结蜡量下降;柴油替换流速越大,对蜡层的冲刷溶解效果越好。综合考虑柴油替换过程中能量消耗和对蜡沉积层的冲刷效果,指出柴油替换的经济流速为2m/s。综合分析蜡沉积规律和蜡层的冲刷溶解规律,是进行类似运行工况管道结蜡规律研究的有效方法。     

法兰连接式柔性软管膨胀弯在工程中的应用

在海流作用下,海底管道因海床冲刷而产生悬空的现象时有发生,尤其位于沉箱式平台附近时更为明显,极大地影响了在役海底管道的安全运营。在复杂特殊的海洋环境下,选择合适的膨胀弯材料,是确保整条海底管道长期安全运行的关键。以辽东某油田柔性膨胀弯安装工程为例,介绍了所选取的柔性软管膨胀弯的结构形式和基本参数,分析了柔性软管膨胀弯相比钢制膨胀弯的优势,并对安装方法进行了研究。针对柔性软管膨胀弯安装存在的3个技术难点提出了解决措施:使用水泥沙袋对冲刷部位及立管悬空进行处理,为柔性软管膨胀弯提供支撑;合理设置弯曲限位,实现软管膨胀弯安装路由与设计相符;采用水平撑杆将柔性软管膨胀弯吊装下水,在平台基础结构上安装2个临时吊点,通过倒链调整膨胀弯法兰位置,完成立管法兰对接。以上措施在工程实践中取得了良好的效果,可为今后类似安装工程提供一定参考。(图7,表2,参20)     

子牙新河入海口区的淤积及冲刷对海管登陆点选择的影响

针对天津南港工业区兴建及渤西油气处理厂迁建项目新建海底管道路由及登陆点选择的需要,利用数值模型对大区域（整个渤海）开展水动力数值模拟,进而推求小区域（渤海湾）的边界潮位,对小区域开展水动力数值模拟,同时引入泥沙输运模型,对渤海湾的泥沙运动进行数值模拟,最终获得子牙新河入海口区域行洪条件下泥沙的冲刷、淤积规律。分析得出：海底管道在子牙新河入海口区域登陆是可行性的,但其路由及登陆点应远离冲刷深度大于1m的区域,基于此提出了两种推荐方案。（表1,图3,参5）     

基于OLGA的海底管道水合物生成规律模拟

为了研究海底油气混输管道内水合物的形成过程及管道堵塞问题,结合凝析气生成水合物的相平衡曲线和CSMHyK v2.0水合物动力学模型,使用OLGA软件对海底立管和水平输送管道内水合物生成情况进行数值模拟。结果表明:在某海底管道工艺参数下,无论是立管还是水平输送管内都有大量水合物生成,其水合物浆黏度分别增加了10倍、18倍。在立管中从海底到海平面管段水合物生成速率由大到小,最后趋于0;在水平输送管道中,水合物生成速率保持不变。管道出口压力降低,水合物生成区域减小,且水合物浆的黏度大幅下降。当立管和水平输送管道出口压力分别控制在3 MPa、2 MPa时,可以避免水合物生成,保障管道安全运营。     

管输过程中罐底沉积物临界冲刷剥离条件的确定

含蜡原油在储罐内长时间储存会形成罐底沉积物,在管道输送过程中罐底沉积物的沉降会导致管道输量降低,严重时甚至会堵塞管道。通过数值模拟方法和室内环道试验探究了罐底沉积物在输送过程中的沉降及冲刷运移规律。模拟结果表明,悬浮在低流速油流中的罐底沉积物,由于油流携带能力较弱导致罐底沉积物易在管道底部堆积。室内环道冲刷试验结果表明,油流对沉降在管道底部的罐底沉积物的冲刷剥离在于油流冲刷应力与罐底沉积物抗剪切强度之间的相互制衡作用。进而基于室内试验结果建立了临界冲刷应力与沉积物抗剪切强度之间的计算关系式,该关系式预测结果得到了现场冲刷作业结果的验证,具有在原油管道罐底沉积物处理技术领域推广运用的价值。（图11,表3,参20）     

重力侵蚀对水力土壤侵蚀过程的影响及研究现状

重力侵蚀具有与水力侵蚀相伴发生的特点,对水力侵蚀过程有着重要影响。由于重力侵蚀研究滞后,在进行水力侵蚀过程的模拟研究中很难考虑重力侵蚀产生的影响。这是造成模拟计算精度难以提高的主要原因。     

土壤侵蚀模型研究现状及回顾

在过去几年,人们已提出了许多基本的侵蚀预报模型.在世界上的许多地方,土壤侵蚀预测在土地管理及评价方面已具重要作用.本文对这些模型及其使用方面的问题进行了讨论.     

防蚀植被的涵义商榷

论述了现有防蚀植被定义的缺陷,在阐明防蚀植被本质特征的基础上,认为防蚀植被应当是在侵蚀地区,以防止土壤侵蚀或以固沙为目的,植物充分占据地面空间,一般具紧密结构,或者显著具有有机体(枯落物以及生物量)贴地面覆盖特征的植被。进一步分析表明,防蚀植被就是发育良好的自然植被或者接近自然的人工植被,与纯粹追求经济目标的人工植被,不仅在结构上,而且在演替、经营等方面是不同的。还就荒坡问题进行了讨论,认为应当将灌草坡,尤其草坡与真正的荒坡区别开来对待。     

天山北麓中段土壤侵蚀影响因素及特征分析

通过对天山北麓中段土地类型、河流径流和植被覆盖等土壤侵蚀影响因素的空间分布特征分析认为 :1天山北麓中段主要侵蚀类型为风蚀、水蚀、冻融侵蚀及人为加速侵蚀 ;2侵蚀产沙类型以及产沙强度在空间上具有明显的垂直变化规律 :沙漠以风力侵蚀、高山和亚高山以冻融侵蚀为强烈侵蚀类型 ,普遍存在微度水力侵蚀 ,局部表现为中度甚至强度 ;3水蚀类型有冰川融雪径流侵蚀和降雨径流侵蚀两种方式。天山北麓中段河流产沙时间上主要在每年的 5月初至 8月末 ,且冰川雪水径流产沙要比雨水径流产沙量大 ,空间上则主要位于海拔 80 0～ 1 50 0 m的由第三纪、第四纪地层和黄土堆积所组成的中、低山丘陵地     

贵州草海国家级自然保护区土壤侵蚀动态特征

为促进草海国家级自然保护区湿地科学管理和可持续发展,用土地利用类型、坡度和植被覆盖度对保护区土壤侵蚀等级进行分析,以土壤侵蚀综合指数对研究区1992-2013年的土壤侵蚀状况进行综合评价。结果表明,土壤侵蚀以轻度侵蚀为主,1992年、2001年、2013年不同土壤侵蚀等级比重依次均为轻度中度强烈极强烈剧烈,土壤侵蚀综合指数分别为2.33、2.67和2.73。研究区土壤侵蚀不严重,但呈现加重的趋势。     

野外土壤风蚀定量观测方法的研究

[目的]介绍野外土壤风蚀定量观测的新方法。[方法]在综合分析土壤风蚀量评估主要方法和手段优缺点的基础上,提出一种野外土壤风蚀量定量观测的新方法———风蚀圈法。[结果]风蚀圈的最大优点是简单实用、容易携带,可长期放置在野外,实现土壤风蚀的定量观测;其镶嵌在土壤中,表面基本与地面持平,可防止局部微地形对风蚀过程的影响;底部尼龙布透水通气性好,可保持风蚀圈内土样与周围土壤状态一致,观测数据接近实际;最大弊端是放、取土时部分土样容易跑出圈外,影响观测值的准确性。[结论]风蚀圈法是野外观测比较实用的方法,可用于测定单位面积的土壤风蚀量,实现风沙区风蚀季节的定量连续监测。     

东北黑土区土壤风力侵蚀及发展趋势分析

分析东北黑土区土壤风蚀区域及风蚀主要因子,并从黑土区所处的地理位置、区域近40年气候变化规律、东北沙地沙漠化对黑土区土壤风蚀的影响方面分析了东北黑土区土壤风蚀的发展趋势,为该区土壤风力侵蚀研究及防治提供依据。     

东北黑土区土壤风力侵蚀及发展趋势分析

分析了黑土区土壤风蚀区域及风蚀主要因子,并从黑土区所处的地理位置、区域近40年气候变化规律、东北沙地沙漠化对黑土区土壤风蚀的影响方面分析了东北黑土区土壤风蚀的发展趋势,为该区土壤风力侵蚀研究及防治提供依据。     

植被破坏对黄土性土壤肥力发展的影响

对子午岭林区林地及开垦地进行野外调查及室内分析,探讨人为加速侵蚀对土壤肥力可持续性的影响。结果表明：人为加速侵蚀使地带性土壤遭破坏,表土每年流失０．６～１．２ｃｍ;与林地相比,林地开垦后７和２０年的农地土壤中,＞０．２５ｍｍ水稳性团聚体减少了４０％和８９％;引起土壤水、气、热、养分等循环失调,土壤生态系统被破坏、可持续性减弱。针对目前现状,提出了促进土壤良性发展的措施