海底管线检测、维修信息管理系统的研制

1、 20叭年6月第3期海底管线检测、维修信息管理系统的研制13据库萎馨荤芝靶q"靶奠尊霎硬诬清晰蛋i E;F影薹叫醚9自封!醛联蛐用露淄;3粤岛墓描,强醣娃滔颡粕跳鬈船。蠹青芋转动轴察和习鬲m囊曲墓筵薹霎委羊蠹冀弊LJ瓠业.蹦一料纠妻翌遂盘矗嚣甜鞑凹一孬霆塑鬟霎薹霎薹;羹鞫蛰墅羹眩力毳酗锄*鲜黠若帮;莹磊墅耄蓠嚣轰鬻寥螽并萋蓍酆髓。"竖一碧+FLf i n0=0F=kWe/L(1式中F一翻转制约力k一动载系数w一物件重力s一主吊点(旋转轴距重心距离L一翻转制约索具距主吊点距离0一翻转角度,翻转时物件轴心线与铅垂线的夹角。得出的结果是,在物件翻转过程中,制约力是一个不变值。设定

2、制约力点在大截面上径向偏移距离为n,偏移角度为卢,如图4的所示。在这种结构中,翻转的基本力矩平衡方程为:在a<090。+口时,一kWesin0+FSsin(0+口一口=0F=S是旦in(0南等(2一s+8一口、在0>90。+口时,kW-esin0+FSsin(0一日a=0F=S是s旦in(0÷尚(31一日一a7式中S一制约索具与主吊滑车力点间距离,s2=L2+口2d一制约力点径向偏移距离a一制约索具对铅垂线的偏移角.本文假设在物件翻转过程中其大小不变(在实际操作中,由于偏移角度比较小,即使有些变化对F的影响也很小口一制约力点对物件轴心线偏移所成角度翻转各个状态的力系及平衡

3、方程、制约力的计算式及其升降性见图4及表1。从表1中可以看出以下几点:(1制约索具的受力变化(亦即F的升降情况,在n<0<909+n区间,制约索具受力F随角度0的增大而上升,到0=90。+a 时,达到最大值;在0>90。+a区间,F随角14石油工程建设2001年6月第3期(5生成内检数据报表并完成打印输出。管线检测模块功能蚓+懦路由l l冀圈I.1能蚓I羹操作I l罐l护剧目剧3.3维修模块与计算、分析和评估模块5结束语“海底管线检测、维修信息管理系统”拥有良好的人机交互界面。可以轻松、直观地完成数据访问、分析计算、图形生成、报表输出等工作。它实现了以计算机为工具的资料管理方

4、式,取代了传统的人工管理和查询方式,能够适应海底管线检测及维修工作所具有的数据范围广、跨度大和时间性强的特点。“海底管线检测、维修信息管理系统”的建立,将有效地提高有关管线数据资料整理、查询工作的效率及准确性.进而更好地服务于海底管线的检测维修工作。该系统预留足够的接口,可随时添加新的功能。参考文献1高印立,闫澍旺。王金英海底管道稳定性设计系统.“海底管线检测、维修信息管理系统”的石油学报,1997,18(2:135137使用具有简便易学的龇系统的界面由功20F2(kW,。sine/CSl。sin(9一p i一口降口=180。物件翻转终止状态F=0最小值 海底管线检测、维修信息管理系统的研制作

5、者:刘润, 李家钢, 刘春厚, 孟爱军作者单位:刘润(天津大学建工学院, 李家钢,刘春厚,孟爱军(海洋石油工程股份有限公司刊名:石油工程建设英文刊名:PETROKLEUM ENGINEERING CONSTRUCTION年,卷(期:2001,27(3被引用次数:0次参考文献(3条3.京京翻译组Noel Jerke. Visual Basic 6开发人员指南 1998相似文献(10条阿联酋ADMA-OPCO石油公司一条长90km的海底干线管道因设计等方面的原因,发生了腐蚀.经MFL、超声波检测方法和智能检测方法检测,与干线管道相连接的一段11km管道腐蚀最为严重,表现为金属损失和氢致开裂.对此,

6、采用完整性评估方法对更换这段腐蚀管道的可行性进行了评估.根据评估结果,制定了管道更换方案,决定采用带压封堵方法整体更换这段分支管道.通过完整性评估方法的实际应用,腐蚀管道整体更换取得了成功.同时,按照完整性评估结果更换的新管道,在定期与智能检测、腐蚀裕量、避免低点存水和对环境的适应性等方面具有更大的灵活性.3.学位论文董汝博多点地震动作用下海底悬跨管道非线性分析2008随着海洋油气资源的开发,海底管道成为海洋油气集输的最重要方式,在海上油气田的生产、精炼、储存及到用户的全过程中发挥着重要作用,成为海上油气田的生命线。海底管道的安全性成为海洋油气开发的关键问题。我国渤海海域为地震多发区,地震荷载

7、和工作荷载的组合成为该地区管道设计的控制条件。此外,由于地球介质构造的复杂性(各向异性,不均匀性,一次地震时在各空间点上的地震动在幅值、相位角、频率等方面存在差异,这种差异直接影响管道的地震反应。因此,研究海底管道在多点地震动输入下的计算模型和破坏机理具有重大理论意义和实用价值。提出了一种一定程度上符合实际地震动传播特点的多点地震动合成方法。在前人方法的基础上进行改进,通过修正随机相位角,使生成的多点地震动满足地震动传播机制,给出了未知和己知相位差谱统计规律两种情况下非平稳多点地震动的合成方法,进一步提出了基于实际地震纪录的空间相关多点地震动合成方法。采用本文方法进行了基于美国Nomlridg

8、e地震和我国集集地震的多点地震动模拟研究,结果表明本文方法能较好符合实际地震动传播的一些特性,可用于大尺度结构的多点输入分析。建立了海底悬跨管道多点输入非线性分析模型,该模型考虑了管材和土体的非线性本构模型,以及几何非线性特性。据此推导了多点输入运动方程,并进行了海底悬跨管道三维多点输入地震时程反应分析。结果表明,在进行海底悬跨管道多点输入地震响应分析时,对于管道和土体应采用非线性本构模型;当管道的悬空段较长时,必须考虑几何非线性特征。在此基础上,比较了海底悬跨管道在不同地震输入模型(多点输入、行波输入、一致输入作用下的地震响应。1同时进一步分析了模型计算长度、悬跨长度、管道外径、钢管壁厚、混

9、凝土配重层厚度以及海床坡度等因素对海底悬跨管道多点输入非线性反应的影响。分析结果显示地震动的空间变化特性能显著增大海底管道的地震反应,其他因素也在不同程度上对海底管道多点输入地震反应产生影响。采用一种能考虑内压作用的管单元对海底悬跨管道在复杂荷载作用下的响应进行'了有限元分析。分析中同样考虑了管道和土体的非线性特征及结构的几何非线性效应,同时考虑了多点地震动、内压和工作温度等荷载的作用。首先验证了利用管单元考虑内压作用的有效性,并进一步研究了内压、温度及两者之间的耦合作用对海底悬跨管道多点输入地震响应的影响。利用水下振动台进行了海底悬跨管道动力模型试验,研究了地震动输入方向对管道所受动

10、水作用力的影响。基于模型试验工况,建立管-水耦合系统的三维有限元模型进行数值分析,数值结果与试验结果符合得较好。结合海底悬跨管道动力模型试验,在传统的Morison模型和Wake模型的基础上分别提出了能够考虑不同地震动输入方向的动水作用力模型。与试验对比的结果表明,采用地震时Morison模型和地震时Wake模型能够较好地模拟海底管道在地震作用下所受到的动水作用力。最后比较了不同动水作用力模型对海底悬跨管道多点输入地震响应的影响。水下管道维修前,需要对海床进行基础开挖使管道裸露出来,并在维修点周围形成一定范围的工作面,因此须要使用水下管道维修基础开挖的专用设备海底挖沟机。在新管线敷设过程中,也

11、需要先对海底实施挖掘开沟,然后进行管道埋设。介绍了一种海底挖沟机,特别是关于一种既能进行海底管道维修基础开挖,又能进行海底管道开沟埋设的具有双重功能的海底挖沟机。由于海浪的冲刷,海底管道会出现悬空段,当悬空段较长时,管道在波浪及海流的作用下将会发生破坏.对海底悬空管道所受的环境载荷进行了计算,把海底土壤对管道的约束视为弹性约束,推导出了弹性约束时的系数矩阵,建立了相应的有限元分析模型,并开发了相应的计算机软件.该软件不仅可以计算立管与水平管连接处悬空管段的强度,还能计算静强度下的临界悬空长度.将弹性约束与刚性约束时的计算结果进行了对比,结果表明,当海底地层较硬时,弹性约束与固定端约束的计算值相

12、差不大;当地层较软时,弹性约束时管道中的最大应力比固定端约束的要大,而临界悬空长度相差不多.6.学位论文黄小光三维海底悬空管道动态特性分析2005随着海洋石油开发的深入,海底管道的使用非常广泛,类型也趋于多样化。三维海底悬空管道的动态特性分析,涉及到波浪、海流等各方面的共同影响,具有很强的随机性和非线性,是一个非常复杂的问题。鉴于目前的研究状况,对三维海底悬空管道进行动态特性进行理论研究是非常有必要的。 本文建立了海底悬空管道动态分析的有限元模型,采用两种模型来模拟管道与海底接触的约束关系,推导了相应的有限元公式。采用广义JOCABI原理计算管道的自振特性,并开发了相应的计算机软件。计算了两种

13、约束模型结构固有频率的数值解和避免管道发生共振的临界长度,并将软件计算结果与理论解比较来验证软件的正确性。同时分析了管道内部的输送流体速度和海底地基系数对固有频率和临界长度的影响。利用线性波浪理论和模态分析的方法研究了海底悬空管道的确定性波浪载荷及管道的确定性响应。结合随机波浪理论和相关理论研究了悬空管道的随机响应,推导了随机波浪载荷的利用有限单元法和振动理论分析海底悬空管道的动态特性是比较有效的,根据本文的分析,得到了一些有价值的结论:如引入地基系数对描述海底土壤硬度及与结构的约束是比较有效的,随着地基系数的变化,固有频率和临界长度趋于不同的变化;总结出了内流影响管道振动特性的机理并提出了第

14、一临界流速的观点;导出波浪力的相关函数和多自由度随机振动的响应公式。本文的结论对海洋石油管线的结构设计和疲劳可靠性分析具有一定的参考价值。-中国海上油气2006,18(5基于弹性力学理论,根据单层保温管道的结构特点、力的层间传递特性和管体变形协调条件,建立了静水压力作用下海底单层保温管道各层受力分析模型,探讨了静水压力作用下海底单层保温管道各层应力分布计算和临界屈曲荷载分析方法,并对南海某油田海底单层保温管道进行了压溃屈曲分析计算,其结果已用于该工程项目设计,并通过了第三方检验机构的检查.在地震活动区铺设海底管道必须考虑地震荷载的作用.通过在水下振动台模拟海底悬跨管道完成的动力模型试验,根据试

15、验结果分析了管道的悬跨长度、悬跨高度、支撑情况和管内运输不同物质等因素对海底悬跨管道的动力反应的影响.并根据Morison方程建立的海底悬跨管道动力控制方程对试验结果进行了有限元数值模拟,计算结果与试验结果符合得较好.9.学位论文徐进海底管道的疲劳可靠性评估2006随着世界经济的迅猛发展,人类对能源的需求不断增加,石油在现代社会中占据着越来越重要的地位。人们在加强对陆地油气资源勘探开发的同时,也将目光投向占地球总面积70%的海洋。勘探表明,在大陆架及其孤岛间的过渡带储藏着丰富的油气资源,世界大陆架的39%地区含有油气构造,其储量占全世界石油储量的30%40%。美国的墨西哥湾、欧洲的北海、西亚的

16、波斯湾、北非海域以及南中国海域、渤海海域都已成为世界各国开发海洋石油资源的重要场所。海洋油气开发成为一个迅猛发展的新兴产业。到90年代初,海洋油气生产产值已占世界海洋经济的60%。1996年海上石油产量为10亿吨,占世界石油总产量的35%。我国海洋油气产业也在快速发展。1982年中国海洋石油总公司成立时,全国海上年产石油量仅为9万吨。到1997年海上石油年产量已达到1629万吨,16年中增长了180倍。随着海洋油气开发产业日益蓬勃,海底油气管道在近海石油及天然气的开采运营中得到广泛应用。在海上油气生产过程中,与船运相比,利用海底管道运输油气具有以下优势:运输具有连续性,一旦投入运营,就可以连续

17、不断地进行运输,减少中间装卸、转动过程中的时间消耗;管道运输的封闭性可以大大减少运输过程中的油气损失;管道一旦建成投入使用,即可高效、安全地完成油气输送任务。自1954年美国墨西哥湾第一条海底管道建成以来,世界各近海海域已成功铺设各种类型、各种管径的海底管道。2005年12月,世界最长的海底输气工程“波罗的海输气管道项目”正式启动。这条海底输气管道经海底穿越波罗的海,全长1200公里,管道直径1.2米,年输气能力为550亿立方米天然气。我国1985年在渤海埕岛铺设了国内第一条海底管道。随后,BZ28-1油田、BZ-34-2/4油田、JZ-20-2油田等油上油田相继铺设海底管道。截止到1999年

18、,我国铺设的海底油气管道已超过2000公里。由于海洋环境及海上生产的复杂性和特殊性,海底管道呈现出与陆上管道不同的特点:首先,海底管道的影响因素比较复杂;其次,海底管道故障的危害程度要比陆上管道严重。因此,海底管道在服役期间的安全性也就成为海底管道在设计、铺设、运营过程中需要特别关注的问题。在引发海底管道事故的诸多因素中,疲劳损伤是导致海底管道失效的主要原因。所谓疲劳失效,就是海底管道1生疲劳载荷的多次重复作用下,产生损伤并累积,引起管道失效。为了保证管道安全运行并为挖掘其承载潜能提供科学依据,需要对管道的疲劳可靠性进行分析。海底管道疲劳分析要解决的核心问题有两个:(1对管道在整个服役期间承受

19、的疲劳载荷历史,即管道所处的疲劳环境进行定量描述;(2给出管道抗疲劳的性能指标,建立模型描述管道抗疲劳能力与疲劳环境之间的关系。由于海底管道主要承受海流力和波浪力两种交变载荷的作用,因此分析海底管道的疲劳可靠性时,需要分别对这两种疲劳载荷作用下管道的疲劳可靠性进行分析。2海流流经管道悬跨时,引起悬跨在两个方向上振动同向振动(沿水流方向的振动和横向振动(垂直于水流方向的振动。这两种振动可能引发管道疲劳失效。在分析海流载荷作用下管道的疲劳振动问题时,将管道悬跨的振动处理为两端固定的线弹性横梁的自由振动问题。以材料力学和理论力学为基础,建立悬跨在海流载荷作用下涡激振动动力响应分析模型,推导出悬跨涡激振动的动力响应特性方程。利用。Hermit插值函数法离散特性方程后,采用威尔逊逐步积分法求解特性方程,得到管道振动时疲劳应力幅的概率分布。根据Miner线性疲劳损伤累积理论,采用S-N曲线法预测管道的疲劳寿命并分析管道的疲劳可靠度。作用在海底管道上的波浪力可以分解为波浪升力和水平波浪力,管道悬跨在这两个力的作用下发生垂直振动和水平振动。管道的这种振动最终可能会导致管道疲劳失效。对于铺设在浅水海域的管道,波浪力的这种作用尤