油气田非金属管道失效预测及防控技术研究进展

油气田金属管道腐蚀穿孔风险日趋严重,管道泄漏事故时有发生,玻璃钢管、钢骨架增强聚乙烯复合管、柔性复合管等非金属管道以其良好的耐蚀性和适用性在油气田开发生产系统中逐渐受到青睐。然而,由于管道在长期服役过程中遭受内外压载荷、介质腐蚀等老化作用,随之而来的诸如基体开裂、管体脆断、纤维/基体界面脱黏、层间分离等各种失效问题亟待解决。基于此现状,文章综述了油气田常用非金属管道特点、应用、失效原因,以及非金属管道探测定位、无损检测技术、风险评估和寿命预测方法,针对非金属管道损伤失效的预防在管道制造、施工、运行、应用、维修及关键技术等方面提出了相关建议,并对非金属管道失效预防技术攻关方面进行展望,为非金属油气管道失效预测方法及其防控技术的相关研究提供有效支撑。

注聚平台振动特性及阻尼基座隔振性能

基于Abaqus软件建立大型注聚泵作用下注聚平台动力响应分析模型,探究注聚泵布置方式、开启数量、启动间隔等参数对注聚平台振动特性的影响规律。基于被动隔振原理提出一种迷宫式约束阻尼隔振基座用于降低平台的振动,并采用数值方法对该约束阻尼隔振基座的隔振效率进行研究。结果表明,注聚平台的振动响应会随着注聚泵开启数量的增加呈现线性增长趋势,不同启动间隔可导致注聚泵机振动载荷相互抵消,从而导致注聚平台振动响应大幅降低,而迷宫式约束阻尼隔振基座可显著降低注聚平台多个自由度的振动响应,其隔振效率可达20%。

海底管道抗压溃分析的理论适用性研究

本文以研究压溃理论的适用性为目的,以有椭圆度的钢管为研究对象,采用理论、有限元、实验相结合的方式,进行均匀外压作用下管道结构压溃失效的研究。整理了目前运用较为广泛的三种压溃理论模型,分别为弹性压溃理论、塑性压溃理论与规范经验公式。并基于ABAQUS软件,建立有椭圆度的钢管模型进行外压压溃模拟,得到不同径厚比D/T钢管的极限压溃值,并进行实验验证了有限元模型的正确性。对比不同压溃理论模型的计算值与有限元结果确定不同理论模型的适用性,获得以下结论:弹性压溃理论适用于径厚比D/T≥40的情况;塑性压溃理论的计算结果偏于保守,计算值均小于有限元结果;DNVGL-ST-F101规范适用适用径厚比D/T≥15的压溃值预测,是目前适用范围最广的公式。本文可为海底管道的抗压溃分析的理论研究提供参考。

波致海床瞬态液化对再悬浮贡献率的深度学习预测方法

波致瞬态液化渗流导致海床内细粒沉积物向海水中运移,这一过程对海底沉积物再悬浮的贡献率不容忽视,但是贡献率的准确估计和预测比较困难。本研究将黄河水下三角洲的观测数据(包括水深、有效波高、有效波周期、实验舱内悬沙浓度、实验舱外悬沙浓度)作为模型输入数据集,基于长短时记忆循环神经网络建立了瞬态液化对再悬浮贡献率的深度学习预测模型。为了客观评价模型的性能,以平均绝对百分比误差、均方根误差和平均平方误差-标准偏差为评判标准,将该深度学习模型与其他预测模型(支持向量回归模型、人工神经网络)的预测结果进行了比较。结果表明,基于长短时记忆循环神经网络的深度学习模型对3.5d以内的瞬态泵送再悬浮贡献率预测误差最小,其平均绝对百分比误差、均方根误差和平均平方误差-标准偏差分别为5.87%、1.6730、0.1574。因此,该模型可以有效地减少机器学习方法在连续预测中产生的误差叠加问题。

埕岛海域波浪引起不同区域土体的液化程度

收集埕岛海域地区近十余年的地质勘察资料,汇总该区地质灾害的类型及其分布情况,发现该区存在着凹坑、冲沟、滑塌、泥流舌、海底穿刺、粗糙海底和埋藏古河道等地质灾害,在海域西北、中部和东南部均有分布,简要探讨形成机理,计算波浪循环荷载在海床中产生的循环应力比,以及根据标贯击数和黏粒含量建立土体的循环阻抗比,然后,计算不同风浪等级下每个钻孔1m深度处土体抗液化安全系数,采用surfer8.0软件绘制安全系数等值线图。发现抗液化性能较好的区域主要分布在海域中部三块地区,随着风浪等级增大,整个区域内液化面积也逐渐扩大,海域东南地区有少量油井和管线分布,区地质灾害发生频率较高,土体抗液化性能较差,工程设施应重视较大风浪期间土体液化对其安全性能的影响。

考虑设计寿命的风浪联合重现期标准初探

对我国海洋工程现行规范与行业标准中关于设计重现期的规定进行了总结分析。从工程使用期与危险率的角度，确定多种海洋环境条件的联合重现期。基于二维等效最大熵分布，对渤海菜区域极值波高与风速的联合设计参数进行了估计。计算结果表明，具有相关性的二维变量，重现期较小的环境要素值的组合，往往产生较大的重现期，由此可使平台结构投资成本降低。

黄河口裸置管线对海床土影响范围研究

裸置管线在波浪和潮流等作用下,对海床土强度和整体固结水平产生一定的影响,而产生影响的范围还是一个悬而未决的问题。2005年8月和2006年9月,分别对黄河口地区106钻井平台附近的一条裸置管线以及该地区海床土强度进行了现场微贯测量,结果发现,在该地区水动力作用下,水平方向,管线使得其两侧2m以内海床土强度降低,均匀性变差,尤其是降低了0～40cm深度海床土的强度,并使得其非均匀化程度加剧,使海床土出现成层现象。该研究成果为波浪-管线-土相互作用研究提供了典型实例,并对工程实践提供了借鉴。

埕岛油田服役中后期海洋平台冰激振动疲劳分析

对埕岛油田服役中后期的海洋平台在动冰力作用下的疲劳强度进行了计算分析,以保证海洋平台在服役期间的结构安全。依据Maattanen自激振动冰力模型,分析了平台结构产生冰激自激振动的条件;基于SACS程序建立了现役在位平台有限元计算模型,进行了平台的冰激振动疲劳分析;探讨了海冰自激冰力和结构振动的响应特性,并比较了平台在不同冰况下的动力响应。结果表明,当海冰引起自激振动时平台结构响应显著增大。最后通过疲劳分析得出平台在服役中后期冰激动载荷下强度满足要求。

胜利滩海油田工程建设中的新技术

总结回顾了"九五"期间胜利滩海油田工程建设方面形成的成熟配套技术,介绍了"十五"期间胜利滩海油田工程技术攻关的课题;同时,根据胜利滩海油田的特色及国际海洋工程发展的趋势,对今后胜利滩海油田工程建设的技术发展提出了展望性的设想。对于胜利滩海油田的持续发展及整个环渤海湾滩海油田的开发具有一定的借鉴和指导意义。

礁石区海底管道的路由布置及石方计算

礁石区的海底管道路由布置及石方量计算在国内还是较为少见的一个课题,尤其弹性敷设是礁石区路由布置的重点和难点,其难点在于如何确定弹性敷设管道的曲率半径。文章结合实际工程,介绍了对这类问题的处理方法。如:满足应力要求的曲率半径、自重作用下的挠曲线的曲率半径以及石方量的计算。

胜利海上油田开发海工技术及应用

介绍胜利海上油田开发油气集输、海洋平台的技术及应用情况,分析其技术特点以及因地制宜灵活多样地开发应用的可行性。实践证明,该方法能缩短施工工期,减少一次性投入,能提高经济效益并具有较好的适应性。

海洋平台生活模块海上运输分析

海上结构物在运输过程中,由于受到波浪作用而产生作用于结构物的惯性力,当遇到较为恶劣的海况时,拖航惯性力与风荷载组合,可能成为结构设计的控制荷载。文章以某生活模块为例,对海上运输过程中产生的拖航惯性力的生成理论、计算公式、荷载组合、有限元程序模拟、结构强度校核等进行简要介绍。

埕北G4A井口平台倾斜度的控制

埕北G4A平台位于埕岛油田边缘,整个平台由井口平台、生产平台、生活平台及已建成的埕北G4单井平台四个部分组成。其中井口平台为四腿导管架桩基平台,由于环境资料及钻井要求不同与区域内其他平台差别较大,尤其是钻井作业对导管架的倾斜度提出了严格要求。为满足这一要求,需从导管架的预制和安装要求、导管架防沉板的计算分析及井口隔水管导向筒结构形式等三方面掌握井口平台设计中倾斜度的控制方法。

埕岛油田极浅海域大型平台上部组块整体安装模型试验

以埕岛油田极浅海域某中心平台为对象,模拟半潜驳船浮托法安装平台上部组块的主要阶段和过程。分析驳船和上部组块等的运动、受力情况以及安装过程中可能遇到的问题,确定该海域上部组块整体安装系统驳船选择及系泊系统、安装海洋环境参数等关键技术参数。

一种估算单桩经济直径的方法

在滩海油田开发过程中,经常需要设立立管桩,在环境荷载的作用下,立管桩顶部会发生位移,较大的位移对立管及栈桥的安全很不利,因此需要合理确定单桩的直径。埕岛油田在确定单桩直径时引入了经济直径的概念,文章对经济直径的原理进行了分析,给出了桩顶位移和桩径经济指数计算公式,并举例进行了计算,得出了桩径与桩顶位移及桩径经济指数的关系曲线, 进而求得经济桩径的取值范围。文章还对该方法的优缺点进行了分析。

井口平台的新型水下基盘结构及其模型分析

为了降低海冰对井口平台的影响,根据胜利埕岛油田已有井口平台的结构型式,以CB246井口平台为例,优化出一种新型水下基盘结构,该结构的创新点是采用了引导管和水下基盘相结合的结构型式。利用SACS软件对隔水管与水下基盘结构间的灌浆与非灌浆连接结构型式分别进行分析计算,结果表明,井口平台水下基盘灌浆连接结构更适合于埕岛海域,该新型水下基盘结构已在埕岛油田多座井口平台得到推广应用。

海底管道设计壁厚和计算壁厚的选取

根据最新DNV2000海底管道设计规范和有关文献,对在海底油气管道的设计中关于设计壁厚以及计算壁厚的选取问题做了探讨和研究,并提出了一些建议。

浅海导管架平台新型封隔器的开发与应用

封隔器是导管架平台中一个非常关键的部件，用于防止导管架底部漏浆，确保灌浆成功，灌浆的成功与否直接关系到平台抵抗环境荷载的能力和寿命。胜利石油管理局勘察设计研究院成功研制出了一种适应胜利油田特点的新型浅海导管架封隔器，4年来，在胜利埕岛油田共推广应用145套，无一例产生卡桩、漏浆问题，性能稳定。

弯曲及拉伸荷载作用下的钢管抗压溃性能研究

钢管在海洋油气资源开发中应用广泛,一般依据在位应用时的荷载进行设计,设计理论较为成熟。但在某些安装工况中的拉伸和弯曲荷载与在位荷载具有相同的量级,此时钢管的设计需要考虑安装荷载的影响。本文针对钢管在承受拉伸和弯曲荷载下的抗外压压溃性能开展研究。基于商业软件ABAQUS建立有限元模型,开展钢管压溃实验与带有弯曲荷载下的钢管压溃实验验证有限元模型的正确性,进而利用验证后的数值模型讨论拉伸、弯曲荷载和两者联合作用下对管道抗外压压溃性能的影响。结果表明,弯曲荷载是影响抗压溃性能的重要因素,弯曲荷载的增加都会使极限压溃值显著下降。管道所受拉伸荷载对抗压溃性能有一定的影响,但影响很小,在两者共同作用下极限压溃值随弯曲荷载的增加都出现先增大后减小的现象,而且极值的位置与拉伸荷载的大小和弯曲荷载有关。因此,在抗压溃设计中应重点考虑弯曲荷载对压溃的影响,可忽略拉伸荷载的影响。本文可为海洋管道的安装起到指导作用。